BR102015024683B1

BR102015024683B1 - Duto de carbonatação para mesclar um gás e uma bebida e processo de carbonatação

Info

Publication number: BR102015024683B1
Application number: BR102015024683-8A
Authority: BR
Inventors: Javier Hernán Blanco
Original assignee: Cylzer S.A
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2022-04-26
Also published as: CN108495704A; RU2018115165A; KR20180089387A; EP3352890A1; US20190083946A1; WO2017049374A1; BR102015024683A2; RU2725437C2; JP2018532590A; US10807051B2; MX2018003710A; CN108495704B; RU2018115165A3

Abstract

DUTO DE CARBONATAÇÃO PARA MESCLAR UM GÁS E UMA BEBIDA E PROCESSO DE CARBONATAÇÃO. A presente invenção refere-se a um duto de carbonatação (1) para mesclar um gás e uma bebida. O duto de carbonatação (1) compreende uma estrutura tubular (12) que circunda uma estrutura de compressão (13), em que a estrutura de compressão (13) é posicionada longitudinalmente dentro da estrutura tubular (12) e define um percurso (14) para o fluxo da bebida ao longo do duto de carbonatação (1). A estrutura de compressão (13) compreende diâmetros externos (P,C,G) que definem sequencialmente um trajeto de convergência (8), um trajeto de mistura (19) e um trajeto de desaceleração (20) ao longo do duto de carbonatação (1), em que, no trajeto de convergência (8), o duto de carbonatação (1) compreende uma porção de entrada de gás (9) para injeção de gás no percurso (14), e a estrutura tubular (12) define uma projeção de turbilhonamento (10) que estabelece um diâmetro de mistura (F) de duto de carbonatação (1).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um duto de carbonatação e um processo de carbonatação. Especificamente, a presente invenção é relacionada a um duto e processo de carbonatação que aumenta a solubilidade de gás em uma bebida.

[002] Nos processos e dutos de carbonatação conhecidos na técnica é inevitável manter a pressão no tanque carbonatador estável a fim de manter o volume de CO2 constante na bebida.

[003] Isso acontece devido ao fato de que nos processos e dutos conhecidos na técnica, as variáveis (i) temperatura da bebida, (ii) a taxa de fluxo de bebida, (iii) a taxa de fluxo de CO2 na porção de entrada de gás do duto de carbonatação e (iv) a configuração estrutural do duto de carbonatação são todas relacionadas entre si a fim de alcançar um valor uniforme para o volume de CO2 na bebida.

[004] No processo de carbonatação proposto na presente invenção, enquanto a bebida entra no tanque carbonatador e a pressão dentro do tanque começa a aumentar (considerando que a válvula na saída do tanque esteja fechada), esse incremento de pressão é controlado gerenciando-se (fechando controladamente) a taxa de fluxo de CO2 no duto de carbonatação controlando-se uma porcentagem de abertura de válvula de modulação.

[005] Por outro lado, no processo proposto se a pressão no tanque diminuir, essa queda de pressão será controlada aumentando-se a taxa de fluxo de CO2 no tanque carbonatador.

[006] Em outras palavras, se a pressão no tanque aumenta, a válvula de modulação é fechada (taxa de fluxo de CO2 no Venturi é reduzida). No processo convencional conhecido no estado da técnica, quando a pressão no tanque aumenta, o CO2 é expelido (ventilado) para a atmosfera.

[007] No presente processo, nenhum CO2 é expelido, todas as variações de pressão no tanque são instantaneamente compensadas gerenciando-se a taxa de fluxo de CO2 no duto de carbonatação e no tanque carbonatador.

[008] Adicionalmente, o duto de carbonatação proposto no presente documento faz uso de uma projeção de turbilhonamento na área adjacente à porção de entrada de gás, fornecendo uma turbulência eficiente entre a bebida e o CO2.

[009] Os dutos conhecidos na técnica fazem uso de bombas de alta pressão para criar uma área de alta pressão para a mistura (mescla) de CO2 e bebida. Adicionalmente, esses dutos fornecem um processo de carbonatação que demanda diversas etapas para alcançar um volume de CO2 almejado que resulta em uma bebida muito mexida (agitada), o que torna o processo de preenchimento de bebida não eficiente.

[0010] Adicionalmente, os dutos de carbonatação conhecidos na técnica reduzem a área do duto como um gargalo. Na presente invenção, a área do duto é reduzida adicionando-se um corpo sólido inoxidável no duto que aumenta a área de contato entre a bebida e o gás.

[0011] Se a taxa de fluxo de bebida for mantida constante e a area do duto de carbonatação for reduzida, a velocidade da bebida aumenta quando a mesma passa através da área reduzida. Consequentemente, se a energia cinética aumenta, a energia determinada pelo valor de pressão reduz consideravelmente.

[0012] Essa queda de pressão gera vácuo na área reduzida do duto de carbonatação proposto na presente invenção. Esse princípio é usado no duto de carbonatação proposto para introduzir CO2 no duto.

[0013] Embora essa queda de pressão favoreça a mistura entre o gás e a bebida, para melhorar essa mistura e assegurar uma eficiência alta no processo, o duto de carbonatação proposto no presente documento usa adicionalmente uma projeção de turbilhonamento na área reduzida do duto.

[0014] Uma das vantagens principais do duto de carbonatação proposto reside no fato de que a diferença de pressão entre a entrada e saída do duto de carbonatação fica na faixa de 10% e 20%. Isso significa que uma pressão na entrada de duto de 2,0 kg/cm2 diminuirá para apenas 1,6 kg/cm2 (decréscimo máximo) para 1,8 kg/cm2 (decréscimo mínimo) na porção de saída do duto. Nos dutos convencionais conhecidos no estado da técnica, essa diferença de pressão pode alcançar 50%.

[0015] Adicionalmente, a eficiência do duto de carbonatação proposto não exige o uso de processos homogeneização após a carbonatação, como exigido em alguns processos e sistemas de carbonatação conhecidos no estado da técnica.

[0016] Outra vantagem do duto de carbonatação é que o mesmo permite uma dissolução de CO2 ideal na água, o que minimiza o consumo de CO2.

[0017] Adicionalmente, o duto de carbonatação como proposto gera um impacto muito baixo sobre a energia cinética do gás solúvel na bebida. Consequentemente, a formação de espuma na bebida no momento de preenchimento é minimizada.

[0018] Outra vantagem do duto de carbonatação proposto na presente invenção é que o uso de um medidor de vazão não é exigido a fim de controlar a taxa de fluxo de gás no processo de carbonatação, mesmo assim a eficiência do processo de carbonatação é alcançada.

[0019] Adicionalmente, o processo de carbonatação proposto faz uso de um tanque carbonatador que não compreende quaisquer anéis, placas, ou qualquer outro equipamento dentro do mesmo. O processo reivindicado usa apenas um tanque carbonatador para alcançar a solubilização do gás.

[0020] Adicionalmente, no processo reivindicado não há nenhuma ventilação de gás, uma vez que o gás que não é dissolvido na bebida é recuperado para ser usado novamente no processo.

[0021] O duto de carbonatação usa adicionalmente a velocidade da bebida quando a mesma entra no duto para gerar o vácuo necessário para fornecer a carbonatação da bebida, assim, a pressão do gás na porção de entrada de gás é relativamente baixa.

[0022] O processo reivindicado fornece adicionalmente à possibilidade de recircular a bebida para aumentar ou reduzir o volume de gás.

[0023] Adicionalmente, com o processo proposto no presente documento, se a temperatura da bebida aumenta, a pressão compensada (a pressão exigida para estabelecer um volume de gás almejado na bebida) é aumentada, e, a fim de manter constante o volume de CO2 solubilizado na bebida, o CO2 será adicionado no tanque (aumentando a pressão do tanque).

[0024] Alternativamente, se a temperatura da bebida diminui, o valor da pressão compensada também é reduzido e, a fim de manter uma quantidade almejada de gás na bebida, a taxa de fluxo de CO2 no duto de carbonatação será reduzida.

[0025] Com a compensação mencionada acima, o processo equalizará (tornará igual) o valor da pressão compensada com a pressão interna do tanque carbonatador.

[0026] Nos processos convencionais conhecidos no estado da técnica, a compensação devido às variações de temperatura da bebida é feita expelindo-se CO2para a atmosfera, o que não ocorre no processo proposto, em que nenhum CO2 é expelido.

OBJETIVOS

[0027] O primeiro objetivo da presente invenção é fornecer um duto de carbonatação que aumente a solubilidade de gás em uma bebida.

[0028] Um segundo objetivo é fornecer um processo de carbonatação que reduza as perdas de gás durante as etapas do processo.

[0029] Um terceiro objetivo é fornecer uma configuração estrutural para a porção de entrada de gás e para a porção de entrada de bebida que aumente a mistura entre a bebida e o gás.

[0030] Um objetivo adicional é fornecer uma projeção de turbilhonamento no duto de carbonatação, em que a projeção de turbilhonamento compreende uma parede de giro para alcançar dissolubilidade de gás aumentada na bebida quando comparada às soluções da técnica anterior.

[0031] Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer um duto de carbonatação com três porções bem definidas.

[0032] Um objetivo adicional é fornecer um processo de carbonatação que compense a variação de pressão no tanque carbonatador gerenciando-se controladamente a taxa de fluxo de CO2 que entra no duto de carbonatação e a taxa de fluxo de CO2 que entra no tanque carbonatador.

[0033] Um objetivo adicional é fornecer um processo de carbonatação que compense as variações da temperatura da bebida gerenciando-se controladamente a taxa de fluxo de CO2 que entra no duto de carbonatação e a taxa de fluxo de CO2 que entra no tanque carbonatador.

[0034] Adicionalmente, outro objetivo é fornecer um processo de carbonatação que não expila CO2 para a atmosfera a fim de compensar variações de pressão no tanque carbonatador e variações adicionais da temperatura da bebida.

[0035] Um objetivo adicional é fornecer um processo de carbonatação e um duto de carbonatação que mantenham constante o volume de CO2 solubilizado na bebida gerenciando-se a taxa de fluxo de CO2 que é adicionada ao tanque carbonatador e ao duto de carbonatação.

[0036] Um objetivo adicional é fornecer um processo de carbonatação que reintroduza a bebida carbonatada no tanque carbonatador a fim de aumentar ou diminuir o volume de CO2 na bebida. BREVE

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0037] Os objetivos da presente invenção são alcançados com um duto de carbonatação para mesclar um gás e uma bebida, em que o duto de carbonatação compreende: uma estrutura tubular que circunda uma estrutura de compressão, sendo que a estrutura de compressão é posicionada longitudinalmente dentro da estrutura tubular e define um percurso para o fluxo da bebida ao longo do duto de carbonatação.

[0038] A estrutura de compressão compreende diâmetros externos que definem sequencialmente um trajeto de convergência, um trajeto de mistura e um trajeto de desaceleração ao longo do duto de carbonatação, em que, no trajeto de convergência, o duto de carbonatação compreende uma porção de entrada de gás para injeção de gás no percurso. A estrutura tubular define uma projeção de turbilhonamento que estabelece um diâmetro de mistura de duto de carbonatação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0039] A presente invenção foi ilustrada de acordo com sua modalidade preferencial, que mostra:

[0040] A Figura 1 é um diagrama de blocos que representa o duto de carbonatação como proposto na presente invenção;

[0041] a Figura 2 é uma vista em corte transversal do duto de carbonatação como proposto na presente invenção;

[0042] a Figura 3 é uma vista em corte transversal da estrutura externa do duto de carbonatação;

[0043] a Figura 4 é uma vista em corte transversal da estrutura interna do duto de carbonatação;

[0044] a Figura 5 é uma vista em corte transversal do trajeto de convergência do duto de carbonatação;

[0045] a Figura 6 é uma vista em corte transversal adicional do trajeto de convergência do duto de carbonatação;

[0046] a Figura 7 é uma vista em corte transversal do duto de carbonatação proposto que ilustra o fluxo de gás quando o mesmo entra no duto de carbonatação; e

[0047] a Figura 8 representa uma vista em corte transversal em perspectiva da porção de entrada de gás do duto de carbonatação proposto na presente invenção.

[0048] a Figura 9 é uma representação de um sistema de carbonatação em que o duto de carbonatação proposto é usado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0049] A Figura 1 é um diagrama de blocos que representa o duto de carbonatação 1 como proposto na presente invenção.

[0050] O duto de carbonatação 1 como proposto é usado para fornecer solubilidade de gás em uma bebida. Por bebida, pode ser compreendido qualquer tipo de líquido potável, e o gás usado no duto de carbonatação é, preferencialmente, dióxido de carbono (CO2). Ainda em referência à Figura 1, pode ser notado que o duto de carbonatação 1 é conectado a um tanque carbonatador 21.

[0051] O comprimento do duto de carbonatação 1 deve ser determinado de acordo com seu diâmetro, o que depende da quantidade (taxa de fluxo) de bebida que precisa ser carbonatada. Em outras palavras, a taxa de fluxo de bebida determina o diâmetro do duto de carbonatação 1, que determina o comprimento do duto de carbonatação. O diâmetro do duto de carbonatação 1 doravante sera descrito como diâmetro de fluxibilidade K.

[0052] A tabela abaixo faz referência à Figura 2 e representa uma relação entre o comprimento do duto de carbonatação 1, o diâmetro de fluxibilidade K e a taxa de fluxo de bebida máxima que precisa ser carbonatada:

[0053] Em re ferência à configuração estrutural do duto de carbonatação 1, a Figura 2 é uma vista em corte transversal de uma modalidade preferencial do duto 1. Para uma melhor compreensão, o duto proposto 1 será segmentado em três porções principais bem definidas diferentes, um trajeto de convergência 8, um trajeto de mistura 19 e um trajeto de desaceleração 17.

[0054] Como pode ser visto a partir da Figura 2, o duto de carbonatação 1, como proposto na presente invenção, compreende uma estrutura tubular 12 (um cilindro oco ou qualquer outra seção transversal adequada) associada a uma estrutura de compressão 13, essa associação define um percurso 14 para o fluxo de uma solução, ou seja, bebida com gás (trajeto de mistura 19 e trajeto de desaceleração 17) ou sem gás (trajeto de convergência 8). As Figuras 3 e 4 ilustram respectivamente a estrutura tubular 12 e a estrutura de compressão 13.

[0055] Como pode ser visto especialmente a partir da Figura 2, a estrutura de compressão 13 é circundada pela estrutura tubular 12 e é posicionada longitudinalmente dentro da estrutura 12. Adicionalmente, o comprimento L1 do trajeto de convergência 8 é equivalente ao diâmetro interno da estrutura tubular K (diâmetro de fluxibilidade K), como pode ser melhor visto a partir da Figura 2.

[0056] O duto de carbonatação 1 compreende adicionalmente uma porção de entrada de bebida 5 disposta no trajeto de convergência 8. Essa porção de entrada de bebida 5 pode ser melhor vista a partir da Figura 2. Mais próxima ao trajeto de mistura 19, a área do percurso 14 da porção de entrada 5 diminui, configurando uma passagem em formato de funil para o fluxo da bebida.

[0057] Para alcançar essa configuração, o duto de carbonatação 1 compreende uma projeção de turbilhonamento 10 a partir da estrutura tubular 12 em direção à estrutura de compressão 13, em que essa protuberância é configurada como uma rampa plana que se projeta para dentro da estrutura tubular 12.

[0058] A projeção de turbilhonamento 10 compreende adicionalmente uma parede de giro 27 configurada para potencializar a mistura de gás e bebida. Nessa modalidade preferencial do duto de carbonatação 1, a parede de giro é configurada como uma superfície côncava e tem uma profundidade de parede de giro preferencial H de 1,3 mm. Adicionalmente o raio da parede de giro R1 é preferencialmente de 4,5 mm. A parede de giro 27 pode ser melhor vista a partir das Figuras 5 e 6.

[0059] A parede de giro 27 é configurada para gerar um efeito de turbulência no trajeto de mistura 19 e especificamente na área adjacente à porção de entrada de gás 9. Essa turbulência permite o incremento da dissolubilidade de gás (capacidade de dissolução) na bebida (acima de 7%), especificamente, esse incremento ocorre devido à aceleração e atomização da bebida quando a mesma encontra com o gás.

[0060] Adicionalmente, o raio da parede de giro R1 proposto reduz a queda de pressão no trajeto de mistura 19 (especificamente na área adjacente à porção de entrada de gás 9), uma vez que a área de contato da bebida e da estrutura de compressão 13 na região da passagem mais estreita do percurso é mínima.

[0061] Adicionalmente, o raio da parede de giro R1 permite o fluxo de gás em direção ao fluxo de bebida, como indicado na Figura 7, evitando, desse modo, a entrada de fluxo de gás perpendicular e assim alcançando os níveis de eficiência almejados discutidos acima.

[0062] Novamente em referência à Figura 5, a mesma representa uma vista em corte transversal do trajeto de convergência 8 que ilustra os elementos mencionados acima. A porção de entrada de bebida 5 pode ser compreendida como sendo a área entre a estrutura tubular 12 e a estrutura de compressão 13 que permite o fluxo de uma bebida.

[0063] Para uma entrada apropriada da bebida no duto de carbonatação 1, um ângulo de desvio A é definido na estrutura de compressão 13, como pode ser visto de acordo com a Figura 5.

[0064] O ângulo de desvio é medido a partir de um eixo geométrico interno (X) até a superfície da estrutura de compressão que estabelece o percurso (14), como pode ser visto a partir da Figura 5.

[0065] O ângulo de desvio A não é dependente da taxa de fluxo de bebida, e, nessa modalidade preferencial do duto de carbonatação 1, o ângulo de desvio A assume um valor preferencial de aproximadamente 8°. Obviamente, esse valor representa apenas um valor preferencial, visto que outra magnitude para o ângulo de desvio pode ser usada, por exemplo, uma faixa de 5° a 10° é aceitável.

[0066] Ainda em referência ao trajeto de convergência 8, o mesmo compreende um diâmetro máximo preferencial P que é de 0,85 o valor do diâmetro de fluxibilidade K (P = K*0,85).

[0067] A partir da Figura 5, e como já mencionado, pode ser visto que o trajeto de convergência 8 compreende uma projeção de turbilhonamento 10 a partir da estrutura tubular 12 para a estrutura de compressão 13 do duto de carbonatação 1.

[0068] A projeção de turbilhonamento 10 define um ângulo de convergência B para o fluxo da bebida, especialmente, o ângulo de convergência B é medido a partir do eixo geométrico interno X da estrutura de compressão 13 até a superfície da projeção de turbilhonamento 10 que define o percurso 14, como pode ser visto a partir da Figura 5.

[0069] O ângulo B estabelece um equilíbrio entre a velocidade de fluxo da bebida e a queda da pressão da bebida quando a mesma flui na área limitada pelo ângulo de convergência B.

[0070] Nessa modalidade preferencial do duto de carbonatação 1, o ângulo de convergência B assume um valor de 13°. Como o ângulo de desvio A, esse é apenas um valor preferencial para o ângulo de convergência B, e uma faixa de 8° a 15° seria aceitável.

[0071] A projeção de turbilhonamento 10 estabelece um diâmetro de mistura de duto de carbonatação F, como pode ser melhor visto a partir da Figura 2. Para uma configuração apropriada da projeção 10, o diâmetro de mistura F deve ser 16 milímetros (mm) menor do que o diâmetro de fluxibilidade da estrutura tubular K, uma tolerância de 0,1 mm pode ser admitida.

[0072] Essa diferença de 16 mm do diâmetro da estrutura tubular K permite uma configuração correta para o ângulo de convergência B, uma vez que aumentando-se a área do percurso 14, é alcançada uma turbulência da bebida.

[0073] Essa turbulência ocorre quando a bebida sai da área limitada pela projeção de turbilhonamento 10 e entra no trajeto de mistura 19. Essa turbulência permite uma mistura em velocidade alta entre a bebida e o gás devido à expansão gerada na bebida.

[0074] No trajeto de mistura 19, o diâmetro da estrutura de compressão 13 deve depender diretamente do diâmetro de mistura F, uma vez que o objetivo do trajeto de mistura 19 é definir uma queda determinada na pressão da bebida que segue os conceitos de Venturi. Na Figura 2, o diâmetro da estrutura interna é representado por um trajeto de diâmetro de mistura C.

[0075] Preferencialmente, a razão entre os diâmetros C e F (C/F) deve ser de entre 0,65 e 0,75 (tolerância de 0,1 mm). Nessa faixa preferencial, o processo de carbonatação mostra eficiência alta, uma vez que para valores maiores do que 0,75, a queda pressão seria consideravelmente alta.

[0076] Para valores menores do que 0,65, a taxa de fluxo de bebida no trajeto de convergência 8, e especificamente na projeção de turbilhonamento 10, não seria suficiente para gerar um nível de vácuo satisfatório (ou pressão negativa).

[0077] A razão entre os diâmetros C e F tem o objetivo de aumentar a velocidade da taxa de fluxo de bebida quando a mesma passa pela projeção de turbilhonamento 10 (gargalo do duto de carbonatação), adicionalmente, a razão proposta define uma relação ideal entre a queda de pressão da bebida quando a mesma flui na área da projeção de turbilhonamento 10 e o nível de vácuo (ou pressão negativa) gerado.

[0078] O comprimento L2 do trajeto de mistura 19 deve ser tal como para reter a aceleração da bebida durante um período de tempo predeterminado (tempo de retenção), que estabelece o volume de gás apropriado na bebida. Em uma modalidade preferencial, o tempo de retenção é de cerca de 40 milissegundos (ms).

[0079] Conhecendo o tempo de retenção de 40 ms e a taxa de fluxo de bebida, o comprimento L2 do trajeto de mistura 19 pode ser determinado em relação à área do percurso 14, como segue:

[0080] Em referência à Figura 2, no trajeto de mistura 19, a área do percurso 14 é mantida constante e é determinada por:

[0081] É válido lembrar que o diâmetro de fluxibilidade K depende da taxa de fluxo de bebida e do comprimento do duto de carbonatação 1.

[0082] Ainda relacionado à Figura 2, pode ser visto que o duto de carbonatação 1 compreende adicionalmente um trajeto de desaceleração 17 adjacente ao trajeto de mistura 19. A porção de divisa entre o trajeto de desaceleração 17 e o trajeto de mistura 19 é definida por um eixo geométrico de junção 18.

[0083] Iniciando a partir do eixo geométrico de junção 18, e ao longo do trajeto de desaceleração 17, a área do percurso 14 aumenta gradualmente. O propósito desse incremento é alcançar uma desaceleração progressiva do fluxo de bebida no duto de carbonatação 1.

[0084] Uma desaceleração instantânea aumentaria a energia cinética no gás solúvel na bebida, resultando em uma descarga abrupta de gás. A configuração estrutural da estrutura de compressão 13 e da estrutura tubular 12 estabelece um ângulo de divergência D, que assume um valor máximo de 9°. Um valor mínimo de 4,5° seria aceito, assim qualquer ângulo dentro dessa faixa pode ser usado.

[0085] A Figura 8 representa uma vista em corte transversal em perspectiva da porção de entrada de gás 9 do duto de carbonatação 1 proposto na presente invenção. Pode ser visto que a porção de entrada de gás 9 é disposta de modo adjacente ao percurso 14, especificamente, em uma região do duto de carbonatação 1 que compreende a menor área do percurso 14.

[0086] Em referência à porção de entrada de gás 9, a taxa de fluxo de gás na porção 9 deve permitir a taxa de fluxo de gás exigida pelo sistema. Especificamente com respeito ao duto de carbonatação 1, a queda de pressão no duto 1 não deve afetar a taxa de fluxo de gás.

[0087] Como um exemplo, considerando 0,7 MPa (7 bar) de pressão do gás na porção de entrada de gás 9, a queda de pressão admissível máxima deve ser de cerca de 1,5% da "pressão de projeto", assim a queda de pressão admissível máxima é de 0,01 MPa (0,1 Bar).

[0088] Conhecendo a queda de pressão admissível máxima, a area de porção de entrada de gás mínima pode ser determinada em referência ao elemento a seguir:

[0089] Taxa de fluxo de bebida máxima do duto de carbonatação 1 e do sistema de carbonatação: QMAX

[0090] Volume de gás máximo em uma bebida: VCO2MAX. O mesmo representa o volume de gás máximo que deve ser diluído na bebida e uma relação entre o volume de bebida carbonatada e o volume de gás dissolvido à pressão atmosférica. Para uma garrafa de 100 cm3 em 3 Volumes de CO2, 300 cm3 de CO2 devem ser dissolvidos à pressão atmosférica.

[0091] Taxa de fluxo de gás máxima: QGMAX. A mesma representa a taxa de consumo de gás máxima, que depende do volume de gás máximo que deve ser dissolvido na bebida de acordo com a taxa de fluxo de bebida máxima QMAX, em outras palavras, QGMAX = VCO2MAX * QMAX.

[0092] Pressão máxima do duto de carbonatação 1: PMAX. Para aumentar a quantidade de gás dissolvido na bebida, é necessário aumentar a pressão do gás na porção de entrada de gás 9, uma vez que, quando a pressão é aumentada, o volume de gás que flui na porção de entrada 9 também é aumentado.

[0093] O diâmetro interno da porção de entrada de gás 9 pode ser alcançado com o uso da expressão de Darcy - Weisbach:

em que:

[0094] l: comprimento do duto (m); d: diâmetro interno do duto; v: velocidade do ar; Δp: Queda de Pressão; μ: coeficiente de atrito e p: densidade (kg/m3).

[0095] Como a "pressão de projeto" é de 0,7 MPa (7 bar), o valor de Δpéde 0,01 MPa (0,1 Bar) (1,5% de 0,7 MPa (7 bar)). VCO2MAX podeser estabelecido como 6 (relação entre o volume de bebida carbonatada e o volume de gás dissolvido à pressão atmosférica).

[0096] A taxa de fluxo de bebida máxima (QMAX) do duto de carbonatação 1 é determinada considerando um duto de 101,6 mm (4 polegadas), através de experimentos conduzidos, uma QMAX de 0,75 m3/min. foi alcançada. Assim, uma taxa de fluxo gás máxima (QGMAX) de 4,5 m3/min. é alcançada. Adicionalmente, um comprimento de 0,3 metros é usado (tubo que conecta o tanque 21 ao duto 1, indicado com a referência 39 na Figura 1) .

[0097] Pela expressão de Darcy-Weisbach, um diâmetro mínimo de 14,2 mm é alcançado, consequentemente, uma área de 158,28 mm2 é determinada.

[0098] Conhecendo a área, a altura da porção de entrada de gás 9 pode ser determinada como abaixo:

[0099] Altura = Área/Perímetro, em que

[00100] Área = 158,28 mm2 e o perímetro = Diâmetro K * π. Assim, a altura da porção de entrada de gás 9 é igual a 0,57 mm.

[00101] A altura da porção de entrada de gás 9 é a dimensão entre a estrutura de compressão 13 e o ponto mais próximo da projeção de turbilhonamento 10 para a estrutura de compressão 13 (a entrada de CO2 no duto 1 ocorre de uma forma anular).

[00102] Tendo descrito uma modalidade preferencial para o duto de carbonatação 1, as etapas do processo de carbonatação que aumentam a solubilidade de gás na bebida e reduzem as perdas de gás serão descritas.

[00103] Para uma melhor compreensão do processo de carbonatação proposto na presente invenção, a Figura 9 será usada como referência. Nessa Figura, os componentes principais são o duto de carbonatação 1 como descrito anteriormente, o tanque carbonatador 21, um evaporador 30 e uma pluralidade de válvulas 31, 32, 33, 34, 35 e 37 cuja operação será melhor descrita na sequência.

[00104] Adicionalmente, o processo de carbonatação proposto se referenciará a dois termos principais, uma pressão compensada PC e uma pressão de tanque carbonatador PR.

[00105] A pressão compensada PC é a pressão almejada para alcançar um volume de gás almejado na bebida. Essa pressão compensada PC é determinada pelo usuário responsável por realizar o processo de carbonatação.

[00106] A pressão de tanque carbonatador PR é a pressão real medida no tanque carbonatador 21.

[00107] Basicamente, o processo de carbonatação proposto no presente documento compensa as variações da pressão do tanque carbonatador PR e as variações da pressão compensada PC apenas controlando-se a operação (porcentagem de abertura) da válvula de modulação 31 (portanto, controlando-se a taxa de fluxo de CO2 que entra no duto de carbonatação 1) e controlando-se a taxa de fluxo de CO2 que entra o tanque carbonatador 21.

[00108] Assim, no processo proposto, e diferente dos ensinamentos da técnica anterior, nenhum CO2 é expelido para a atmosfera.

[00109] Adicionalmente, no processo proposto, e devido ao controle da taxa de fluxo de CO2 que entra no duto de carbonatação 1 e no tanque carbonatador 21, o processo almeja equalizar sempre (tornar igual) o valor da pressão compensada PC com o valor da pressão de tanque carbonatador PR.

[00110] Com respeito à pressão compensada PC, o único fator que pode afetar a mesma durante o processo é a temperatura da bebida:

COMPENSAÇÃO DEVIDO A VARIAÇÕES DE TEMPERATURA

[00111] A temperatura da bebida deve ser controlada antes de sua entrada no sistema de carbonatação. Como pode ser visto a partir da Figura 9, um evaporador 30 é usado para gerenciar a temperatura da bebida.

[00112] A temperatura preferencial da bebida na entrada do duto de carbonatação 1 é de 4 °C. Esse valor fornece uma eficiência maior no processo de carbonatação.

[00113] Entretanto, se por qualquer motivo a temperatura da bebida variar (aumentar ou diminuir) antes de entrar no duto de carbonatação 1, o processo proposto compensa automaticamente essa variação, como será descrito abaixo.

[00114] Considerando um cenário em que a temperatura da bebida é de 4 °C e o processo de carbonatação está sendo realizado normalmente, com o valor da pressão compensada PC igual ao valor da pressão de tanque carbonatador PR.

[00115] Se a temperatura da bebida aumenta durante o processo de carbonatação, esse incremento também aumentará o valor da pressão compensada PC, maso valor da pressão de tanque carbonatador PR não será afetada. Consequentemente, nesse cenário, PC seria maior do que PR.

[00116] Assim, a fim de compensar essa variação, o processo automaticamente proposto adiciona CO2 no tanque carbonatador 21 até que ambas as pressões sejam equalizadas, em outras palavras, a válvula de controle de CO2 32 é aberta e a pressão de tanque carbonatador PR será igual à pressão compensada PC. A válvula de controle de CO2 será aberta proporcionalmente de acordo com o incremento na temperatura da bebida.

[00117] É importante mencionar que, em um cenário ideal, ou seja, estando a pressão de tanque carbonatador PR equalizada com a pressão compensada PC (PR=PC=4 kg/cm2), a válvula de controle de CO2 deve ser fechada. Adicionando-se CO2 no tanque 21, o valor da pressão de tanque carbonatador PR aumentará e consequentemente será equalizado (será igual) ao valor da pressão compensada PC.

[00118] Se, por qualquer motivo, a temperatura da bebida diminuir, esse decréscimo também diminuirá o valor da pressão compensada PC, mas a pressão de tanque carbonatador PR não será afetada.

[00119] A fim de compensar essa variação, a taxa de fluxo de CO2 que é adicionada no duto de carbonatação 1 deve ser diminuída, consequentemente, a válvula de modulação 31 deve ser fechada (porcentagem de abertura é reduzida).

[00120] A tabela abaixo mostra valores preferenciais para a porcentagem de abertura da válvula de modulação considerando um decréscimo na temperatura da bebida e consequentemente um decréscimo no valor da pressão compensada PC.

[00121] Com a redução da porcentagem de abertura da válvula de modulação 31, a pressão no tanque PR será equalizada com a pressão compensada PC, definindo o processo no cenário almejado.

[00122] A taxa de fluxo de bebida na porção de entrada do duto de carbonatação 1 (porção de entrada de bebida 5) deve ser constante (estável), uma vez que a configuração estrutural do duto de carbonatação 1 é dimensionada de acordo com o engarrafamento de bebida almejado, e o diâmetro do duto de carbonatação 1 é mantido constante (diâmetro C).

[00123] Se pequenas mudanças na taxa de fluxo de bebida ocorrerem na porção de entrada de bebida 5, o vácuo no duto de carbonatação 1 diminuiria ou aumentaria proporcionalmente. Essa variação no vácuo permite uma pequena compensação na mescla de bebida e gás, uma vez que a taxa de fluxo de CO2 aumentaria ou diminuiria no duto de carbonatação 1.

[00124] Se a taxa de fluxo de bebida diminui consideravelmente, a bebida no duto de carbonatação 1 não alcançaria turbulência quando a mesma flui pela projeção de turbilhonamento 10. Adicionalmente, com uma taxa de fluxo de bebida não almejada, não haveria vácuo na porção de entrada de gás 9 e consequentemente o processo de carbonatação não ocorreria devidamente.

[00125] Para iniciar o processo, após o valor da pressão compensada PC ter sido definido, é necessário adicionar a quantidade desejada de CO2 no tanque carbonatador 21, para isso, a válvula de controle de CO2 32 deve ser aberta e então a bebida deve ser adicionada no tanque 21.

[00126] Como mencionado antes, no processo proposto, a pressão compensada PC deve sempre ser igual à pressão medida no tanque 21 (pressão de tanque carbonatador PR).

[00127] É importante mencionar que a pressão no tanque 21 (pressão de tanque carbonatador PR) é medida preferencialmente na porção superior do tanque 21, indicada com a referência 33 na Figura 9. A pressão PR pode ser mostrada em um painel de controle 38 disposto próximo ao sistema revelado na Figura 9. Qualquer método conhecido na técnica para medir a pressão de um compartimento poderia ser usado.

[00128] A fim de adicionar bebida no tanque 21, a válvula de controle de bebida 34 deve ser aberta. Quando a bebida passa através do evaporador 30, sua temperatura diminui e alcança 4 °C (temperatura preferencial).

[00129] Quando a válvula de controle de bebida 34 é aberta, a válvula de Venturi 35 e a válvula de modulação 31 devem ser mantidas 80% abertas para controlar a taxa de fluxo de gás no duto de carbonatação 1. Adicionalmente, à medida que a bebida entra no tanque carbonatador 21, a mesma solubiliza CO2 pelo duto de carbonatação 1.

[00130] Para assegurar que apenas CO2 será adicionado no tanque carbonatador 21, a válvula de Venturi 35 é posicionada em 90% da altura do tanque 21. Se essa válvula 35 fosse posicionada acima desse nível (ou mesmo fora do tanque 21), haveria a possibilidade de adicionar ar no tanque carbonatador 1, uma vez que o ar é mais leve do que o CO2, o mesmo é disposto na porção superior do tanque carbonatador 21.

COMPENSAÇÃO DEVIDO A VARIAÇÕES DE PRESSÃO PR NO TANQUE CARBONATADOR

[00131] A entrada de bebida no tanque 21 consequentemente aumenta a pressão do tanque carbonatador PR, tornando a mesma maior do que a pressão compensada PC.

[00132] Para evitar que esse incremento afete a taxa de fluxo de CO2 no duto 1, e adicionalmente para equalizar a pressão no tanque PR com a pressão compensada PC, a válvula de modulação 31 é fechada gradualmente seguindo uma expressão relacionada a oscilações de CO2 em pressões distintas.

[00133] A tabela abaixo representa valores preferenciais para a pressão de tanque carbonatador PR e a porcentagem preferencial correspondente da abertura da válvula moduladora 31 (valores ilustrativos) considerando uma pressão compensada de 4 kg/cm2.

[00134] Como pode ser visto, e como já mencionado, quando a pressão real no tanque (PR) aumenta, a porcentagem de abertura da válvula de modulação 31 diminui (válvula é fechada):

[00135] Fechando-se a válvula de modulação 31, a pressão do tanque carbonatador PR seria equalizada com a pressão compensada PC.

[00136] Quando o processo solubiliza o CO2 na bebida, a pressão de tanque carbonatador PR pode começar a diminuir, ao mesmo tempo em que a pressão compensada PC não será afetada.

[00137] A fim de compensar essa queda de pressão, a válvula de controle de CO2 32 pode ser aberta para evitar que o tanque 21 alcance sua pressão permissível mínima e também para gerenciar a taxa de fluxo de CO2 no duto 1. Em outras palavras, a taxa de fluxo de CO2 que é adicionada no tanque 21 deve ser aumentada.

[00138] Como já mencionado, sendo a pressão compensada PC equalizada com a pressão de tanque carbonatador PR, a válvula de controle de CO2 32 deve ser fechada. Consequentemente, se a pressão dentro do tanque PR diminui, a válvula de controle de CO2 32 será aberta, proporcionalmente, de acordo com o decréscimo na pressão do tanque PR.

[00139] A adição de CO2 no tanque 21 aumentaria a pressão do tanque carbonatador PR e consequentemente equalizaria a pressão PR com a pressão compensada PC. Quando ambas as pressões estiverem equalizadas a válvula de controle de CO2 32 será fechada novamente

[00140] Se ocorrer qualquer queda de pressão abrupta no valor da pressão do tanque carbonatador PR, ou se a pressão PR alcançar um valor 10% (nesse caso 3,6 Kg/cm2) mais baixo do que o valor da pressão compensada PC, o processo também pode aumentar a porcentagem de abertura da válvula de modulação 31 a fim de equalizar mais rapidamente a mesma com a pressão compensada PC.

[00141] Para valores menores do que 3,6 Kg/cm2 (para quedas de pressão maiores do que 10%), o processo de carbonatação deve ser imediatamente interrompido. Nesse sentido, quando a pressão no tanque carbonatador PR cai considerável ou abruptamente, a válvula de modulação 31 trabalha como um apoio para a válvula de controle de CO2.

[00142] Assim, em condições ideais, ou seja, sendo a pressão compensada PC equalizada com a pressão dentro do tanque carbonatador PR, a válvula de modulação 31 é mantida 80% aberta e a válvula de controle de CO2 32 é mantida fechada. Como mencionado antes, a válvula de controle de CO2 será aberta apenas se a pressão do tanque carbonatador PR alcançar um valor menor do que o valor da pressão compensada PC.

[00143] O nível de bebida no tanque carbonatador 21 deve permanecer sempre entre 50% e 90% da altura do tanque 21 (volume do tanque 21). Quando o nível de bebida estiver abaixo de 50%, a válvula de controle bebida 34 deve ser aberta, e o processo de carbonatação ser iniciado. Quando o nível do tanque carbonatador 21 alcançar 90% (ponto em que a Válvula de Venturi (35) é disposta) a válvula de controle de bebida 34 é fechada e a entrada de bebida é interrompida.

[00144] Antes de enviar a bebida para engarrafamento, os níveis de CO2 e Brix (açúcar dissolvido na bebida) precisam ser verificados. Se os mesmos estiverem dentro de padrões previstos, a válvula de descarga 36 é aberta.

[00145] A forma pela qual o nível de Brix é verificado não é aspecto principal da presente invenção, a verificação pode ser feita, por exemplo, por refração.

[00146] Adicionalmente, se o volume de CO2 na solução não estiver de acordo com parâmetros padrões, será necessário recircular a bebida. Recircular significa que a bebida deve ser descarregada do tanque 21 abrindo-se a válvula de descarga 36 e então reintroduzida no tanque 21 abrindo-se a válvula de recirculação 37 e a esfera de pulverização 40,

[00147] Quando a bebida é reintroduzida no tanque 21 pela esfera de pulverização 40, a recarbonatação da bebida é possível, ou, também é possível remover o CO2 da bebida.

[00148] Em outras palavras, é possível aumentar ou diminuir o nível (volume) de CO2 na bebida mesclada (solução) gerenciando-se a porcentagem de abertura da esfera de pulverização 40.

[00149] Se for almejado diminuir o volume de CO2 na bebida, é necessário diminuir o valor da pressão compensada PC. Por outro lado, se for almejado adicionar mais CO2à bebida, a pressão compensada PC também deve ser aumentada.

[00150] A esfera de pulverização 40 é uma esfera inoxidável que tem pequenos orifícios em volta de sua superfície para jatear bebida no tanque 21. Esse elemento (esfera de pulverização 40) evita o desperdício da bebida carbonatada se o processo de carbonatação não ocorrer como pretendido, uma vez que a mesma pode aumentar ou diminuir os níveis CO2 recirculando a bebida.

[00151] O controle da esfera de pulverização 40 é feito gerenciando- se a válvula de recirculação 37 e uma válvula de engarrafamento (não mostrada) que é disposta na entrada do processo de engarrafamento.

[00152] Por exemplo, se o volume de CO2 estiver acima de um nível predeterminado, a pressão compensada PC deve ser reduzida e a bebida carbonatada deve ser reintroduzida no tanque 21, como mencionada acima.

[00153] Adicionalmente, se os níveis de CO2 estiverem abaixo de um nível predeterminado, a pressão compensada PC deve ser aumentada e a bebida carbonatada deve ser reintroduzida no tanque pela esfera de pulverização 40 até que o nível de CO2 almejado seja alcançado.

[00154] O nível CO2 na bebida é medido após a bebida ter sido engarrafada. Agitando-se uma amostra de uma bebida engarrafada, a pressão dentro da garrafa aumentará a relação entre esse incremento de pressão, a temperatura da bebida e o volume de gás dissolvido na bebida determinará o nível de CO2 na bebida.

[00155] O tempo de recirculação depende do nível de CO2 na bebida e do volume de CO2 a ser alcançado. Durante a recirculação, é necessário definir o volume de CO2 e, de acordo com o mesmo, o tempo de recirculação será estimado. De acordo com o tempo de recirculação, a razão entre o tempo de recirculação e o volume de incremento de CO2 na bebida podem ser determinados.

[00156] Como já mencionado acima, durante a recirculação da bebida, pode ser possível aumentar ou reduzir a pressão compensada PC de acordo com o volume de CO2 engarrafado. Se o volume for baixo, a pressão compensada PC é aumentada, caso contrário, a pressão compensada PC é reduzida.

[00157] As mudanças na pressão compensada PC podem ser feitas com o uso de um painel de controle 38. Uma representação preferencial desse painel 38 é representada na Figura 9. A conexão entre o painel 38 e o tanque 21 não é o aspecto principal dessa invenção e pode ser realizado por qualquer uma das muitas técnicas já conhecidas.

[00158] Como descrito, com o duto de carbonatação e processo de carbonatação como proposto na presente invenção, não há nenhuma necessidade de descartar CO2 (ventilar) para a atmosfera a fim de compensar variações de pressão no tanque carbonatador 21 e adicionalmente para compensar variações de temperatura da bebida.

[00159] No processo e duto propostos, o CO2 é descartado para a atmosfera apenas em períodos de tempo regulares, por exemplo, a cada 3 minutos a fim de remover o ar preso na porção superior do tanque 21. Isso é feito gerenciando-se a válvula de segurança 41 (Figura 9).

[00160] De fato, em uma modalidade alternativa, um equipamento para remover o ar partir da bebida poderia ser disposto antes do evaporador 30, nesse caso, não haveria nenhuma necessidade de expelir CO2 para a atmosfera.

[00161] O processo proposto e seu controle das válvulas mencionadas são preferencialmente controlados de forma automática por uma Interface Homem-Máquina (IHM), consequentemente, a equalização entre a pressão dentro do tanque carbonatador PR e a pressão compensada PC é feita quase instantaneamente, assim, o processo proposto não detectará quaisquer variações de pressão por um longo período de tempo.

[00162] Os detalhes dessa IHM não precisam ser descritos uma vez que a mesma não é o aspecto principal da presente invenção. Qualquer IHM com a capacidade de gerenciar válvulas conhecida nos ensinamentos da técnica anterior poderia ser usada. Em uma modalidade alternativa, o método poderia ser operado manualmente.

[00163] Finalmente, a bebida mencionada no presente pedido deve ser compreendida como qualquer material com uma viscosidade igual ou inferior a 0,08 Pa^s (80 cPs).

[00164] Modalidades preferenciais tendo sido descritas, deve-se compreender que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis, sendo limitado apenas pelo conteúdo das reivindicações anexas, que incluem os equivalentes possíveis.

Claims

1. Duto de carbonatação (1) para mesclar um gás e uma bebida, em que o duto de carbonatação (1) é caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura tubular (12) que circunda uma estrutura de compressão (13), em que a estrutura de compressão (13) é posicionada longitudinalmente dentro da estrutura tubular (12) e define um percurso (14) para o fluxo da bebida ao longo do duto de carbonatação (1), em que a estrutura de compressão (13) compreende diâmetros externos (P,C,G) que definem sequencialmente um trajeto de convergência (8), um trajeto de mistura (19) e um trajeto de desaceleração (17) ao longo do duto de carbonatação (1), em que, no trajeto de convergência (8), o duto de carbonatação (1) compreende uma porção de entrada de gás (9) para injeção de gás no percurso (14), e a estrutura tubular (12) define uma projeção de turbilhonamento (10) que estabelece um diâmetro de mistura (F) de duto de carbonatação (1), em que a projeção de turbilhonamento (10) compreende uma parede de giro (27), a parede de giro (27) configurada como uma superfície côncava.

2. Duto de carbonatação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura tubular (12) compreende, na maior parte de seu comprimento, um diâmetro de fluxibilidade (K) maior do que o diâmetro de mistura (F) do duto de carbonatação (1).

3. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que no trajeto de convergência (8) o duto de carbonatação (1) compreende um porção de entrada de bebida (5) que tem um ângulo de desvio (A) para o fluxo da bebida, sendo que o ângulo de desvio (A) formado na estrutura de compressão (13) e medido a partir de um eixo geométrico interno (X) da estrutura de compressão (13) até a superfície da estrutura de compressão (13) que estabelece o percurso (14).

4. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a projeção de turbilhonamento (10) define um ângulo de convergência (B) para o fluxo da bebida, sendo que o ângulo de convergência (B) é medido a partir do eixo geométrico interno (X) da estrutura de compressão (13) até a superfície da projeção de turbilhonamento (10) que estabelece o percurso (14).

5. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o trajeto de desaceleração (17) define um ângulo de divergência (D) entre a estrutura tubular (12) e a estrutura de compressão (13), de modo que o ângulo de divergência (D) situa-se na faixa de 4,5° a 9°.

6. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que ao longo do trajeto de desaceleração (17), e com início a partir de um eixo geométrico de junção (18), a área do percurso (14) aumenta gradualmente, já no trajeto de mistura (19) a área do percurso (14) é mantida constante.

7. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ângulo de desvio (A) situa-se na faixa de 5° a 10°, já o ângulo de convergência (B) situa-se na faixa de 8° a 15°.

8. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a razão entre o trajeto de diâmetro de mistura (C) e o diâmetro de mistura (F) é na faixa de 0,65 e 0,75.

9. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o comprimento (L1) do trajeto de convergência (8) é igual ao diâmetro de fluxibilidade da estrutura tubular (K).

10. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a porção de entrada de gás (9) é disposta de modo adjacente ao percurso (14), em uma região do duto de carbonatação (1) que compreende a menor área do percurso (14).

11. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a parede de giro (27) é configurada para gerar uma turbulência, no trajeto de mistura (19), entre o gás e a bebida, de modo que a profundidade da parede de giro (H) é de 0,5 mm a 2,0 mm e o raio da parede de giro (R1) é de entre 2,0 mm a 7,0 mm.

12. Duto de carbonatação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o diâmetro máximo (P) é de 0,85 vezes o valor do diâmetro de fluxibilidade (K).

13. Processo de carbonatação para mesclar um gás e uma bebida por meio de um duto de carbonatação (1), conforme definido nas reivindicações anteriores 1 a 12, sendo que o duto de carbonatação (1) é associado a um tanque carbonatador (21), em que o tanque carbonatador (21) recebe um taxa de fluxo de gás de um abastecimento de gás por meio de uma válvula de controle de CO2 (32) e em que o duto de carbonatação (1) recebe uma taxa de fluxo de gás do tanque carbonatador (21) por meio de uma válvula de modulação (31), em que o processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: gerar no duto de carbonatação (1) uma turbulência entre o gás e a bebida e por meio de uma parede de giro (27) de uma projeção de turbilhonamento (10), de modo que a parede de giro (27) é configurada como uma superfície côncava, mesclar o gás e a bebida, estabelecendo uma solução, adicionar a solução ao tanque carbonatador (21), em que o processo compreende ainda as etapas de: definir, por parte de um usuário do processo, uma pressão compensada (PC) do processo de carbonatação, em que a pressão compensada (PC) indica o volume de gás que deve ser mesclado com a bebida, medir uma pressão do tanque carbonatador (PR), em que a pressão do tanque carbonatador (PR) indica a pressão medida dentro do tanque carbonatador (21).

14. Processo de carbonatação, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o mesmo compreende adicionalmente a etapa de: equalizar o valor da pressão compensada (PC) com o valor da pressão de tanque carbonatador (PR) gerenciando-se a taxa de fluxo de gás que é adicionada no tanque carbonatador (21) e gerenciando-se a taxa de fluxo de gás que é adicionada no duto de carbonatação (1).

15. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de equalizar o valor da pressão compensada (PC) com o valor da pressão de tanque carbonatador (PR) é feita reduzindo-se a taxa de fluxo de gás que é adicionada no duto de carbonatação (1) por meio da redução da porcentagem de abertura da válvula de modulação (31) se o valor da pressão medida de tanque carbonatador (PR) for maior do que o valor da pressão compensada (PC).

16. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de equalizar o valor da pressão compensada (PC) com o valor da pressão de tanque carbonatador (PR) é feita adicionando-se gás no tanque carbonatador (21) por meio do aumento da porcentagem de abertura da válvula de controle de CO2 (32) se o valor da pressão medida de tanque carbonatador (PR) for menor do que o valor da pressão compensada (PC).

17. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de deixar a válvula de modulação em 80% de sua porcentagem de abertura e deixar a válvula de controle de CO2 (32) fechada quando o valor da pressão compensada (PC) for equalizado com o valor da pressão de tanque carbonatador (PR), em que essa porcentagem de abertura define uma condição de trabalho ideal para a válvula de controle de CO2 (32) e para a válvula de modulação (32), de modo que o processo ainda compreende as etapas de: aumentar, gradualmente, a porcentagem de abertura da válvula de controle de CO2 (32) a partir de sua condição de trabalho ideal à medida que o valor da pressão de tanque carbonizador medida (PR) fica menor do que o valor da pressão compensada PC, reduzir, gradualmente, a porcentagem de abertura da válvula de modulação (31) à medida que o valor da pressão medida de tanque carbonatador (PR) fica maior do que o valor da pressão compensada (PC).

18. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: antes de a solução ser adicionada no tanque carbonatador (21), fluir a solução através de um percurso (14) do duto (1) da carbonatação, em que o percurso (14) estabelece um trajeto de mistura (19) e um trajeto de desaceleração (17), em que no trajeto de mistura (19) a área do percurso (14) é mantida constante e no trajeto de desaceleração (17) a área do percurso (14) aumenta gradualmente iniciando a partir de um eixo geométrico de junção (18).

19. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de: adicionar a taxa de fluxo de gás no duto de carbonatação (1) em uma porção de entrada de gás (9), em que a porção de entrada de gás é disposta de modo adjacente ao percurso (14), em uma região do duto de carbonatação (1) que compreende a menor área do percurso (14).

20. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aos menos uma entre as etapa de: reintroduzir a solução no tanque carbonatador (21), por meio de uma esfera de pulverização (40) para aumentar ou diminuir o volume de gás na bebida, e dispor uma válvula de Venturi (35) em um ponto localizado em 90% da altura do tanque carbonatador (21), em que a válvula de Venturi (35) é disposta entre a válvula de modulação (31) e o tanque carbonatador (21).

21. Processo de carbonatação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a solução é adicionada no tanque carbonatador (21) por meio de uma válvula de controle (34), em que o processo compreende adicionalmente a etapa de interromper a adição da solução no tanque carbonatador (21), por meio do fechamento da válvula de controle (34), se o nível do tanque carbonatador (21) alcançar o ponto em que a válvula de Venturi (35) está disposta.