DE102010040703A1

DE102010040703A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Getränken

Info

Publication number: DE102010040703A1
Application number: DE102010040703A
Authority: DE
Inventors: Erwin Engel
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: DE102010040703B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Getränken mit einer Gaseintrageinrichtung, die mit einer Ein- und einer Auslaufleitung versehen ist, sowie mit einem Puffertank beschrieben, der über eine Auslaufleitung mit einer Weiterverarbeitungseinrichtung in Verbindung steht, in dem das karbonisierte Getränk vor der Weiterverarbeitung gelagert wird. Um Vorrichtung und Verfahren konstruktiv und verfahrenstechnisch einfacher und kostengünstiger auszugestalten, wird vorgeschlagen, die Einlauf- und die Auslautleitung der Gaseintrageinrichtung mit dem Puffertank zu verbinden, um das Getränk in einem Kreislauf durch die Gaseintrageinrichtung und den Puffertank zu führen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln von Getränken der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6 erläuterten Art.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB 793 569 bekannt. Die bekannte Vorrichtung enthält eine Pasteurisierungs- und Karbonisierungsvorrichtung, um Getränke durch Erhitzen keimfrei zu machen und durch Karbonisieren mit Kohlensäure (CO₂) zu versetzen. Das pasteurisierte und karbonisierte Getränk wird dann in einen Puffertank gebracht, von dem es an eine Abfüllanlage weitergeleitet wird. Die Pasteurisierungsvorrichtung und die Karbonisierungsvorrichtung sind in Reihe hintereinander und stromaufwärts vor dem Puffertank angeordnet. Die Karbonisierungseinrichtung enthält einen weiteren Behälter, in den das durch Erwärmen pasteurisierte und wieder abgekühlte Getränk eingeleitet wird und aus dem das Getränk abgezogen und durch eine Einleitvorrichtung für Kohlendioxid geleitet wird. Anschließend wird ein Teil des karbonisierten Getränks wieder zurück in den Behälter und ein restlicher Teil bereits in den Puffertank geleitet. Der Puffertank wird mit Luft unter Druck gesetzt, die in seinen Kopfraum eingeleitet wird. Im Puffertank ist ein Rührwerk vorgesehen, das Absetzprozesse von Inhaltsstoffen der Getränke verhindern soll. Um ein Ausgasen des gerade erst eingetragenen Kohlendioxids beim Befüllen des Puffertanks zu verhindern, muss der Puffertank auf jeden Fall vorab mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden, der dann jedoch mit ansteigendem Füllstand wieder reduziert werden muss. Dies ist aufwändig und benötigt vor allen Dingen Zeit.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit einer konstruktiv vereinfachten Vorrichtung das Verfahren zu beschleunigen und sicherer zu machen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit, das zu behandelnde Getränk im Kreislauf durch Puffertank und Gaseintragseinrichtung zu führen, wird einerseits eine Zirkulationsströmung im Puffertank erzeugt, die die Inhaltsstoffe im Puffertank aufwirbelt und somit ein Rührwerk überflüssig macht. Darüber hinaus wird dadurch ein größerer verfahrenstechnischer Spielraum beim Befüllen und Betreiben des Puffertanks erreicht, indem z. B. die Einrichtung zur Gaszugabe für den Puffertank kleiner dimensioniert werden kann bzw. nur dann in Betrieb gesetzt werden muss, wenn der Rest der Anlage keinen Gasbedarf mehr hat und/oder indem z. B. wesentlich besser auf Mengenschwankungen in Nachschub oder Abnahme von Getränk reagieren werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Kreislauf über die Gaseintragseinrichtung kann die Erhitzungseinrichtung direkt mit dem Puffertank verbunden werden, so dass bei Bedarf, z. B. beim Befüllen des leeren Puffertanks zunächst noch nicht mit Gas versetztes Getränk eingeleitet wird, bis sich im Puffertank ein Anfangsdruck aufgebaut hat, der ein Entgasen verhindert.
Bevorzugt zweigt die Einlaufleitung der Gaseintragsvorrichtung von der Einlaufleitung des Puffertanks ab.
Der Gaseintrag findet vorteilhafterweise nach dem Erhitzen statt, da dafür zum Pasteurisieren eine einfache Niederdruck-Kurzzeiterhitzung ausreicht, während zum Pasteurisieren von bereits mit Gas versetztem Getränk eine Hochdruck-Erhitzung notwendig wäre.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert.
Die 1 zeigt ein Fließdiagramm in stark schematisierter Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Getränken durch Erhitzung und einen Gaseintrag, insbesondere durch Pasteurisieren und Karbonisieren.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Erhitzungseinrichtung 2, die von jeder herkömmlichen Art sein kann, bevorzugt jedoch eine Pasteurisierungsanlage ist, die mit einer Niederdruck-Kurzzeiterhitzung arbeitet. Die Auslaufleitung 3 von der Erhitzungseinrichtung 2 führt in einen Vorrats-/Puffertank 4, der ebenfalls herkömmlicher Konstruktion sein kann. Im Puffertank 4 wird ein bestimmter Getränkevorrat zwischengelagert, bevor er über eine Auslaufleitung 5 in eine Weiterverarbeitungsanlage 6, wie z. B. eine Abfüllanlage oder dgl. weitergeleitet wird.
Die Erhitzungseinrichtung 2 enthält eine Einrichtung 7, die die Fließmenge feststellt, die die Erhitzungseinrichtung 2 verlässt und eine Fließmengeninformation bereitstellt. Der von der Erhitzungseinrichtung 2 kommende Getränkestrom kann über ein Regelventil 8 geregelt und gegebenenfalls abgesperrt werden.
Die Vorrichtung 1 enthält weiterhin eine Einrichtung 9 zum Eintragen von Gas in das Getränk, die insbesondere eine Karbonisierungsvorrichtung üblicher Art zum Versetzen des Getränks mit CO₂ ist, aber auch eine Sauerstoff-Eintragungsvorrichtung sein kann, die ebenfalls von üblicher Art sein kann. Die Gaseintragseinrichtung 9 kann z. B. eine aseptisch arbeitende Karbonisiervorrichtung sein und beispielsweise nach dem Rezirkulationsverfahren arbeiten.
Erfindungsgemäß wird durch die Gaseintragseinrichtung 9 ein weiterer Zirkulationsweg und zwar durch den Puffertank 4, eröffnet. Zu diesem Zweck wird die Gaseintragseinrichtung 9 mit einer Einlaufleitung 10 und einer Auslaufleitung 11 jeweils mit dem Puffertank 4 verbunden. Dabei zweigt die Einlaufleitung 10 in die Gaseintragseinrichtung 9 von der Einaufleitung 3 in den Puffertank 4 ab, und zwar bei 12 stromabwärts des Regelventils 8 bevor sie in den Puffertank 4 einmündet, während die Auslaufleitung 11 aus der Gaseintragseinrichtung 9 direkt in den Puffertank 4 führt. Der Bereich 3a der Einlaufleitung 3 zwischen dem Puffertank 4 und der Abzweigung 12 ist somit für eine Fließrichtung in beiden Richtungen ausgelegt.
Beide Leitungen 10 bzw. 3a/11 münden in den unteren Bereich des Puffertanks 4, wo auch die Auslaufleitung 5 zur Abfüllanlage 6 ausmündet. Auf diese Weise wird eine Zirkulation im Puffertank 4 erzeugt, die ein Absetzen von Bestandteilen des Getränks im Puffertank 4 verhindert, und zwar an einer Stelle, die kein Rührwerk erreichen kann, d. h. unmittelbar über und am Boden des Puffertanks 4.
Die Gaseintragseinrichtung 9 ist mit einer Gasquelle 13 verbunden und mit einem regelbaren Dosierorgan 14 versehen, durch das eine vorbestimmte Menge des einzutragenden Gases eingestellt und konstant gehalten werden kann. Das Ergebnis wird durch einen Durchflussmengenmesser 15 überwacht.
Die Durchflussmenge pro Zeiteinheit (Fließgeschwindigkeit) des Getränks durch die Gaseintragseinrichtung 9 kann bestimmt und verändert werden, wobei der Durchsatz bevorzugt auch größer, insbesondere wesentlich größer, eingestellt werden kann, als die Durchflussmenge des Getränks durch die Erhitzungseinrichtung 2, so dass problemlos Getränk aus dem Puffertank 4 abgezogen und erneut zusammen mit dem aus der Erhitzungseinrichtung 2 stammenden Getränk durch die Gaseintragseinrichtung 9 geschickt werden kann.
Beim Hochfahren der Vorrichtung 1, d. h. bei einer Erstbefüllung des Puffertanks 4 bei Betriebsbeginn oder nach einem Betriebsstillstand, wird zunächst erhitztes (und gegebenenfalls abgekühltes) Getränk über die Einlaufleitung 3 in den Puffertank 4 eingeleitet. Der Puffertank 4 ist abgesperrt, so dass sich durch das Einleiten des zunächst nicht mit Gas versetzten Getränks aus der Erhitzungseinrichtung der Druck im Puffertank durch Komprimierung des darin enthaltenen Volumens (bei aseptischem Betrieb befindet sich im Puffertank 4 Sterilgas, das durch eine nicht gezeigte Vorrichtung eingeleitet wird) erhöht. Ist ein bestimmter Anfangsdruck im Puffertank 4 erreicht, wird die Gaseintragseinrichtung 9 zugeschaltet und auf eine Durchflussmenge eingeregelt, die über der Durchflussmenge vom Erhitzer 2 liegt, so dass Getränk aus dem Puffertank 4 über den Bereich 3a wieder abgezogen und mit Gas versetzt wird. Alternativ dazu kann die Gaseintragseinrichtung 9 jedoch auch sofort in Gang gesetzt werden. Bevorzugt arbeitet die Gaseintragseinrichtung 9 zunächst mit verringertem Gaseintrag, der unterhalb des erforderlichen Gaseintrags bleibt. Dieser Gaseintrag wird dann mit steigendem Druck im Puffertank 4 durch eine steigende Getränkemenge ebenfalls angehoben, wobei die Regelung bevorzugt so erfolgt, dass der erforderliche Solldruck im Puffertank, der ein Ausgasen verhindert, und die daran angepasste Soll-Gasmenge im Getränk gleichzeitig erreicht werden, wenn der Puffertank gefüllt ist. Auf diese Weise wird das im Stand der Technik notwendige Vorspannen des Puffertanks mit einem das Ausgasen verhindernden Druck vermieden.
Die notwendige Menge des einzutragenden Gases wird in Bezug auf das Aufnahmevolumen des Puffertanks 4 bestimmt. Der Gaseintrag kann somit unabhängig von der Durchflussmenge des Getränks in den Puffertank 4 bestimmt werden, vorausgesetzt, im Puffertank 4 befinden sich nach seiner vollständigen Befüllung das vorbestimmte Verhältnis zwischen Gas und Getränk. Durch diese Regelung kann das Getränk über den Bereich 3a wieder aus dem Puffertank abgezogen und erneut zusammen mit dem aus der Erhitzungseinrichtung 2 bzw. allein, bei abgesperrtem Regelventil 8, durch die Gaseintrageinrichtung 9 geschickt werden. Zur Überwachung wird die Fließmenge des Getränks aus der Erhitzungseinrichtung 2 über den Durchflussmengenmesser 7 bestimmt, so dass aus den Werten des Durchflussmengenmessers 7 und des Durchflussmengenmessers 15 für das eingetragene Gas sowie dem Volumen des Puffertanks 4 der korrekte Gaseintrag überwacht werden kann, unabhängig davon, ob das Getränk oder ein Teil davon ein zweites Mal durch die Gaseintragseinrichtung 9 geschickt wurde.
Die Erfindung eignet sich bevorzugt als Vorrichtung zum Pasteurisieren und Karbonisieren von Getränken, wobei hier beim Befüllen des Puffertankes 4 zunächst mit 2 g CO₂ pro Liter Getränk begonnen wird, und sich die eingetragene CO₂-Menge mit steigendem Druck im Puffertank 4 bis auf die erforderlichen 5 g bis 8 g/l CO₂ erhöht, und zwar in geregelter Weise, so dass der Druck im Tank praktisch gleichzeitig mit dem maximalen Gaseintrag seinen Solldruck erreicht.
Durch Wegfall der Notwendigkeit, den Puffertank vor dem Einleiten von karbonisiertem Getränk auf Sättigungsdruck zu bringen, wird auch die Anschlussleistung des Gaseinganges vermindert (Installationskosten, TCO-Relevanz) und der Gasverlust bei der Produktion vermindert, da der Druckaufbau und die Befüllung des Puffertanks 4 synchron vonstatten geht.
In Abwandlung des beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiels kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung für jeden Tank eingesetzt werden, dem eine Gaseintrageinrichtung zugeordnet ist, wobei die Erfindung auch für Anlagen ohne Erhitzung brauchbar ist. Die Sterilisierung kann durch andere Verfahren verwirklicht werden. Auch muss der Tank nicht unbedingt einer Abfüllanlage zugeordnet sein.
Bei aseptischer Ausführung der Komponenten nach dem Wärmetauscher 2, insbesondere Puffertank 4 und Gaseintragungseinrichtung 9, eignet sich diese Vorrichtung und Verfahren besonders auch für aseptische Produktions- und Füllprozesse.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 793569 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zum Behandeln von Getränken, mit einer eine Ein- und eine Auslaufleitung (10, 11) aufweisenden Gaseintragseinrichtung (9) sowie einem mit einer Einlaufleitung (3) versehenen Puffertank (4), der über eine Auslaufleitung (5) mit einer Weiterverarbeitungseinrichtung (6), bevorzugt einer Abfülleinrichtung (6), verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufleitung (10) und die Auslaufleitung (11) der Gaseintragseinrichtung (9) mit dem Puffertank (4) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Erhitzungseinrichtung (2) die unter Umgehung der Gaseintragseinrichtung (9) über die Einlaufleitung (3) direkt mit dem Puffertank (4) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufleitung (10) der Gaseintragseinrichtung (9) von der Einlaufleitung (3) in den Puffertank (4) abzweigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Gaseintragseinrichtung (9) mit regelbarer Durchsatzmenge an Getränk und Gas.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (7) zum Feststellen der Durchsatzmenge der Erhitzungseinrichtung (2) vorgesehen ist.
Verfahren zum Behandeln von Getränken, die vor der Weiterverarbeitung, bevorzugt vor dem Abfüllen, in einer Gaseintragseinrichtung (9) mit einem Gas versetzt und in einem Puffertank (4) gelagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Gas zu versetzende Getränkemenge in einem Kreislauf durch die Gaseintragseinrichtung (9) und den Puffertank (4) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getränk in einer Erhitzungseinrichtung (2) erhitzt wird bevor es mit dem Gas versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getränk nach dem Erhitzen und vor dem Versetzen mit Gas in den Puffertank (4) einleitbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchsatzmenge pro Zeiteinheit durch die Gaseintragseinrichtung (9) regelbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Durchsatzmenge durch die Gaseintragseinrichtung (9) höher ist als die maximale Durchsatzmenge durch die Erhitzungseinrichtung (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erstbefüllen des Puffertanks (4) zunächst nicht mit Gas versetztes Getränk aus der Erhitzungseinrichtung (2) in den Puffertank (4) eingeleitet wird, bis sich im Puffertank (4) ein ein Ausgasen beim nachfolgenden Einleiten von mit Gas versetztem Getränk weitgehend verhindernder Druck aufgebaut hat.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeleitete Gasmenge entsprechend dem sich im Puffertank (4) aufbauendem Druck geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Getränk einzutragende Gasmenge auf der Basis des Fassungsvermögens des Puffertanks (4) bestimmt wird.