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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie auf eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 oder 7, und zwar jeweils zum Herstellen von Mischprodukten, die z. B. als Mischgetränke aus wenigstens einer flüssigen Grund- oder Basiskomponente und aus wenigstens einer der Basiskomponente dosiert beigemischten Zusatzkomponente bestehen, welch letztere eine flüssige Zusatzkomponente und/oder eine gasförmige Zusatzkomponente in Form eines CO2-Gases ist.
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Verfahren sowie Vorrichtungen zum Herstellen von Mischprodukten in Form von Mischgetränken und dabei insbesondere auch von karbonisierten bzw. kohlesäurehaltigen Mischgetränken sind bekannt.
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Generell ist es bei der Herstellung von Mischgetränken erforderlich, zunächst die flüssige Grund- oder Basiskomponente, die z. B. von Getränkewasser gebildet ist, zu entgasen und dann mit wenigstens einer vorzugsweise geschmacksbildenden Zusatzkomponente (z. B. Sirup) auf die erforderliche Endkonzentration auszumischen. Handelt es sich bei dem Mischgetränk um ein kohlensäurehaltiges Getränk, so erfolgen auch eine Karbonisierung und eine Pufferung des Mischgetränks mit CO2-Gas bis zum Abfüllen in Behälter oder Flaschen. Die Aufbereitung derartiger Mischprodukte erfolgt in aus mehreren Komponenten bestehenden Mischanlagen, die vielfach auch als Mixer bezeichnet werden.
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Die Entgasung der wenigstens einen Basiskomponente kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise durch eine ein- oder mehrstufige Vakuumentgasung und/oder aber durch eine ein- oder mehrstufige Druckentgasung. Bei der Vakuumentgasung wird das Partialdruckgefälle, welches zur Entbindung von in der wenigstens einen Basiskomponente gelösten Fremdgasen notwendig ist, durch Vakuum oder Druckabsenkung erreicht. Bei der Druckentgasung wird die Entbindung der Fremdgase aus der jeweiligen Basiskomponente durch Diffusion in ein sauerstoff- und/oder stickstofffreies Trägergas, z. B. CO2-Gas erzielt.
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Das Mischen der Basiskomponente mit der wenigstens einen Zusatzkomponente (z. B. Sirup) zu dem Fertig- oder Mischprodukt erfolgt bisher über eine Verhältnisregelung, d. h. durch Regelung der Volumenströme der Basiskomponente und der Zusatzkomponente auf jeweils einen Sollwert. Beide Sollwerte werden entsprechend der vorgewählten oder gewünschten Rezeptur ins Verhältnis gesetzt. Um die geforderten Dosiergenauigkeiten zu erreichen sind eine kontinuierliche Regelung der Volumenströme, insbesondere aber kontinuierliche Volumenströme durch den jeweiligen Mischraum erforderlich.
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Die Karbonisierung oder Zudosierung des CO2-Gases erfolgt bei bekannten Verfahren und Mischanlagen ebenfalls über eine Verhältnisdosierung oder über eine Sprühkarbonisierung. Im letzten Fall wird das Mischprodukt in einen mit CO2-Gas unter Druck stehenden Behälter eingesprüht. Der Gasdruck ist entsprechend dem u. a. von der Dosierrate und der Temperaturabhängigen Sättigungsdruck eingestellt. Das CO2-Gas löst sich im Mischprodukt, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Druck der CO2-Gas-Atmosphäre und dem CO2-Gas-Partialdruck oder -Sättigungsdruck des karbonisierten Mischgetränks erreicht ist.
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Das mit der Mischanlage hergestellte karbonisierte Mischprodukt oder Mischgetränk wird in der Regel mit Hilfe eines Füllers in Behälter oder Flaschen abgefüllt. Letzterer ist ebenso wie die Mischanlage Bestandteil einer kompletten Abfülllinie. Durch Störungen im Umfeld und/oder in der Anlage und/oder durch Störungen des Verpackungsmaterials (z. B. Flaschenbruch usw.) kommt es häufig zu Stopps oder Minderleistung. Da aber für die Dosiergenauigkeit von Mischung und Karbonisierung ein kontinuierlicher Betrieb erforderlich ist, benötigen bekannte Anlagen zur Abkupplung oder Pufferung zwischen Mischanlage und Füller einen Pufferspeicher oder -tank, der bei bekannten Mischanlagen ein relativ großes Volumen, beispielsweise ein Volumen bis 1000 Liter aufweisen muss. Derartige Puffertanks werden in der Regel mit einem stark schwankenden Füllstand betrieben, sodass das Mischprodukt im Puffertank mit einem CO2-Gaspolster überlagert werden muss, dessen Druck höher ist als der CO2-Sättigungsdruck im Mischprodukt. Bei wechselndem Füllstand ist es erforderlich, das CO2-Gas in dem betreffenden Puffertank nachzuspeisen oder abzulassen, was zu einem hohen Verbrauch an CO2-Gas führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Mischprodukten aus wenigstens einer Basiskomponente und aus wenigstens einer Zusatzkomponente aufzuzeigen, welches unter Einhaltung einer hohen Dosiergenauigkeit mit einem reduzierten Steuerungsaufwand und/oder maschinentechnischen Aufwand durchführbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Vorrichtung zum Herstellen von Mischprodukten durch Mischen wenigstens einer Basiskomponente mit einer Zusatzkomponente ist Gegenstand der Patentansprüche 5 oder 7.
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Die wenigstens eine Grund- oder Basiskomponente ist eine flüssige Komponente. Die wenigstens eine Zusatzkomponente ist eine flüssige und/oder eine gasförmige Komponente, und zwar im letzten Fall CO2-Gas.
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Das dosierte Zumischen der wenigstens einen vorzugsweise flüssigen Zusatzkomponente zu der wenigstens einen flüssigen Basiskomponente im Mischraum erfolgt in der Weise, dass die Zugabe bzw. Dosierung der wenigstens einen Zusatzkomponente in Abhängigkeit von der Menge des Mischproduktes gesteuert oder geregelt wird, die (Menge) dem Mischraum entnommen wird. Hierbei sind dann bevorzugt Mittel für ein höhenniveau- oder volumengesteuertes Nachführen oder Nachfüllen der wenigstens einen Basiskomponente an den Mischraum vorgesehen, und zwar derart, dass durch dieses Nachführen oder Nachfüllen der wenigstens einen Basiskomponente das von der wenigstens einen Basiskomponente und der wenigstens einen Zusatzkomponente gebildete Gesamtvolumen im Mischraum konstant ist.
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Die dosierte Zugabe der wenigstens einen Zusatzkomponente in den Mischraum kann kontinuierlich oder aber intermittierend oder chargenweise erfolgen. Bevorzugt bildet der Mischraum zugleich den Pufferspeicher, aus dem das Mischprodukt dem in der Gesamtanlagen nachfolgenden Füller zugeführt wird. Da für das Mischen ein kontinuierlicher Betrieb nicht erforderlich ist, können der Mischraum und damit auch der von diesem Mischraum gebildete Pufferspeicher oder Puffertank mit reduziertem Volumen ausgeführt werden, beispielsweise mit einem Volumen von lediglich 100 Litern bei einer Nennleistung der Vorrichtung bzw. Mischanlage von 30 m3/h. Allein schon durch das reduzierte Volumen des auch als Puffertank dienenden Mischraumes ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der Baugröße der erfindungsgemäßen Mischanlage bzw. Vorrichtung zum Herstellen von Mischprodukten.
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Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Aspekt sind wenigstens zwei Funktionen herkömmlicher Mischanlagen in einem gemeinsamen Funktionsbehälter zusammengefasst, beispielsweise die Funktionen des Entgasens und des anschließenden Karbonisierens der wenigstens einen Basiskomponente. Der Funktionsbehälter bzw. ein in diesem gebildeter Funktionsraum dient dann bevorzugt auch als Mischraum und vorzugsweise als kombinierter Mischraum und Puffertank.
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Das höhenniveau- oder volumengesteuerte Nachführen der wenigstens einen Basiskomponente in den Mischraum erfolgt im einfachsten Fall dadurch, dass der Mischraum an wenigstens einem Mischraumeinlass für die wenigstens eine Basiskomponente ein füllhöhen-bestimmendes Element aufweist, beispielsweise in Form eines Überlaufs, und dass Mittel vorgesehen sind, um den Mischraumeinlass während des Betriebes der Mischanlage oder Vorrichtung ständig mit der wenigstens einen Basiskomponente zu überströmen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in einer schematischen Funktionsdarstellung eine Mischanlage gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert.
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Die in der Figur allgemein mit 1 bezeichnete Mischanlage oder Vorrichtung dient zum Herstellen eines karbonisierten, d. h. mit Kohlensäure oder CO2-Gas versetzten flüssigen Mischproduktes, vorzugsweise Mischgetränks durch Mischen einer flüssigen Haupt- oder Basiskomponente, beispielsweise Wasser, mit wenigstens einer flüssigen Zusatzkomponente, beispielsweise mit einer geschmacksgebenden Zusatzkomponente, z. B. Sirup.
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Bei der Vorrichtung 1 sind in dem einzigen Funktionsbehälter 2 sämtliche Funktionen und Komponenten zusammengefasst, die eine Mischanlage üblicherweise aufweist, nämlich die Entgasung bzw. Befreiung der Basiskomponente (z. B. Wasser) von unerwünschten, in dieser Basiskomponente gelösten Fremdgasbestandteilen, die dosierte Zugabe von CO2-Gas an die Basiskomponente, beispielsweise mit einem dem CO2-Sättigungsdruck des Mischproduktes entsprechenden Menge, das dosierte Zuführen der wenigstens einen Zusatzkomponente sowie die Funktion des Pufferspeichers.
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Hierfür ist der Innenraum des Funktionsbehälters 2 durch zwei horizontale oder im Wesentlichen horizontale Trennwände 3 und 4 in drei Funktionsräume 2.1–2.3 unterteilt, die in Richtung der vertikalen Achse des Funktionsbehälters 2 aneinander anschließen und von denen in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise der oberste Funktionsraum 2.1 im Wesentlichen zur Druckentgasung und zur zumindest teilweisen Karbonisierung der Basiskomponente (z. B. Wasser), der unterste Funktionsraum 2.3 im Wesentlichen als Mischraum zum Mischen der Basiskomponente mit der wenigstens einen Zusatzkomponente sowie zugleich auch als Pufferspeicher und der zwischen den Funktionsräumen 2.1 und 2.3 angeordnete Funktionsraum 2.2 u. a. zur vollständigen Karbonisierung der Basiskomponente auf die CO2-Entkonzentration sowie auch zum gesteuerten Zuführen der Basiskomponente an den Funktionsraum 2.3 dienen.
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Die Trennwand 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einem mittigen Durchlass 5 versehen, der die Teilräume 2.2 und 2.3 mit einander verbindet und bei der dargestellten Ausführungsform nach Art eines in den Teilraum 2.3 hineinreichenden und Tauchrohres ausgeführt ist. Im Bereich des Funktionsraumes 2.2 ist der Durchlass 5 von einem ringförmigen Überlaufwehr 6 umschlossen, sodass an der Unterseite des Funktionsraumes 2.2, d. h. an der Trennwand 4 zwei Teilräume gebildet sind, und zwar ein äußerer ringförmiger Teilraum 2.2.1 zwischen der Innenfläche der Wandung des Funktionsbehälters 2 und dem Überlaufwehr 6 und ein innerer Teilraum 2.2.2, der über den Durchlass 5 mit dem Funktionsraum 2.3 in Verbindung steht.
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Im Funktionsraum 2.1 sind mit Abstand sowohl von der diesen Funktionsraum unten begrenzenden Trennwand 3 als auch mit Abstand von der Oberseite des Funktionsbehälters 2 mehrere Düsen 7 angeordnet, die über eine Leitung 8 mit Steuerventil 9 an eine nicht dargestellte Quelle zum Bereitstellen der flüssigen Basiskomponente angeschlossen sind. Die Düsen 7 sind so angeordnet und ausgebildet, dass bei geöffnetem Steuerventil 9 die Basiskomponente aus den Düsen 7 fein versprüht in vertikaler Richtung nach oben austritt und dann auf die Trennwand 3 zurückfällt, die bei der dargestellten Ausführungsform am Randbereich 3.1, d. h. in der Nähe der Wandung des Funktionsbehälters 2 als Lochblech oder -boden mit einer Vielzahl von Öffnungen und in ihrem mittleren Bereich 3.2 als geschlossene Wandung bzw. als geschlossener Boden ausgebildet ist.
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In den Funktionsraum 2.2 mündet eine Leitung 10, die im Inneren des Funktionsraumes 2.2 mit wenigstens einer Düse 11 versehen ist, welche sich mit Abstand Oberhalb des Überlaufwehres 6 und oberhalb des Teilraumes 2.2.2 sowie mit Abstand unterhalb des als Prallblech ausgebildeten Abschnittes 3.2 der Trennwand 3 befindet. Die Düse 11 ist so ausgebildet und angeordnet, dass der aus dieser Düse austretenden Düsenstrahl in vertikaler Richtung nach oben, d. h. auf den als Prallwand dienenden Abschnitt 3.2 gerichtet ist. Die Leitung 10 ist über ein Steuerventil 12 mit einer nicht dargestellten Quelle verbunden, die das CO2-Gas unter Druck bereitstellt. Das Steuerventil 12 wird so gesteuert, dass der Gasdruck innerhalb des Funktionsbehälters 2 und dabei insbesondere auch innerhalb der Funktionsräume 2.1 und 2.2 der CO2-Konzentration im hergestellten Mischprodukt entspricht und zwar u. a. auch unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie z. B. der Temperatur des Mischproduktes, Dosierung oder Rezeptur des Mischproduktes usw. Bevorzugt wird das Steuerventil 12 u. a. unter Berücksichtigung von Messsignalen, die an den Funktionsräumen 2.1 und 2.2 vorgesehene Drucksensoren 12.1 und/oder vorgesehene Temperatursensoren 12.2 liefern, so gesteuert, dass der CO2-Druck im Funktionsbehälter 2 so hoch eingestellt ist, dass der gewünschte CO2-Gehalt im Mischprodukt erreicht wird, wobei zu berücksichtigen ist, dass durch das hinzufügen des CO2-freien Sirups eine Reduzierung des CO2-Gehaltes im Fertigprodukt erfolgt.
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An die Leitung 10 ist in Strömungsrichtung des CO2-Gases auf das Steuerventil 12 folgend der Ausgang bzw. die Druckseite einer Pumpe 13 angeschlossen, die mit ihrem Eingang über eine Leitung 14 mit dem Teilraum 2.2.1 verbunden ist.
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Zur dosierten Zugabe der Zusatzkomponente ist der als Mischerraum und zugleich auch als Pufferspeicher dienende Funktionsraum 2.3 an eine Leitung 15 angeschlossen, in der u. a. ein, von einem geeigneten Messgerät, beispielsweise von einem Durchflussmesser 16 gesteuertes Dosierventil 17 und eine Pumpe zum Zuführen der Zusatzkomponente unter Druck vorgesehen sind. Der Durchflussmesser 16 ist beispielsweise ein magnetisch induktiver Durchflussmesser (MID). Zur Vereinfachung der Dosierung bzw. der Steuerung des Dosierventils 17 ist in den Durchflussmesser 16 bevorzugt eine Dichte-Messung integriert, sodass hierdurch eine Dosierung möglich ist, die u. a. temperatur- und/oder druckunabhängig oder zumindest weitestgehend temperatur- und/oder druckunabhängig ist.
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Bei dem Messgerät kann es sich aber beispielsweise auch im einen Massedurchflussmesser (MDM) handeln, durch welchen zwar nicht direkt der Volumenstrom gemessen werden kann, doch durch welchen der Massedurchfluss, die Dichte und auch die Temperatur ermittelt werden können.
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Der Eingang der Pumpe 18 ist über einen Entlüftungsbehälter 19 (Entlüftungslaterne) mit einer nicht dargestellten Quelle zur Bereitstellung der Zusatzkomponente verbunden. Am Beginn einer jeden Produktionsphase wird der Entlüftungsbehälter 19 über eine Entlüftungsventilanordnung 20 entlüftet, sodass dieser Behälter dann vollständig mit der Zusatzkomponente gefüllt ist und damit insbesondere auch eine Pufferung der Zusatzkomponente in dem Entlüftungsbehälter 19 durch ein unter Druck stehendes Inertgas-Gaspuffer, beispielsweise CO2-Gaspuffer nicht erforderlich ist, was wesentlich zur Reduzierung des Inertgas- oder CO2-Gasverbrauchs beiträgt.
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An den Boden des Funktionsraumes 2.3, in welchem auch wenigstens ein nicht dargestelltes Mischelement vorgesehen ist, ist eine Produktleitung 21 mit Pumpe 22 und Durchflussmesser 23 angeschlossen, über die (Produktleitung) die Vorrichtung 1 mit einer nicht dargestellten Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern mit dem Mischprodukt verbunden ist. Zwischen dem Ausgang der Pumpe 22 und dem Durchflussmesser 23 ist an die Produktleitung 21 eine Rückführleitung 24 angeschlossen, sodass unabhängig von der jeweils aktuellen, an die Füllmaschine geförderten und von dem Durchflussmesser 23 erfassten Menge des Mischproduktes die Pumpe 22 beispielsweise mit konstanter Förderleistung betrieben werden kann. Der Durchflussmesser 23 ist beispielsweise ein magnetisch induktiver Durchflussmesser (MID) und ist selbstverständlich auch so ausgebildet, dass mit ihm Phasen mit Stop/Go-Betrieb und/oder mit einer Minderleistung des Füllers fehlerfrei erfasst werden.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 lässt sich wie folgt beschreiben:
In dem Funktionsraum 2.1 erfolgt, wie bereits ausgeführt, das Entgasen sowie gleichzeitig das zumindest teilweise Karbonisieren der Basiskomponente mit beispielsweise 80–90% der CO2-Entkonzentration des Mischproduktes. Ebenso wie der restliche Innenraum des Funktionsbehälters 2 ist hierfür auch der Funktionsraum 2.1 mit dem erforderlichen CO2-Gas-Druck beaufschlagt, und zwar gesteuert durch das Steuerventil 12.
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Über die Düsen 7 wird die Basiskomponente nach oben in Richtung zur Decke bzw. in Richtung zur oberen Begrenzung des Funktionsraumes 2 hin ausgesprüht und regnet dann zurück auf den von der Trennwand 3 gebildeten Boden des Funktionsraumes 2.1. Hierbei erfolgt eine Druckentgasung der Basiskomponente durch Diffusion sowie zugleich auch die Karbonisierung der Basiskomponente. Diese steht dabei im Gleichgewicht mit dem CO2-Gas-Druck im Funktionsraum 2.1 (CO2-Druck gleich Sättigungsdruck). Durch das Versprühen der Basiskomponente aus den Düsen 7 nach oben und durch das Zurückregnen der versprühten Basiskomponente von oben nach unten wird die Höhe des Funktionsraumes doppelt genutzt, was zu einer Verlängerung der Verweilzeit der versprühten Basiskomponente im Funktionsraum 2.1 und auch zu einer Vergrößerung der Austauschoberfläche zwischen der Basiskomponente und dem CO2-Gas im Funktionsraum 2.1 führt. Der Fremdgasanteil in der Basiskomponente beträgt nach der Behandlung noch etwa 10% oder weniger.
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Die entgaste und karbonisierte Basiskomponente staut sich auf der Trennwand 3 auf und gelangt dann durch die Öffnungen Trennwandabschnitts 3.1 in den Funktionsraum 2.2, und zwar in den dortigen unterhalb des Trennwandabschnitts 3.1 angeordneten Teilraum 2.2.1. In diesem Teilraum 2.2.1 ist wenigstens ein das Steuerventil 9 steuernder Füllhöhensensor 9.1 vorgesehen, der beispielsweise von einer Min/Max-Sonde gebildet ist und der den Flüssigkeitsspiegel im Teilraum 2.2.1 derart steuert, dass das Niveau dieses Flüssigkeitsspiegels sich ständig deutlich unterhalb des oberen Randes des Überlaufwehres 6 befindet.
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Mit der Pumpe 13, die vorzugsweise während des Betriebes der Vorrichtung 1 mit konstanter Förderleistung V13 betrieben wird, wird ständig die Basiskomponente aus dem Teilraum 2.2.1 über die Leitung 10 an die über dem Teilraum 2.2 angeordnete Düse 11 gefördert, d. h. der Teilraum 2.2.2 und damit der Einlass zu dem Funktionsraum 2.3 werden ständig mit der Basiskomponente überströmt. Gleichzeitig wird die Basiskomponente in der Leitung 10 mit dem über das Steuerventil 12 zugeführten CO2-Gas vermischt, und zwar in der Weise, dass die aus der wenigstens einen Düse 11 nach oben in den Funktionsraum 2.2 und gegen den als Prallwand dienenden Trennwandabschnitt 3.2 ausgebrachte Basiskomponente einen weit über der CO2-Sättigung liegenden CO2-Anteile aufweist, beispielsweise eine CO2-Konzentration von 210% der CO2-Sättigungskonzentration. Nach dem Austritt der Basiskomponente aus der wenigstens einen Düse 11 wird innerhalb des Funktionsraumes 2.2 überschüssiges CO2-Gas freigesetzt. Dieses freigesetzte bzw. durch „Flashen” frei werdende CO2-Gas des Funktionsraumes 2.2 strömt im Gegenstrom durch den als Lochboden ausgebildeten Trennwandabschnitt 3.1 in den Funktionsraum 2.1. Mit dem fremdgasfreien CO2-Gas-Strom wird also die durch den Trennwandabschnitt 3.1 hindurchtretende und im freien Fall nach unten in den Teilraum 2.2.1 fließende Basiskomponente durchperlt, was u. a. zu einer vollständigen Karbonisierung der Basiskomponente führt, sodass diese dann die gewünschte CO2-Entkonzentration, beispielsweise in Form einer 100%igen CO2-Sättigung aufweist. Weiterhin dient das im Funktionsraum 2.2 durch „Flashen” freigesetzte und den Trennwandabschnitt 3.1 durchströmende CO2-Gas selbstverständlich auch dazu, den Teilraum 2.1 mit dem erforderlichen CO2-Gas-Druck zu beaufschlagen.
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Hierbei wird der größere Teil des CO2-Gases, welches über den Trennwandabschnitt 3.1 in den Funktionsraum 2.1 gelangt ist, in der vorstehend beschriebenen Weise zur Entgasung und gleichzeitigen Karbonisierung der aus den Düsen 7 ausgebrachten Basiskomponenten verwendet. Ein kleinerer Anteil, beispielsweise 10% dieses CO2-Gases wird über eine an der Oberseite des Funktionsbehälters 2 bzw. des Funktionsraumes 2.1 vorgesehene Ventilanordnung – welche in der Praxis auch als Fremdgasabschnüffelung 25 bezeichnet wird – abgelassen, und zwar zum Abführen der aus der Basiskomponente entfernten Fehlgase.
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Während des gesamten Betriebes der Vorrichtung 1 ist der Funktionsraum 2.3 immer vollständig mit dem Mischprodukt gefüllt, und zwar derart, dass die Flüssigkeit aus dem Teilraum 2.3 durch den Durchlass 5 in den Teilraum 2.2.2 bis an den oberen Rand des Überlaufwehres 6 ansteht. Die Zusatzkomponente wird über das Dosierventil 17 gesteuert durch den Durchflussmesser 16 kontinuierlich oder aber intermittierend bzw. chargenweise zugeführt, und zwar in Abhängigkeit von der dem Funktionsraum 2.3 entnommenen und dem Füller über die Produktleitung 21 zugeführten Menge des Mischproduktes, d. h. in Abhängigkeit von dem Messsignal des Durchflussmessers 23 und in Abhängigkeit von der erforderlichen Dosierung der Zusatzkomponente im Mischprodukt.
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Bei gleichbleibender Rezeptur erfolgt die Dosierung der Zusatzkomponente somit letztlich in Abhängig von der der Vorrichtung 1 über die Produktleitung 21 entnommenen Menge an Mischprodukt.
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Dabei wird der als Mischraum und Pufferspeicher dienende Funktionsraum 2.3 ständig mit der Basiskomponente aufgefüllt, und zwar dadurch, dass zumindest der größere Teil der aus der wenigstens einen Düse 11 austretenden Basiskomponente auf die Oberseite des Teilraumes 2.2.2 gelangt.
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Ist der Flüssigkeitsspiegel im Teilraum 2.2.2 unter das Niveau des oberen Randes des Überlaufwehres 6 abgesunken und damit ein Nachfüllen des Teilraumes 2.3 mit der Basiskomponente notwendig, gelangt die in den Teilraum 2.2.2 gelangte Basiskomponente über den Durchlass 5 in den Teilraum 2.3.
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Ist hingegen der Teilraum 2.2.2 vollständig mit Basiskomponente gefüllt, so strömt die aus der Düse 11 ausgebrachte Basiskomponente über den Rand des Überlaufwehres 6 in den Teilraum 2.1.1 zurück. Ein direktes Vermischen der in den Teilraum 2.2.1 aufgenommenen Basiskomponente mit der Komponente im Teilraum 2.2.2 oder mit dem Mischprodukt im Teilraum 2.3 ist durch die Trennwand 4 mit dem Überlaufwehr 6 vermieden.
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Im normalen Betriebszustand jedenfalls wird ein Teil der in den Teilraum 2.2.2 gelangenden Basiskomponente durch den Durchlass 5 in den Teilraum 2.3 gelangen, wobei der andere Teil der aus dem Teilraum 2.2.2 in den Teilraum 2.2.1 überströmen wird.
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Um diese Dosierung der Zusatzkomponente allein durch die Steuerung der Zusatzkomponente in Abhängigkeit von der entnommenen Menge des fertigen Mischproduktes zu ermöglichen, weist die Pumpe 13 eine Förderleistung V13 auf, die größer ist als die Förderleistung V22 der Pumpe 22. Unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Pumpe 22 ist die Förderleistung V13 der Pumpe 13 auf jeden Fall größer als die maximale Förderleistung V22 der Pumpe 22. Hierdurch ist das ständige Überströmen des Teilraumes 2.2.2 bzw. des Überlaufwehres 6 gewährleistet und auch sichergestellt, dass der Teilraum 2.3 ständig einen konstanten Füllstand aufweist und die mit dem fertigen Mischgut über die Produktleitung 21 entnommene Basiskomponente ständig sofort wieder ersetzt wird.
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Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bestehen u. a. in ihrem kompakten Aufbau, in der besonders einfachen Steuerung der Dosierung der wenigstens einen Zusatzkomponente sowie insbesondere auch in einem reduzierten Verbrauch an CO2-Gas. Die gesamte Mischanlage ist beispielsweise in einem einzigen Funktionsbehälter zusammengefasst. Der Funktionsraum 2.3 bildet sowohl den Mischbehälter als auch den Pufferspeicher.
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Durch die erfindungsgemäße Art der Steuerung oder Regelung der Dosierung ist innerhalb der Vorrichtung 1 für die fehlerfreie Funktion der Mischanlage – im Gegensatz zum Stand der Technik – ein kontinuierlicher Volumenstrom nicht erforderlich, sodass im Gegensatz zu bekannten Mischanlagen ein großvolumiger Puffertank zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Betriebes der Mischanlage auch bei einem Stop/Go-Betrieb der Füllmaschine nicht erforderlich ist.
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Bei einer Nennleistung der Vorrichtung 1 von 30 m3/h ist ein Volumen von nur 100 l für den auch als Pufferspeicher dienenden Funktionsraum 2.3 voll ausreichend, was zu einer erheblichen Reduzierung des Bauvolumens der Vorrichtung 1 beiträgt, insbesondere auch unter Berücksichtigung des Umstandes, dass bekannte Anlagen Pufferspeicher mit wesentlich größerem Volumen benötigen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass durch die beschriebene Ausbildung und Steuerung der Vorrichtung 1 der als Mischbehälter und Pufferspeicher dienende Funktionsraum 2.3 ständig randvoll gefüllt ist und somit eine Überlagerung des Mischprodukts im Funktionsraum 2.3 mit einem CO2-Polster und hieraus resultierende CO2-Verluste und eine eventuell unerwünschte Nachkarbonisierung vermieden sind. Weiterhin besteht die Möglichkeit einer Nachdosierung des im Funktionsraum 2.3 aufgenommenen Mischproduktes durch zusätzliches Einbringen wenigstens einer Zusatzkomponente in diesen Funktionsraum, um z. B. Fehldosierungen, beispielsweise bedingt durch eine fehlerhafte Konzentration der Zusatzkomponente usw. auszugleichen.
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Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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So ist es beispielsweise möglich, in der Rückführleitung 24 eine Qualitätsmessung(Brix- oder CO2-Messung usw.) zu integrieren. Weiterhin ist es möglich, die Entgasung und Karbonisierung der Basiskomponente in mehr als einer Stufe durchzuführen, beispielsweise auch in der Form, dass in dem gemeinsamen Funktionsbehälter 2 mehrere dem Funktionsraum 2.1 entsprechende Funktionsräume vorgesehen sind, und zwar hinsichtlich ihrer Funktion kaskadenartig aufeinander folgend derart, dass die in einem ersten Funktionsraum entgaste und zumindest teilkarbonisierte Basiskomponente in einem weiteren Funktionsraum nochmals entgast und nachkarbonisiert wird usw. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, zumindest die Entgasung, ggf. auch die Entgasung und Vorkarbonisierung der Basiskomponente in einer zusätzlichen Anlage vorzunehmen.
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Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Entgasung der Basiskomponente durch eine ein- oder mehrstufige Druckentgasung erfolgt. Selbstverständlich ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Mischanlage auch eine Vakuumentgasung möglich.
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Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass der Basiskomponente nur eine Zusatzkomponente beigemischt wird. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Mischanlage oder Vorrichtung auch zur Beimischung von zwei oder mehr als zwei, auch unterschiedlichen Zusatzkomponenten zu wenigstens einer Basiskomponente ausgebildet sein, wobei aber allen Ausführungen bevorzugt gemeinsam ist, dass die Dosierung der wenigstens einen flüssigen Zusatzkomponente zu der wenigstens einen Basiskomponente in Abhängigkeit von der entnommenen Menge des Mischproduktes erfolgt. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, den Funktionsraum 2.3 über jeweils eigenständige Dosierventile mit verschiedenen Quellen für unterschiedliche Zusatzkomponenten zu verbinden oder aber ein gemeinsames Dosierventil für mehrere unterschiedliche Zusatzkomponenten vorzusehen, wobei die Dosierventile vorzugsweise wiederum in Abhängigkeit von der Menge des der Vorrichtung entnommenen Produktes gesteuert werden.
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Es stellt einen wesentlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, dass das Mischprodukt nach seiner Herstellung nicht in einem Puffertank zwischen gespeichert werden muss, da es durch die Anwendung der Erfindungsgemäßen Lehre nunmehr ermöglicht wird, das Mischprodukt kontinuierlich auch mit schwankender Menge je Zeiteinheit herzustellen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es nunmehr nicht mehr notwendig ist, das Mischprodukt nach dessen Herstellung mit einem CO2-Gaspolster zu beaufschlagen, dessen Druck höher ist als der CO2-Sättigungsdruck im Mischprodukt. Dieses ist bedingt durch die nunmehr ermöglichte, kontinuierlich Herstellung des Mischproduktes auch mit schwankender Menge je Zeiteinheit, wodurch ein Puffern in einem Puffertank erübrigt wird. Durch diese erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt wird der Verbrauch an CO2-Gas erheblich gesenkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mischanlage oder Vorrichtung
- 2
- Funktionsbehälter
- 2.1–2.3
- Funktionsraum
- 2.2.1, 2.2.2
- Teilraum
- 3, 4
- Trennwand
- 3.1, 3.2
- Trennwandabschnitt
- 5
- Durchlass
- 6
- Überlaufwehr
- 7
- Düse
- 8
- Leitung
- 9
- Steuerventil
- 9.1
- Füllstandsensor
- 10
- Leitung
- 11
- Düse
- 12
- Steuerventil
- 12.1
- Drucksensor
- 12.2
- Temperatursensor
- 13
- Pumpe
- 14
- Leitung
- 15
- Leitung
- 16
- Durchflussmesser
- 17
- Dosierventil
- 18
- Pumpe
- 19
- Entlüftungsbehälter oder -laterne
- 20
- Entlüftungseinrichtung
- 21
- Produktleitung
- 22
- Pumpe
- 23
- Durchflussmesser
- 24
- Rückleitung
- 25
- Fremdgasabschnüffelung
