CH193911A - Anlage zum Imprägnieren von Fruchtsäften. - Google Patents

Description

  
 



  Anlage zum imprägnieren von Fruchtsäften.



   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Imprägnieren von Fruchtsäften mittels eines unter Druck durch eine Düse in den Fruchtsaft eingeführten, gasförmigen Imprägniermittels, insbesondere zum Im  prägnieren    von alkoholfreien Fruchtsäften oder Mischungen von solchen mit andern   Flüssigkeiten    gegen Gärung und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Düse in einer   Expansionsdüse besteht, die derart ; ausge-    bildet und angeordnet ist, dass der Druck des Imprägniermittels in der Düse unter Umsetzung in Geschwindigkeit auf den Druck des Fruchtsaftes entspannt wird, bevor das Imprägniermittel mit dem Fruchtsaft sieh mischt.



   Bei den bekannten, mit Düsen   ausrgestat-    teten Imprägnieranlagen wird das Imprä  gniermittel    unter hohem Druck durch eine gewöhnliche Öffnung in den Fruchtsaft eingeführt. In der Öffnung entsteht eine Drosselung des Imprägniermittels von seinem Zuführungsdruck auf die der Schallgeschwindigkeit entsprechende kritische Druckhöhe.



  Die Entspannung von der kritischen Druckhöhe auf den Druck des Fruchtsaftes erfolgt erst im Fruchtsaft, so dass bei der Ausdehnung der Gase grosse Blasen entstehen, die vom Fruchtsaft nicht mehr absorbiert und aufgelöst werden, sondern an dessen Oberfläche aufsteigen. Das auf der Oberfläche des Fruchtsaftes lastende Imprägniermittel wird aber so langsam vom Fruchtsaft absorbiert, dass bis zur genügenden Sättigung der   Fruchtsaft    schon vergoren sein kann, weil er in der Zwischenzeit nicht genügend imprägniert war.



   Die Erfindung bezweckt nun, unter Vermeidung von Blasenbildung die Auflösung des Imprägniermittels im Fruchtsaft zu beschleunigen. Die beschriebenen Nachteile der bekannten Anlagen werden vermieden, weil im Fruchtsaft selber eine Entspannung des Imprägniermittels nicht mehr stattfinden kann, sondern ein grosser Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Fruchtsaft und dem Imprägniermittel erzeugt wird, der eine feine Mischung und ein mindestens nahezu  vollständiges Auflösen des Imprägniermittels gewährleistet.



   Es kann noch eine Umwälzpumpe vorgesehen sein, welche ungesättigte Flüssigkeit in die Umgebung der Düse führt und dadurch die mit dem Imprägniermittel. gesättigte Flüssigkeit aus dem Bereich der Düse   verdrängt,    so dass das beständig zugeführte Imprägniermittel immer von neuem von aufnahmefähiger Flüssigkeit gelöst wird. Wenn mit Hilfe einer Heizvorrichtung dem noch nicht entspannten Imprägniermittel Wärme zugeführt wird, kann eine   DlÇondensation    desselben während der Entspannung mindestens teilweise oder ganz verhütet werden.



  Es empfiehlt sich, das der Düse zuzuführende Imprägniermittel in einer oder mehreren   Stahiflaschen    unter hohem Druck aufgespeichert zu halten. Führt man auch diesen Stahlflaschen Wärme zu, so kann dafür gesorgt werden, dass das Imprägniermittel mindestens im Zustand trockengesättigten Dampfes oder sogar leicht überhitzt aus der Flasche entnommen werden kann. Besonders handlich wird eine solche Imprägnieranlage, wenn sowohl die Umwälzpumpe, als auch die   Heizvorrichtungen    und Stahlflaschen transportabel, z. B. auf einem Wagen, angeordnet   sind.-Das    gebräuchlichste Imprä  gniermittel    dürfte   Kohlensaure    sein, die dann in flüssigem Zustand in den Flaschen aufgespeichert ist.

   Der zu imprägnierende Fruchtsaft wird bei einer Anlage mit einer Umwälzpumpe zweckmässig unter Druck in einem Tank gelagert, wobei die Umwälzpumpe den Fruchtsaft dem Tank entnehmen, zur Düse führen und die gesättigte Flüssigkeit aus dem Bereich der Düse fortdrängen und wieder in den Tank einführen kann. Eine andere Ausbildung der Erfindung, die insbesondere den Vorteil hat, dass nicht in Fruchtsaft aufgelöste Reste des Imprägniermittels von neuem wieder verwendet und in den Fruchtsaft eingeführt werden können, besteht darin,, dass das Imprägniermittel in entspanntem Zustand aus der Düse in einen Raum geführt wird, in den der Fruchtsaft mit Hilfe der Umwälzpumpe eingespritzt wird.

   Zweckmässig wird das Imprägniermit  tel    mit so hohem Druck der Düse zugeführt, dass bei der Umsetzung überkritische Geschwindigkeit entsteht, die ein fast augenblickliches Auflösen des   Imprägniermittels    im Fruchtsaft gestattet.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.



   Fig. 1 zeigt in vereinfachter Form eine Imprägnieranlage nach der Erfindung;
Fig.   2    und 3 geben eine Einzelheit der Anlage nach Fig. 1 wieder;
Fig. 4 veranschaulicht eine Variante, die ebenfalls auf die Ausführung nach Fig. 1 angewendet werden kann; endlich zeigt
Fig. 5 in einem Entropie-Diagramm den Zustandsverlauf des Imprägniermittels während der Imprägnierung des Fruchtsaftes.



   In den druckfesten Tank 1 (Fig. 1) ist bis auf die Höhe H Fruchtsaft, z. B. unvergorener Most oder Traubensaft, eingefüllt.



  Der Fruchtsaft soll durch die in der Flasche 2 aufgespeicherte Kohlensäure imprägniert und dadurch vor der Vergärung geschützt werden. Zu diesem Zweck wird der Fruchtsaft mittels der   Umwälpumpe    3 dem untern Teil des Tanks 1 entnommen und über eine die   Kohlensäure    mit dem Frucktsaft misuchende Vorrichtung 4 dem obern Teil des Tanks 1 zugeführt. Zum Verbrauch kann der   Fruchtsaft    durch eine Zapfstelle 5 dem Tank 1 entnommen werden.



   Die   Kohlensäureflasche    2 steht in einem mit warmem Wasser gefüllten Behälter 6, wodurch der Flasche und dessen flüssigem Kohlensäureinhalt soviel Wärme zugeführt wird, dass die zur Imprägnierung notwendige Menge in verdampftem Zustand der Flasche   entnommen- werden    kann. In einem zweiten, mit Heisswasser gefüllten Behälter 7 wird der durch die Leitung 8 der Flasche entnommene   Kohlensäuredampf    während des Durchströmens der Heizschlange 9 überhitzt So  wohl    im Behälter 6, als auch im Behälter 7 kann je eine nichtgezeichnete (z. B. elektrische) Heizvorrichtung vorhanden sein, welche das Heizmittel auf der vorgeschrie  benen Temperatur hält.

   Der überhitzte   : Koh-    lensäuredampf strömt dann durch die   Lei-    tung 10 in die Mischvorrichtung 4 und mischt sich so fein mit dem Fruchtsaft, dass die Kohlensäure in dem Fruchtsaft aufgelöst wird. Durch die Leitung 11 wird mittels der Umwälzpumpe 3 der Mischvorrichtung    beständig frischer, noch nicht mit : Wohlen-    säure gesättigter Fruchtsaft zugeführt, welcher den   durch    die Kohlensäure schon weiter gesättigten Fruchtsaft in den Tank 1 verdrängt.



   Die Mischvorrichtung 4 (Fig. 1) besitzt    eine Entspannungsdüse 12 (Fig. 2) und d eine    Mischdüse 13. Der noch nicht mit   Kohlen-    säure gesättigte Fruchtsaft wird durch den Anschluss 14 der Mischvorrichtung zugeführt; der in der Mischvorrichtung schon weiter gesättigte Fruchtsaft wird dann durch den Anschluss 15 fortgedrängt. Durch den Anschluss 16 gelangt die   Kohlensäure    zur Entspannungsdüse 12.



   Die Entspannungsdüse 12 (Fig. 3) besitzt, nach Art einer Lavaldüse, einen Einlauf 17 und daran anschliessend einen Diffusor   18.    An der engsten Stelle 19 der Mischdüse ist das Imprägniermittel beim kritischen Druckverhältnis auf die Schallgeschwindigkeit gebracht und in dem daran anschliessenden Diffusor 18 entsteht eine weitere Entspannung des Druckes vom Druck der Schallgeschwindigkeit auf den Druck des Fruchtsaftes im Tank 1 (Fig. 1). Bei dieser Druckentspannung wird das Imprägniermittel weiter bis auf überkritische Geschwindigkeiten beschleunigt.



   Eine andere Ausbildung der   Mischvor    richtung 4 nach Fig. 1 besteht darin, dass das durch den Anschluss 20 (Fig. 4) und die Entspannungsdüse 21 zugeführte Imprägniermittel in einen Raum 22 eingeführt wird, in den aus dem Anschluss 23 durch die   Boh    rungen 24 noch nicht gesättigte Flüssigkeit eingespritzt wird. Das Imprägniermittel und die nach Erreichung einer gewissen Länge sich auflösenden Flüssigkeitsstrahlen 25 mischen sich insbesondere in der Mischdüse 26.



  Dabei entsteht eine Lösung des Imprägniermittels im Fruchtsaft, so dass durch den Anschluss 27 das Imprägniermittel bereits im Fruchtsaft aufgelöst wieder fortgeführt werden kann. Durch den Anschluss   28    kann beispielsweise   aus denn    Tank noch nicht von der Flüssigkeit aufgelöste Kohlensäure zugeführt werden, die dann im Raum   22.    auch durch den Fruchtsaft aufgelöst wird.



   Als Abszisse ist im Diagramm nach Fig. 5 die Entropie S, als Ordinate die Temperatur T aufgetragen. Die Grenzlinie g umschliesst das   Nassdampfgebiet.    Der Zustand der flüssigen   Kohlensäure    der Flasche 2 (Fig. 1) ist durch den Punkt A gegeben, in welchem die Kohlensäure bei einem Druck von   6-0    atm und einer Temperatur von 20        C gerade vor Beginn der Verdampfung steht. Wird der   Kohlensäure    in der Flasche Wärme zugeführt, so gelangt sie durch die Verdampfung zum Zustand B, in welchem sie als trockengesättigter Dampf von 60 atm der Flasche entnommen werden kann.

   In der anschliessenden Heizschlange wird alsdann die   Rohlen-    säure der Drucklinie   p,      =    60 atm entlang bis auf 90        C beim Zustand C überhitzt. In der Düse entspannt sich die überhitzte   Koh-    lensäure auf einen Druck P2 von ungefähr 8   atm    beim Zustand D. Die Entspannung kann nicht adiabatisch der   Linie    eO entlang zum Zustand D' führen, sondern muss der Verluste wegen einer etwas geneigten Linie   e1    folgen.

   Das bei der   Druckentspannun g    frei werdende   Druck- bezw.    Wärmegefälle wird somit voll zur Erzeugung einer grossen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Flüssigkeit und Imprägniermittel ausgenützt, wobei eine feine Mischung des Gases mit der Flüssigkeit und eine fast augenblicklich verlaufende Auflösung stattfindet. In dem fein verteilten Zustand erwärmt sich der   Kohlen-    säuredampf der Drucklinie P2 = 8 atm entlang. Dabei findet eine nahezu restlose Auflösung in der Flüssigkeit statt. Die zur Entspannung notwendige Wärmemenge wird der Flüssigkeit entzogen.

   Das geringe Gasgewicht hinsichtlich des viel grösseren Flüssigkeitsgewichtes hat zur Folge, dass die Tem  peratur    der Flüssigkeitslösung, bezogen auf  die Temperatur der noch ungesättigten Flüssigkeit, höchstens um wenige Grade absinkt.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anlage zum Imprägnieren von Fruchtsäften mittels eines unter Druck durch eine Düse in den Fruchtsaft eingeführten, gasförmigen Imprägniermittels, insbesondere zum Imprägnieren von alkoholfreien Fruchtsäften oder Mischungen von solchen mit anadern Flüssigkeiten gegen Gärung, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse in einer Expansionsdüse besteht, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Druck des Imprägniermittels in der Düse unter Umsetzung in Geschwindigkeit auf den Druck des Fruchtsaftes entspannt wird, bevor das Imprähgnier- mittel mit dem Fruchtsaft sich mischt, zum Zweck, unter Vermeidung von Blasenbildung die Auflösung des Imprägniermittels im Fruchtsaft zu beschleunigen.

   UNTERANSPRÜCRE: 1. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch eine Umwälzpumpe, wel che ungesättigten Fruchtsaft in die Um gebung der Düse führt und dadurch den mit dem Imprägniermittel gesättigten Fruchtsaft aus Idem Bereich der Düse verdrängt.

   2. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch eine Heizvorrichtung, welche dem noch nicht entspannten Im prägniermittel Wärme zuführt.

   3. Anlage nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch mindestens eine Stahl flasche, in welcher das der Düse zuzufüh- rende Imprägniermittel unter Druck auf gespeichert ist.

   4. Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, gekennzeichnet durch eine Eeizvorrichtung, welche der das Im prägniermittel enthaltenden Flasche Wärme zuführt.

   5. Anlage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass Umwälzpumpe, lleizvorrichtnng und Stahlflasche trans portabel angeordnet sind.

   6. Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flasche Kohlensäure aufge speichert ist.

   7. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zu imprägnie rende Fruchtsaft unter Überdruck in einem Tank gelagert ist.

   8. Anlage nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Umwälzpumpe den Fruchtsaft dem Tank entnimmt und zur Düse führt und dass die aus dem Be reich der Düse fortgedrängte, mit Im prägniermittel gesättigte Flüssigkeit wieder in den Tank zurückgeführt wird.

   9. Anlage nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägniermittel in entspann tem Zustand aus der Düse in einen Raum geführt wird, in den der Fruchtsaft mit Hilfe der Umwälzpumpe eingespritzt wird.

   10. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das der Düse zu geführte Imprägniermittel einen so hohen Druck aufweist, dass es in der Düse bis auf überkritische Geschwindigkeit be schleunigt wird.