DE102007054659A1

DE102007054659A1 - Verfahren zum Entnehmen von Flüssigkeit aus einem Getränkebehälter und Getränkebehälter

Info

Publication number: DE102007054659A1
Application number: DE102007054659A
Authority: DE
Inventors: Klaus Meike; Wolfgang Weller; Stefan Nadenau
Original assignee: Schaefer Werke GmbH
Current assignee: Schaefer Werke GmbH
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-05-20
Also published as: WO2009062626A3; WO2009062626A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entnehmen von Flüssigkeit aus einem Getränkebehälter, an den ein Zapfventil anschließbar ist und der zum Austreiben der Flüssigkeit mit einem kontrolliert freigesetzten Druckmittel in Form von CO2-Druckgas versorgt wird, sowie einen hierzu geeigneten Getränkebehälter. Bei einem solchen Verfahren und Getränkebehälter soll eine verbesserte Haltbarkeit und Zapfqualität des Getränkes erreicht werden. Zum druckgasbetriebenen Zapfen wird hierbei das CO2-Druckgas durch Reaktion von Alkali- oder Erdalkalicarbonat und vorzugsweise Zitronensäure erzeugt. Beim Getränkebehälter ist vorgesehen, dass die Druckmittelversorgung als von einer Trennwand unterteilte Zweikammer-Patrone ausgebildet ist und in der ersten Kammer Alkali- oder Erdalkalicarbonat sowie in der zweiten Kammer Zitronensäure aufweist, wobei die beiden Kammern über einen zur Vermischung des Carbonats mit der Zitronensäure druckreguliert temporär entsperrbaren Verschluss einer Trennwandöffnung in Durchflussverbindung bringbar sind und die auch das durch die Reaktion erzeugte CO2-Druckgas aufnehmende zweite Kammer permanent mit dem Behälterinneren über einen Druckgasauslass verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entnehmen von Flüssigkeit aus einem Getränkebehälter, an den ein Zapfventil anschließbar ist und der zum Austreiben der Flüssigkeit mit einem kontrolliert freigesetzten Druckmittel in Form von CO₂-Druckgas versorgt wird, sowie einen zum Durchführen des Verfahrens geeigneten Getränkebehälter.
Solche Getränkebehälter, insbesondere in Form einer Getränke-Ausschankeinrichtung als Einweggebinde, zum beispielsweise mit CO₂-Druckgas betriebenen Ausschank von auf Trinktemperatur temperierten Getränken wie Bier, Wein und Softdrinks sind weit verbreitet. Bei Betätigung eines Hebels eines auf ein Anschlussstück aufgesetzten Zapfkopfes wird das Getränk über ein von oben in das Behälterinnere hineinragendes Steigrohr zum Getränkeauslass ausgetrieben.
Eine durch die EP 1 293 476 B1 bekannt gewordene Getränke-Ausschankeinrichtung besitzt ein in einem Sicherheitsfitting angeordnetes Getränke- und Gasventil und ist außerdem durch eine glockenförmige Trennwand in ein bodenseitiges Getränketeil sowie ein deckelseitiges Druckgasteil unterteilt. Der Ausschank unter Gasdruck hat den Vorteil einer wesentlich längeren Haltbarkeit der Getränke im Behälter gegenüber dem offenen, drucklosen Auslauf aus dem Behälter mit Luftsauerstoffzutritt. Bei Behältern, die nicht mit einem Druckgasteil ausgebildet sind, erfolgt die Gaszufuhr von einer außerhalb des Getränkebehälters angeordneten Hochdruckgasflasche, an der direkt ein Druckregler angebracht ist. Dieser Regler ist fest auf den jeweils richtigen Druck des abgefüllten Getränkes abgestellt, z. B. 0,8 bar für Wein mit Stickstoff und 2,1 bar für Weizenbier mit CO₂.
Aus der EP 1 140 692 B1 ist eine Getränke-Ausschankeinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die CO₂-Druckmittelversorgung aus einer im Innenraum des Getränkebehälters auf dem Boden angeordneten Druckgasflasche mit darauf aufgesetzter Druckreguliereinheit besteht. Zur Erzeugung des Druckgases in der Druckgasflasche wird Aktivkohle verwendet, die allerdings nur eine langsame CO₂-Erzeugung ermöglicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Getränkebehälter der eingangs genannten Art zu schaffen, die es erlauben, eine verbesserte Zapfqualität und Haltbarkeit des Getränkes zu erreichen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das CO₂-Gas durch Reaktion von Alkali- oder Erdalkalicarbonat und vorzugsweise Zitronensäure erzeugt wird. Zur Druckgaserzeugung werden somit Stoffe bzw. Materialien eingesetzt, die nach den sehr strengen Lebensmittelvorschriften völlig unschädlich sind. Das CO₂-Gas kann daher nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung schon sogleich im Behälterinneren erzeugt werden. Alternativ ist es möglich, das Druckgas außerhalb des Behälters zu erzeugen und dann dem Behälterinneren geregelt zuzuführen. Zur CO₂-Erzeugung außerhalb des Behälters kann z. B. Salzsäure zur Reaktion mit dem Alkali- oder Erdalkalicarbonat gebracht werden.
Wie durch Forschungsarbeiten bestätigt werden konnte, werden nur äußerst geringe Alkali- oder Erdalkalicarbonatmengen und Zitronensäure benötigt, und trotzdem lässt sich die benötigte Druckgasmenge sehr schnell erzeugen, z. B. ein Liter Kohlenstoffdioxyd bzw. CO₂ in einer Minute. Die Stoffe können als Pulver, Gel o der in wässriger Lösung zur Reaktion gebracht werden, statt beispielsweise festes Kaliumcarbonat zu verwenden.
Nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung wird eine Kaliumcarbonat-Lösung mit Zitronensäure zur Reaktion gebracht, vorzugsweise die Kaliumcarbonat-Lösung auf die Zitronensäure getropft. Es findet hierbei eine besonders gute Durchmischung der beiden Lösungen statt. Dies ist beispielsweise dann nicht vergleichbar gut der Fall, wenn die Zitronensäure auf die Kaliumcarbonat-Lösung getropft würde, weil das Kaliumcarbonat eine höhere Dichte besitzt.
Es wird nachfolgend ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Druckgaserzeugung gegeben. Wenn bei 1 bar Überdruck ein Volumen von 5 L Kohlenstoffdioxyd erzeugt werden soll, kann mit Hilfe der allgemeinen Gasgleichung die Stoffmenge mit m = 0,432634 mol berechnet werden. Diese Stoffmenge entspricht einer Masse von 59,79 g. Diese Menge an Kaliumcarbonat kann in 54 ml Wasser gelöst werden, wobei sich die Löslichkeit auf 20°C bezieht. Wenn nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung mit einer Flussmenge von 3 bis 10 ml Kaliumcarbonat-Lösung pro Minute in einer Minute 0,7 bis 2 Liter Kohlenstoffdioxyd erzeugt werden soll, reicht für ein 5 Liter Getränkefass eine Menge an Kaliumcarbonat-Lösung von 74 ml und Zitronensäure-Lösung von 136 ml aus. Es lassen sich damit unmittelbar aufeinanderfolgend beispielsweise fünf Biergläser mit jeweils 0,2 Liter Inhalt in unverändert gleichbleibender Qualität zapfen. Dies auch dann, wenn ein beim erstmaligen Gebrauch noch nicht völlig entleertes Fass nach 6, 7 oder 8 Wochen erneut angezapft wird. Wie sich nämlich durch Langzeitversuche gezeigt hat, bleibt die Menge an produzierbarem CO₂ im Laufe der Zeit gleich. Die Kaliumcarbonat-Lösung zersetzt sich nämlich auch nach längerer Zeit nicht von selbst zu Kohlenstoffdioxyd.
Bei einem Getränkebehälter zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß die Druckmittelversorgung als von einer Trennwand unterteilte Zweikammer-Patrone ausgebildet und weist in der ersten Kammer Alkali- oder Erdalkalicarbonat sowie in der zweiten Kammer Zitronensäure auf, wobei die beiden Kammern über einen zur Vermischung der Carbonats mit der Zitronensäure druckreguliert temporär entsperrbaren Verschluss einer Trennwandöffnung in Durchflussverbindung bringbar sind und die auch das durch die Reaktion erzeugte CO₂-Druckgas aufnehmende zweite Kammer permanent mit dem Behälterinneren über einen Druckgasauslass verbunden ist. Die wegen der zur Druckgaserzeugung nur benötigten kleinen Mengen äußerst kompakt bauende Zweikammer-Patrone lässt sich vorteilhaft von vornherein im Behälterinnern unterbringen; alternativ kann sie von außen angeschlossen werden. Einhergehend mit der Zapfhebelbetätigung wird die Durchflussverbindung entsperrt, womit die während der Zeiteinheit des Zapfens genau dosierte Menge an Kaliumcarbonat in die Kammer mit der Zitronensäure gelangt und das erzeugte CO₂-Druckgas über den Druckgasauslass in die Getränkeflüssigkeit strömt und diese über die Zapfstelle bzw. zur Zapfstelle austreibt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Trennwand ein Druckgasauslass zum Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Kammer vorgesehen ist. Es lassen sich damit stabile, in beiden Kammern gleiche Druckverhältnisse erreichen. Die beiden Druckgasauslasse sind vorteilhaft mit einer hydrophoben, gasdurchlässigen Membrane ausgebildet, so dass nur das Gas passieren, nicht jedoch Flüssigkeit eindringen kann.
Nach einem erfindungsgemäßen Vorschlag ist der der Trennwandöffnung zugeordnete Verschluss als von einer Feder beaufschlagter und mit einem Zapfhebel in Wirkverbindung stehender Stößel ausgebildet, der mit seinem von der Trennwandöffnung entferntem, hinterem Stößelende in einem mit der Atmosphäre verbindbaren Druckreglergehäuse angeordnet ist.
Hierbei ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine in dem Druckreglergehäuse angeordnete Membrane das Druckreglergehäuse in einen oberen, die Feder aufnehmenden Federraum und einen unteren Druckgasraum unterteilt, der über eine Gehäuseöffnung mit dem Behälterinneren kommuniziert. Es wird hierdurch erreicht, dass bei dem sich mit der Zapfhebelbetätigung in dem Federraum ausbreitendem Atmosphärendruck die Feder den Stößel in seine Offenstellung absenkt und bei Beendigung des Zapfvorgangs und zurückgestelltem Zapfhebel der Stößel von dem unter der Membrane in dem Druckgasraum herrschenden Druck in seine Verschlussposition angehoben bzw. zurückbewegt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das den unteren Druckgasraum bereitstellende Gehäuseteil an die Zweikammer-Patrone angeformt und die Zweikammer-Patrone mit diesem Gehäuseteil am oberen Federgehäuseteil des Druckregelgehäuses verbunden, das seinerseits in der Behälter-Kopfwand befestigt ist. Das ermöglicht eine einfache Montage des CO₂-Generators bzw. der Zweikammer-Patrone, die somit von oben in das Behälterinnere eintauchend in der Kopfwand des Behälters zusammen mit dem Druckregler befestigt ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines Getränkebehälters mit Zapfeinheit und einer im Behälterinneren angeordneten CO₂-Druckmittelversorgung; und
2 als Einzelheit in vergrößerter Längsschnitt-Darstellung die CO₂-Druckversorgung.
Die 1 zeigt eine zum Zapfen fertigt vorbereitete Getränke-Ausschankeinrichtung 1, die hier als Getränkebehälter 2, z. B. ein 5 Liter Einweg-Bierfass, ausgebildet ist. Der Getränkebehälter 2 ist mit einer durch einen Zapfhebel 3 zu betätigenden Zapf- bzw. Zapfventileinheit 4, einem Druckreglergehäuse 5 und einer Druckmittelversorgung 6 ausgerüstet, die zur Erzeugung von CO₂ bzw. Kohlenstoffdioxyd vorgesehen ist. Zum Zapfen der Flüssigkeit wird der Zapfhebel 3 aus seiner in 1 Schließstellung gezeigten Position im Uhrzeigersinn verschwenkt, womit sich die Zapfventileinheit 4 öffnet und die Flüssigkeit über ein von der Zapfventileinheit 4 bis nahe zum Fassboden 7 reichendes Steigrohr 8 aufwärts strömen und über den Zapfhahn 9 entnommen werden kann.
Wie sich näher der vergrößerten Darstellung der 2 entnehmen lässt, ist die Druckmittelversorgung 6 als von einer Trennwand 10 unterteilte Zweikammer-Patrone 11 ausgebildet. In der ersten Kammer 11a befindet sich Alkali- oder Erdalkalicarbonat, insbesondere eine Kaliumcarbonat-Lösung 12, und in der zweiten Kammer 11b Zitronensäure 13. Zur Durchflussverbindung, damit die Kaliumcarbonat-Lösung 12 zur Reaktion mit der Zitronensäure 13 gebracht werden kann, um CO₂-Druckgas 14 zu erzeugen, ist in der Trennwand 10 zwischen den beiden Kammern 11a, 11b eine Öffnung 15 mit einem Verschluss 16 vorgesehen, der als Stößel 17 mit seinem hinteren Stößelende 18 bis durch das Druckreglergehäuse 5 hinaus verlängert ist und druckreguliert temporär die Trennwandöffnung 15 freigebend entsperrbar ist.
Das bei Reaktion freigesetzte CO₂-Druckgas 14 kann über einen eine hydrophobe, gasdurchlässige Membrane 19 aufweisenden Druckgasauslass 20 in das Behälterinnere und somit in die Getränkeflüssigkeit entweichen. Ein weiterer Druckgasauslass 21, der ebenfalls eine hydrophobe, gasdurchlässige Membrane 19 aufweist, befindet sich in der Trennwand 10. Durch das hierüber in die erste Kammer 11a einströmende CO₂-Druckgas findet ein Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Kammer 11a, 11b statt.
Das mit dem Stößel 17 zusammenwirkende Druckreglergehäuse 5 ist durch eine gasdichte Membrane 22 in einen oberen, einen zur Stößelbeaufschlagung eine Feder 23 aufnehmenden Federraum 24 und einen unteren Druckgasraum 25 unterteilt, der über eine Gehäuseöffnung 26 mit dem Behälterinneren kommuniziert und somit ebenfalls unter dem Druck des CO₂-Druckgases steht. Der Stößel 17 nimmt daher mit seinem Verschluss 16 die die Trennwandöffnung 15 verschließende Position ein, wie in 2 gezeigt, weil das CO₂-Druckgas über die Membrane 22 die Feder 23 zusammen- bzw. nach oben drückt.
Der Zapfhebel 3 ist über ein Anschlussmittel 27 mit einem durch eine Atmosphärenöffnung 28 aus dem Druckreglergehäuse 5 hinausragenden Stößelkopf 29 verbunden. Wenn zum Zapfen der Zapfhebel 3 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 32 verschwenkt wird, wird der Stößelkopf 29 in der Atmosphärenöffnung 28 freigegeben und die Feder 23 schiebt den Stößel 17 nach unten. Der Verschluss 16 gibt damit die Trennwandöffnung 15 zur Druckgaserzeugung frei, weil dann die Kaliumcarbonat-Lösung 12 auf die Zitronensäure 13 in der zweiten Kammer 11b tröpfeln kann. Mit dem Zurückschwenken des Zapfhebels 3 in die Außerbetriebslage sorgt dann der Druckaufbau im Druckgasraum 25 dafür, dass der Stößel 17 mit dem Verschluss 16 wieder in die sperrende Ausgangsstellung gelangt, wie dargestellt.
Der Druckgasraum 25 wird im Ausführungsbeispiel von einem sogleich einstückig an die Zweikammer-Patrone 11 angeformten, halsartigen Gehäuseteil 5a bereitgestellt. Hingegen ist das den Federraum 24 bereitstellende, obere Gehäuseteil 5b des Druckreglergehäuses 5 einheitlich mit einem in eine Ausnehmung der Behälter-Kopfwand 30 einzufügenden Einsatzstück 31 der Zapfventileinheit 4 ausgebildet (vgl. 1). Es lässt sich damit das komplette Bauteil aus Zapfventileinheit 4 einschließlich Druckreglergehäuse 5 und Zweikammer-Patrone 11 in einfacher Weise vormontieren, wobei die Membrane 22 mit dem Befestigen der Zweikam mer-Patrone 11 über deren Gehäuseteil 5a und das obere Gehäuseteil 5b des Druckregelgehäuses 5 eingespannt wird.

1: Getränke-Ausschankeinrichtung
2: Getränkebehälter
3: Zapfhebel
4: Zapf-/Zapfventileinheit
5: Druckreglergehäuse
5a: Gehäuseteil
5b: Gehäuseteil/Federgehäuseteil
6: Druckmittelversorgung
7: Fassboden
8: Steigrohr
9: Zapfhahn
10: Trennwand
11: Zweikammer-Patrone
11a: erste Kammer
11b: zweite Kammer
12: Alkali- oder Erdalkalicarbonat/Kaliumcarbonat-Lösung
13: Zitronensäure
14: CO₂-Druckgas
15: Trennwandöffnung
16: Verschluss
17: Stößel
18: hinteres Stößelende
19: Membrane
20: Druckgasauslass
21: Druckgasauslass
22: Membrane
23: Feder
24: Federraum
25: Druckgasraum
26: Gehäuseöffnung
27: Anschlussmittel
28: Atmosphärenöffnung
29: Stößelkopf
30: Behälter-Kopfwand
31: Einsatzstück
32: Drehpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1293476 B1 [0003]
- EP 1140692 B1 [0004]

Claims

Verfahren zum Entnehmen von Flüssigkeit aus einem Getränkebehälter, an den ein Zapfventil anschließbar ist und der zum Austreiben der Flüssigkeit mit einem kontrolliert freigesetzten Druckmittel in Form von CO₂-Druckgas versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂-Druckgas durch Reaktion von Alkali- oder Erdalkalicarbonat und vorzugsweise Zitronensäure erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kaliumcarbonat-Lösung mit Zitronensäure zur Reaktion gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaliumcarbonat-Lösung auf die Zitronensäure getropft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂-Druckgas im Behälterinneren erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂-Druckgas außerhalb des Behälters erzeugt und dem Behälterinneren geregelt zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Flussmenge von 3–10 ml Kaliumcarbonat-Lösung pro Minute in einer Minute 0,7–2 Liter Kohlenstoffdioxyd (CO₂) erzeugt wird.
Getränkebehälter, an den zum Entnehmen der Flüssigkeit ein Zapfventil anschließbar ist und der zum Austreiben der Flüssigkeit mit einer CO₂-Druckmittelversorgung ausgebildet ist, insbesondere zum Durchführen des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung (6) als von einer Trennwand (10) unterteilte Zweikammer-Patrone (11) ausgebildet ist und in der ersten Kammer (11a) Alkali- oder Erdalkalicarbonat (12) sowie in der zweiten Kammer (11b) Zitronensäure (13) aufweist, wobei die beiden Kammern (11a, 11b) über einen zur Vermischung des Carbonats mit der Zitronensäure druckreguliert temporär entsperrbaren Verschluss (16) einer Trennwandöffnung (15) in Durchflussverbindung bringbar sind und die auch das durch die Reaktion erzeugte CO₂-Druckgas aufnehmende zweite Kammer (11b) permanent mit dem Behälterinneren über einen Druckgasauslass (20) verbunden ist.
Getränkebehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennwand (10) ein Druckgasauslass (21) zum Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Kammer (11a, 11b) vorgesehen ist.
Getränkebehälter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Druckgasauslass (20) zum Behälterinneren als auch der Druckgasauslass (21) zwischen den beiden Kammern (11a, 11b) mit einer hydrophoben, gasdurchlässigen Membrane (19) ausgebildet ist.
Getränkebehälter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der der Trennwandöffnung (15) zugeordnete Verschluss (16) als von einer Feder (23) beaufschlagter und mit einem Zapfhebel (3) in Wirkverbindung stehender Stößel (16) ausgebildet ist, der mit seinem von der Trennwandöffnung (15) entferntem, hinterem Stößelende (18) in einem mit der Atmosphäre verbindbaren Druckreglergehäuse (5) angeordnet ist.
Getränkebehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem Druckreglergehäuse (5) angeordnete Membrane (22) das Druckreglergehäuse (5) in einen oberen, die Feder (23) aufnehmenden Federraum (24) und einen unteren Druckgasraum (25) unterteilt, der über eine Gehäuseöffnung (26) mit dem Behälterinneren kommuniziert.
Getränkebehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, das das den unteren Druckgasraum (25) bereitstellende Gehäuseteil (5a) an die Zweikammer-Patrone (11) angeformt ist und die Zweikammer-Patrone (11) mit diesem Gehäuse (5a) am Federgehäuseteil (5b) des Druckreglergehäuses (5) verbunden ist, das seinerseits in der Behälter-Kopfwand (30) befestigt ist.