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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Venturidüse beaufschlagt wird, durch die entgaster
Bohrschlamm mit einer entsprechenden Geschwindigkeit geführt
wird, um den dabei entstehenden Unterdruck 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.
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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.
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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 Unterdruck
beaufschlagbar ist.
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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
Unterdruck 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.
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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.
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Eine
andere Möglichkeit, die Ausbildung einer Wirbelströmung
der Flüssigkeit entlang des Mantels des Zyklons zu unterstützen
besteht darin, dass ein Teil strom 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 Umlaufgeschwindigeit
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.
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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 kondensiert und der entgasten Flüssigkeit wieder
zugeführt werden können.
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In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt,
und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Entgasen einer schäumenden Flüssigkeit in
einem schematischen Blockschaltbild gezeigt.
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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 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 nicht zwingend. Eine entsprechende
Strömungsumlenkung kann auch durch entsprechende Leiteinrichtungen
im Einlaufbereich erreicht werden. Das entgaste Bier wird mit Hilfe
einer Förder pumpe 7 unter Berücksichtigung
einer vorgegebenen Mindesthöhe des Flüssigkeitssumpfes
kontinuierlich aus der Entgasungskammer 1 abgezogen.
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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 Unterdruck
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 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
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.
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Um
innerhalb des Zyklons 2 eine Wirbelstömung 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 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.
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Um
während der Entgasung aus dem Bier verdampfende Aroma-
bzw. Geschmacksstoffe 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/071224
A1 [0002]
- - DE 2949411 A1 [0003]
- - US 2355057 [0004]
- - US 3895927 A [0005]