DE102018213535A1

DE102018213535A1 - Optimierte Ozonierung von Wasser

Info

Publication number: DE102018213535A1
Application number: DE102018213535.5A
Authority: DE
Inventors: Christina Hübner; Florian Weikl; Andreas WIRTH; Roland Feilner; Martin Keller; Johanna Justl
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Puffertanks eines Mixers und/oder Füllers für die Verarbeitung als Verweilzeittank für die Ozonbehandlung von Wasser, insbesondere Tafel- oder Mineralwasser. Ferner betrifft die Erfindung auch einen Mixer und/oder Füller für die Getränkeverarbeitung mit einer integrierten Einheit zur Ozonierung mit einem Puffertank, einer Wasserzuleitung zum Puffertank einer Karbonisierungseinrichtung zum Zudosieren von COin das Wasser sowie einer Einrichtung zum Eintragen von Ozon in das Wasser.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Puffertanks eines Mixers und/oder Füllers für die Getränkeverarbeitung sowie einen entsprechenden Mixer und/oder Füller für die Getränkeverarbeitung sowie ein Verfahren zur Behandlung von Wasser mit Ozon.
Zur sicheren Vorbehandlung von abgefüllten Wässern (Tafelwasser, Mineralwasser) wird Ozon zur Desinfektion des Produkts als auch des Füllers und des Packmittels dem abzufüllenden Wasser zudosiert. Um mikrobiologisch sicher zu sein, wird ein Konzentrations-Zeitprodukt (c x t) von 1,6 (mg min)/l angestrebt. Meist sind dies 0,4 ppm auf 4 Minuten oder 0,8 ppm auf 2 Minuten Verweilzeit. Die Verweilzeit, d.h. die Behandlungsdauer wird durch ein durchströmtes Verweilgefäß, das zusätzlich über eine Zirkulationspumpe umgewälzt wird, realisiert. Der Abbau des Ozons während der Verweilzeit wird durch Nachdosierung ausgeglichen. Da die reelle Verweilzeit einzelner Wasserteilchen von der mittleren bzw. theoretischen Verweilzeit abweicht, kann für eine sichere Desinfektion bei der Ermittlung des Tankvolumens zusätzlich auch ein sog. Baffling-Faktor (bei sog. ungebaffelten Tanks von 0,1 bis 0,3) berücksichtigt werden.
Ein Nachteil dieser Technik liegt darin, dass eine separate Einrichtung mit einem separaten Verweilzeittank verwendet wird. Solche zusätzlichen Einrichtungen sind insofern nachteilig, als dass sie Platz im Produktionsbereich benötigen und darüber hinaus teuer in ihrer Anschaffung sind. Ein weiteres Problem liegt darin, dass die Ozonkonzentration während der Verweilzeit nicht konstant gehalten werden kann. Ist die Temperatur oder der pH-Wert, oder beides zu hoch, ist der Eintrag von Ozon aufgrund der Instabilität des Ozonmoleküls problematisch, da das Ozon sofort zerfällt und somit keine zuverlässige Desinfektion des Wassers möglich ist.
Weiter enthalten die abzufüllenden Wässer natürlicherweise sehr oft Bromid. Ozon oxidiert unter bestimmten Bedingungen Bromid zu Bromat. Da Bromat mittlerweile als kanzerogen eingestuft ist, wurde der WHO-Grenzwert auf 10 µg/l festgesetzt. Die deutsche Mineralwasserverordnung und auch Kundenspezifikationen haben bereits einen Grenzwert von <5 µg/l festgelegt. Weltweit geht die Tendenz zu niedrigen Bromatgrenzwerten. Eine Einhaltung der Bromat Grenzwerte ist somit bei vielen Wässern, ohne zusätzliche Aufbereitungstechnik nicht mehr möglich.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde einerseits eine einfache und kostengünstige und zugleich sichere Vorrichtung zur Behandlung von Wasser mit Ozon bereitzustellen, die gleichzeitig die Bromatbildung reduzieren kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 3 und 11 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun in effizienter Weise der Puffertank eines Mixers und/oder Füllers für die Getränkeverarbeitung als Verweilzeittank für die Ozonbehandlung von Wasser, d.h. dem abzufüllenden Tafel- oder Mineralwasser verwendet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass bereits im Produktionsbereich vorhandene Vorrichtungen für die Ozonbehandlung verwendet werden können, - da die für die Ozonbehandlung wesentlichen Baugruppen im Mixer und/oder Füller bereits vorhandenen sind. Die Hybridisierung von Ozonanlage, Mixer und/oder Füller bringt den Vorteil mit sich, dass keine separate Einheit mit einem separaten Verweilzeittank notwendig ist, sondern bestehende Anlagen verwendet werden können.
Unter Mixer und/oder Füller versteht man entweder einen Füller zum Abfüllen des Wassers in Behältnisse, der gleichzeitig einen integrierten Mixer zum Dosieren von Getränkekomponenten wie z.B. Sirup, Aroma oder Kohlendioxidaufweisen kann, wobei vorzugsweise dann nur ein gemeinsamer Puffertank vorgesehen sein kann. Aber auch der Puffertank eines Mixers kann in vorteilhafterweise zur Ozonbehandlung verwendet werden, wobei dann das behandelte Wasser aus dem Puffertank eines Mixers einem Füller zugeführt werden kann.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Puffertank eines Mixers und/oder Füllers als Verweilzeittank verwendet wird, da keine zusätzliche Ausstattung erforderlich ist und darüber hinaus können die normalerweise im Stand der Technik bei der Ozonierung nicht vorgesehenen Ausstattungsmerkmale von Mixern und/oder Füllern (wie beispielsweise Füller, Karbonisiereinrichtung, Wärmetauscher etc.) in vorteilhafterweise mitgenutzt werden, um die Ozonierung zu optimieren. Somit kann die Behandlung mit Ozon optimiert werden, so dass in vielen Fällen eine Ozonierung trotz höherer Bromatgrenzwerte möglich ist.
Insbesondere kann dabei die Karbonisiereinrichtung zum Eintrag von CO₂ zur pH-Wert-Einstellung des Wassers verwendet werden. Der Ozonzerfall ist abhängig vom pH und der Temperatur. Kann durch exakte Einstellung eines idealen pH-Werts der Zerfall von Ozon herabgesetzt werden, d.h. die Halbwertszeit erhöht werden, kann eine ausreichend hohe Ozonkonzentration aufrechterhalten werden und es muss insgesamt weniger Ozon zudosiert werden. Dadurch ergibt sich gleichzeitig eine Verringerung der Bromatbildung. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn über die ohnehin bereits vorhandene Karbonisierungseinrichtung über das Zudosieren des CO₂ der pH-Wert exakt eingestellt bzw. geregelt werden kann.
Ferner kann auch die ebenfalls bereits vorhandene Kühleinrichtung des Mixers und/oder Füllers zum Kühlen des Wassers verwendet werden. Auch so kann die Temperatur des Wassers ausreichend niedrig gehalten werden, um die Halbwertszeit des Ozons zu erhöhen und somit die Konzentration des Ozons aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Bromatbildung zu reduzieren.
Es ist ganz besonders vorteilhaft, wenn auch die ebenfalls bereits vorhandene Zirkulationsleitung des Pufferbehälters zum Zirkulieren und Homogenisieren des zu behandelnden Wassers verwendet wird. Eine solche Zirkulationsleitung, über die das Wasser aus dem Puffertank entnommen werden kann und im Kreislauf wieder rückgeführt werden kann ist üblicherweise ohnehin in einem Füller bzw. Mixer vorhanden, und dient in der Regel als Messort für die BrixMessung.
Somit können die bestehenden Einrichtungen auf kostengünstige Art und Weise genutzt werden, die sonst in einer separaten Ozonbehandlungsanlage unter hohem Kosteneinsatz implementiert werden müssten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Mixer und/oder Füller für die Getränkeverarbeitung mit integrierter Einheit zur Ozonierung vorgesehen. Diese Vorrichtung umfasst eine Wasserzuleitung zu einem Puffertank, eine Karbonisiereinrichtung zum Zudosieren von CO₂ in das Wasser und eine Einrichtung zum Eintragen von Ozon in das Wasser. Dadurch, dass die Einrichtung zum Eintragen von Ozon in das Wasser in den Mixer und/oder Füller integriert wird, kann ein entsprechender Mixer und/oder Füller sowohl zum Ausmischen und/oder Füllen von Getränken oder aber alternativ zum Behandeln des Wassers mit Ozon verwendet werden. Ferner weist der Mixer und/oder Füller vorteilhafterweise eine Kühleinrichtung auf, zum Kühlen des Wassers.
Ferner weist der Puffertank gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Zirkulationsleitung auf, derart, dass das ozonierte Wasser aus dem Puffertank geleitet und wieder in den Puffertank zurückgeleitet werden kann. Dadurch, dass das Wasser im Kreislauf geführt wird, ergibt sich eine verbesserte Homogenisierung und Durchmischung. Außerdem können in der Zirkulationsleitung Sensoren, die im Durchfluss betrieben werden, angeordnet werden, beispielsweise ein Sensor zur Ozonkonzentrationsmessung oder z.B. auch eine pH-Wert-Messung.
Vorteilhafterweise ist die Einrichtung zum Eintragen von Ozon in einer der folgenden Leitungen oder Bypassleitungen folgender Leitungen angeordnet: Zirkulationsleitung des Puffertanks, Wasserzuleitung zum Puffertank oder auch in einer Zirkulationsleitung in der Wasserzuleitung. Unter Zirkulationsleitung des Puffertanks versteht man eine Leitung über die Flüssigkeit aus dem Puffertank abgezogen und diesem wieder zugeführt werden kann. Unter Zirkulationsleitung in der Wasserzuleitung versteht man alternativ oder zusätzlich eine Kreislaufleitung, die von der Wasserzuleitung (vor dem Puffertank) Flüssigkeit abzweigen und im Kreislauf wieder dieser Leitung zuführen kann.
Ferner umfasst der Mixer und/oder Füller auch eine Einrichtung zum Messen der Ozonkonzentration des karbonisierten und ozonierten Wassers, wobei die Einrichtung vorzugsweise in der Zirkulationsleitung oder im Puffertank angeordnet ist. Schließlich ist vorteilhafterweise auch eine Einrichtung zur pH-Wert-Messung des karbonisierten und ozonierten Wassers vorgesehen, die ebenfalls vorzugsweise in der Zirkulationsleitung oder dem Puffertank angeordnet ist. Mit mindestens zwei der drei genannten Stellgrößen, d.h. messwertabhängiger Ozoneintrag, messwertabhängiger Gaseintrag und Produktkühlung können die obengenannten Einflussfaktoren für die Ozonhalbwertszeit positiv beeinflusst werden.
Eine Einrichtung zur Füllstandsmessung im Puffertank ist ebenfalls vorteilhaft, weil das Volumen im Puffertank Einfluss auf die Verweilzeit hat. Das Volumen im Tank sollte konstant gehalten werden.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung eine Regeleinrichtung auf, die die Ozonkonzentration regelt, insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration des karbonisierten und ozonierten Wassers, wobei vorzugsweise die Leistung eines Ozongenerators der Einrichtung zum Eintragen von Ozon in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration eingestellt wird.
Weiter regelt die Regeleinrichtung den pH-Wert in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts des karbonisierten und ozonierten Wassers. Eine Regelung kann aber auch zusätzlich oder alternativ auf der Grundlage der gemessenen Ozonkonzentration erfolgen. Sinkt die Ozonkonzentration beispielsweise zu rasch ab, kann die Menge an zudosiertem CO₂ pro Zeit erhöht werden. Das heißt, dass die Menge an zudosiertem CO₂ in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts und/oder der gemessenen Ozonkonzentration eingestellt werden kann. Auch die Temperatur des Wassers kann geregelt werden. Dazu kann ein entsprechender Temperatursensor und vorzugsweise ein Wärmetauscher vorgesehen sein.
Ein Füller gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Füllventile zum Befüllen von Behältnissen mit dem ozonbehandelten Wasser, wobei insbesondere eine Leitung vom Puffertank zu einem Drehverteiler des Füllers führt. Der Mixer kann zusätzlich zu einem Wassereinlass mindestens einen weiteren Einlass für ein anderes flüssiges Medium aufweisen, beispielsweise Sirup, Aroma oder Pulpe, Fertiggetränk, das dem Wasser zugemischt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abfüllen und Behandeln von Wasser mit Ozon, umfasst folgende Schritte:

- Einleiten von Wasser in einen Mixer und/oder Füller,
- Zudosieren von Kohlendioxid in das Wasser,
- Leiten des karbonisierten Wassers in einen Puffertank des Mixers und/oder Füllers,
- Eintragen von Ozon in das Wasser und zwar vorzugsweise vor oder im Puffertank oder in eine Zirkulationsleitung des Puffertanks,
- Ausleiten des ozonierten Wassers nach einer bestimmten Verweilzeit, d.h. Verweilzeit im Puffertank und gegebenenfalls in der Zirkulationsleitung und Abfüllen des Wassers in Behälter, z.B. Flaschen.

Somit kann in vorteilhafterweise das Wasser in der Füllanlage bzw. im Mixer desinfiziert werden, was die Prozesssicherheit und Hygiene erheblich verbessert.
Weiter kann die Ozonkonzentration geregelt werden, insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration des karbonisierten und ozonierten Wassers, wobei als Stellglied ein Ozongenerator verwendet werden kann, dessen Leistung in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration einstellbar ist. Es ist aber auch möglich die Ozonkonzentration auf einen vorab festgelegten Wert zu regeln.
Auch der pH-Wert kann geregelt werden insbesondere in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts des karbonisierten und ozonierten Wassers und/oder der gemessenen Ozonkonzentration. Als Stellglied dient dann die Karbonisiereinrichtung, wobei die Menge an zudosiertem CO₂ in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts und/oder der gemessenen Ozonkonzentration eingestellt wird. Es ist aber auch möglich den pH-Wert auf einen vorab festgelegten pH-Wert zu regeln.
Auch die Temperatur des Wassers kann geregelt werden, hierzu kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen des Ist-Werts vorgesehen sein. Die Temperatur kann auf einen vorab bestimmen Temperaturwert geregelt werden. Die Temperatur kann auch in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration und/oder des gemessenen pH-Werts des ozonierten und karbonisierten Wassers eingestellt werden.
In vorteilhafter Weise wird das ozonierte Wasser aus dem Puffertank in eine Zirkulationsleitung geleitet und über diese im Kreislauf dem Puffertank rückgeführt, wobei vorteilhafterweise in der Zirkulationsleitung Ozon eingetragen wird.
Vorteilhafterweise wird der pH-Wert auf einen Wert <7, bevorzugt <6,5, besonders bevorzugt <6,3 eingestellt, insbesondere geregelt und/oder die Temperatur des Wassers auf eine Temperatur von 2° ≤ T < 25 °C eingestellt, insbesondere geregelt. Diese Parameter haben sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf die Halbwertszeit des Ozons und die Bromatbildung herausgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Konzentrationszeitprodukt in einem Bereich von 0,5 bis 3 bevorzugt bei 1,6 liegen, wobei insbesondere die Ozonkonzentration in einem Bereich von 0,1 bis 5 ppm liegt und die Verweilzeit in einem Bereich von 0,4 bis 4 Minuten, das bedeutet die Zeit, in der sich das zu behandelnde Wasser im Puffertank bzw. Puffertank und Zirkulationsleitung befindet, bevor es weiter zum Füller gefördert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme folgender Figuren näher erläutert.

1 ist ein Fließschema eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Füllers mit integriertem Mixer,
2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Einbringen von Ozon,
3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Einbringen von Ozon,
4 ist ein schematisches Blockschaltbild der Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Füllers 3 zum Befüllen von Behältnissen mit einem integriertem Mixer 2, der zum Mischen von Wasser mit mindestens einer weiteren Komponente verwendet wird. 1 zeigt nur für die Erfindung wesentliche Komponenten. Der Mixer 2 umfasst einen Wassereinlass 14, sowie mindestens einen weiteren Einlass für ein anderes flüssiges Medium 15 z. B. Sirup. Über entsprechende Leitungen wird das Wasser vom Einlass 14 z. B. zunächst einem Entgasungstank 16 zugeführt und verdüst. Der Entgasungstank weist z.B. auch eine nicht dargestellte Leitung auf zum Einstellen des Vakuums im Tank 16 und z.B. auch eine Zirkulationsleitung über die das Wasser aus dem Tank abgeführt und z.B. auf einer gegenüberliegenden Seite des Wassereinlasses 14 rückgeführt werden kann. Gemäß der Verwendung der vorliegenden Erfindung wird nur der Wassereinlass 14 benötigt um Wasser, d. h., Tafel- oder Mineralwasser abzufüllen. Über die Zuleitung 9 wird das Wasser, das mit Ozon behandelt werden soll, in Richtung Puffertank 1 geleitet. Dabei kann es einen Kühler 5 durchströmen, der ohnehin in der Vorrichtung vorgesehen ist. Dieser Kühler 5 kann beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildet sein. Ferner kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der die Ist - Wassertemperatur misst, derart, dass die Temperatur auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden kann. In der Leitung 9 kann sich beispielsweise die Pumpe 21 befinden. Wenn das Wasser vorher entgast wird, ist weniger Gas vorhanden, dass das Ozon austreiben kann.
Drucküberlagerung im Tank verhindert ausgasen.
Wie der 1 zu entnehmen ist, durchströmt das Wasser eine Karbonisierungseinrichtung 4, über die gezielt CO₂ in die Flüssigkeit über eine entsprechende Düse eingebracht werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft da eine entsprechende Karbonisierungseinrichtung 4 bereits in der Vorrichtung vorhanden ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Karbonisierungseinrichtung 4 verwendet werden um den pH-Wert im Wasser einzustellen. Wie aus der 1 hervorgeht, weist die Vorrichtung eine Bypassleitung 17 auf, um das Wasser im Bypass an der Karbonisierungseinrichtung vorbeizuführen, wenn dies gewünscht ist oder bei einer anderen Verwendung der Anlage notwendig ist. Die Bypassleitung dient üblicherweise dazu, überschüssiges Wasser zurück in den Eingang der Karbonisiereinrichtung zu führen. Da die Karbonisierdüse gewöhnlich mit einem konstanten Volumenstrom versorgt wird (Zuführpumpe ist auf einen konstanten Wert eingestellt) muss bei reduzierten Abnahme vom Füller ein Teil des Wassers über die Bypassleitung zurückgeführt werden.
Nach Passieren der Karbonisierungseinrichtung 4 wird das Wasser über die Leitung 18 dem Puffertank 1 zugeführt. Der Puffertank 1 kann entweder als nebenstehender Tank ausgebildet sein, jedoch kann auch der Zentralkessel eines Füllers als Puffertank dienen. Das Volumen des Puffertanks beträgt etwa 0,8 bis 3,5 m³ Der Puffertank 1 kann einen Füllstandsmesser 19 aufweisen, um den Tank mit Wasser auf eine bestimmte Füllhöhe zu füllen.
Ferner ist eine Zirkulationsleitung 6 vorgesehen, über die aus dem Puffertank 1 Wasser abgeleitet werden und im Kreislauf K erneut dem Puffertank 1 zugeführt werden kann, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Leitung 18 in die Zirkulationsleitung 6 mündet. Vorteilhafterweise ist diese Zirkulationsleitung 6 ohnehin bereits in einem Mixer 3 vorhanden, da hier für gewöhnlich, beispielsweise die Brixmessung vorgenommen wird. In der Zirkulationsleitung 6 kann beispielsweise eine Pumpe 90 vorgesehen sein. Ferner kann in dieser Leitung 6, oder aber auch im Puffertank 1 eine Einrichtung zum Messen der Ozonkonzentration 11 vorgesehen sein. Schließlich kann in der Zirkulationsleitung auch eine Einrichtung zur pH-Wertmessung 12 vorgesehen sein. Diese Einrichtung kann auch im Pufferbehälter 1 angebracht sein. Der Puffertank 1 weist ferner einen Auslass mit einem Auslassventil an seinem unteren Ende auf, der mit einer Auslassleitung 20 verbunden ist, um das Wasser beispielsweise zu einem Drehverteiler des Füllers zu leiten, wo die Behälter z. B. Flaschen mit Wasser befüllt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, in der Zirkulationsleitung 6 Sirup, Aroma und Kohlendioxid oder auch weitere Komponenten zuzuführen.
Schließlich ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung zum Einleiten von Ozon 7 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 7 ebenfalls in der Zirkulationsleitung 6 zwischen den Punkten A und B vorgesehen.
Außerdem umfasst die Vorrichtung auch eine in 4 dargestellte Regeleinrichtung 10, der Messwerte der Temperatur, des Wassers und/oder der Ozonkonzentration des karbonisierten und ozonierten Wassers und/oder der pH-Messwert des karbonisierten und ozonierten Wassers zugeführt werden, und die als Stellglieder, die Einrichtung zum Einleiten von Ozon 7, und/oder die Karbonisierungseinrichtung 4 und/oder den Kühler 5 ansteuert oder regelt. Mit der Regeleinrichtung ist es auch möglich, den Füllstand im Pufferbehälter 1 zu regeln.
2 zeigt ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Einbringen von Ozon 7. Wie der 2 zu entnehmen ist, wird einem Ozongenerator 23 ein sauerstoffhaltiges Gas wie beispielsweise Druckluft zugeführt. Da der Ozongenerator nur bei leichtem Überdruck arbeiten kann, z. B. maximal 1,5 bis 2 bar wird das in der Druckluft mitgeführte Ozon über die dargestellte Ventilanordnung einer selbstansaugenden Venturidüse 24 oder auch direkt zugeführt. Wenn in der Zirkulationsleitung 6 das Wasser von Punkt A nach Punkt B gefördert wird, so kann es beispielsweise bei geöffneten Ventilen 25, 26 und geschlossenem Ventil 27 über die Bypassleitung 28 fließen, wobei dann über die Venturidüse 24 Ozon angesaugt wird. In der Leitung 28 kann beispielsweise noch eine Pumpe vorgesehen sein. Durch Steuern bzw.
Regeln der Leistung des Ozongenerators 23 und/oder des Durchflusses durch den Ozongenerator kann die eingeleitete Menge an Ozon pro Zeit eingestellt werden.
3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Einrichtung zum Einbringen von Ozon auch hier wird wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel einem Ozongenerator 23 Druckluft zugeführt und kann über die dargestellten Ventile in den Leitungsabschnitt der Zirkulationsleitung 6 zwischen den Punkten A und B eingeleitet werden. Wenn der Druck im Puffertank 1 bzw. in der Zirkulationsleitung niedriger ist als der Druck in der Ozonzuführleitung kann Ozon auch ohne Venturidüse eingeleitet werden.
Wenn, wie in 2 dargestellt ist, das Ozon in die Bypassleitung 28 eingeleitet wird, hat dies den Vorteil, dass bei einer anderen Verwendung der Vorrichtung, z.B. beim Abfüllen von Mixgetränken, der Bypass mit der Einrichtung zum Einbringen von Ozon 7 einfach abgetrennt werden kann, indem die Ventile 25 und 26 geschlossen werden.
Als dritte Möglichkeit kann wie aus 2 hervorgeht nur ein Teilstrom aus der Zirkulationsleitung über die Venturidüse 24 geführt werden, indem die Teilströme über entsprechende Stellventile 25, 26, 27 eingestellt werden.
In 1 wird die Erfindung in Zusammenhang mit einem Füller 3 beschrieben, der einen integrierten Mixer 2 aufweist, wobei Mixer und Füller nur einen Puffertank 1 aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist ebenso geeignet für Füller ohne Mixer, wobei dann eben der Puffertank des Füllers als Verweilzeittank für die Ozonbehandlung dient. Ebenfalls kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch nur ein Puffertank eines Mixers zur Ozonbehandlung des Wassers verwendet werden.
Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der 1 bis 4 näher erläutert.
Zum Behandeln von Wasser mit Ozon vor der Abfüllung wird zunächst über den in 1 gezeigten Wassereinlass 14 das Wasser zu einem Entgasungstank 16 über entsprechende Pumpen etc. gefördert und entgast. Sollte keine Entgasung des Wassers erfolgen, kann der Entgasungstank in einer Bypassleitung umgangen werden. Das Wasser wird dann über die Leitung 9 zum Kühler 5 geleitet, wo es zu Erhöhung der Halbwertszeit des Ozons gekühlt wird, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich von 2°C ≤ T < 25°C vorzugsweise auf 10 bis 22°C. Die Ist-Temperatur kann dabei über einen Temperatursensor 22 gemessen werden. Da die Halbwertszeit des Ozons nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom pH-Wert abhängt, wird das Wasser nachfolgend durch die Karbonisierungsleitung 4 gepumpt, über die zur Einstellung oder Regelung des pH-Werts gezielt CO₂ zudosiert wird. Dabei kann beispielsweise 0,1 bis 2 mg/l, bevorzugt 0,5 bis 1 mg/l zudosiert werden. Es ist eine kontinuierliche oder eine gepulste Zugabe von CO₂ möglich. Dazu kann beispielsweise auch eine Einrichtung zur pH-Wertmessung 12 vorgesehen sein, die in der Zirkulationsleitung 6 oder dem Puffertank 1 angeordnet sein kann. Das Wasser wird dann über die Leitung 18 in Richtung von Tank 1 gefördert, beispielsweise mit einem Vordruck von 2 bis 9 bar, hier z. B. 9 bar. Der Puffertank 1 wird über eine Füllstandskontrolle 19 bis zu einem bestimmten Niveau gefüllt. Wenn ein bestimmtes Volumen im Tank 1 erreicht ist, wird kein weiteres Wasser in den Puffertank 1 geleitet. Vom Puffertank 1 wird das Wasser dann über die Zirkulationsleitung 6 im Kreislauf K geführt, zum Beispiel mit einer Fördergeschwindigkeit beispielsweise 7m³/h In der Zirkulationsleitung 6 wird dem karbonisierten Wasser dann noch über die Einrichtung 7 Ozon zugeführt. Zwischen den Punkten A und B wird dabei z. B. wie zuvor beschrieben, über die Venturidüse 24 das Ozon-Luftgemisch angesaugt und zugemischt.
In der Zirkulationsleitung 6 kann sich auch eine Einrichtung zum Messen der Ozonkonzentration 11 befinden, die die Konzentration des Ozons misst.
Um eine ausreichende Desinfektion zu realisieren, sollte das Konzentrations-Zeit Produkt (die Behandlungszeit im Puffertank 1 und der Zirkulationsleitung) in einem Bereich von z.B. 1,6 liegen. Durch die in 4 gezeigte Regeleinrichtung 10 kann die Ozonkonzentration exakt eingestellt bzw. geregelt werden. Dadurch kann z.B. die nötige Verweilzeit bestimmt werden. Die nötige Verweilzeit bestimmt dann z.B. das Füllvolumen im Tank 1 und den Durchfluss bzw. Durchflussmenge pro Zeit durch den Tank1 d.h., dass die Parameter Füllstand und Durchfluss in Abhängigkeit der nötigen Verweilzeit eingestellt werden um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten. Bei gewünschter Konzentration und ausreichender Verweilzeit kann das desinfizierte Wasser über ein geöffnetes Auslassventil 30 über die Leitung 20 beispielsweise einem Drehverteiler eines Füllers 3 zugeleitet werden, wobei dann Behältnisse mit dem Wasser befüllt werden können. Gleichzeitig ist der Zulauf zum Tank 1 geöffnet um eine kontinuierliche Produktion zu gewährleisten.
Dadurch, dass auch der pH-Wert und die Temperatur exakt eingestellt werden können, kann die Halbwertszeit des Ozons im Wasser erhöht werden, so dass weniger Ozon als im Stand der Technik nachdosiert werden muss. Somit kann auch die Bromatbildung wesentlich reduziert werden, so dass die gesetzlichen und von den Herstellern vorgeschriebenen Grenzwerte sicher eingehalten werden können.
Die Regelung kann beispielsweise so erfolgen, dass die Ozonkonzentration auf eine vorab bestimmte Ozonkonzentration geregelt wird, beispielsweise auf einen Wert in einem Bereich von 0,1 bis 4 ppm. Auch der pH-Sollwert kann auf einen, z.B. vorab bestimmten, entsprechend passenden Wert von beispielsweise < 7 vorteilhafterweise < 6,5 oder vorzugsweise in einem Bereich < 6,3 eingestellt bzw. geregelt werden.
Auch die Temperatur kann auf ein entsprechend passend vorbestimmten Wert eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass der pH-Wert und/oder die Temperatur in Abhängigkeit des Messwerts der Ozonkonzentration angepasst werden.
Mit mindestens zwei der drei genannten Stellgrößen (messwertabhängiger Ozoneintrag, messwertabhängiger Gaseintrag und messwertabhängige Produktkühlung), können die Einflussfaktoren des Ozonbehandlungsprozesses positiv beeinflusst werden. Bei der in 1 gezeigten kombinierten Hybridmaschine ist zur Verwendung als Ozonbehandlungsvorrichtung lediglich die Einrichtung zum Zuführen von Ozon 7 zusätzlich vorzusehen, sowie die Regelung entsprechend anzupassen. Dies bringt im Vergleich zum Stand der Technik wesentliche Vorteile mit sich.

Claims

Verwendung eines Puffertanks (1) eines Mixers (2) und/oder Füllers (3) für die Getränkeverarbeitung als Verweilzeittank für die Ozonbehandlung von Wasser, insbesondere Tafel-oder Mineralwasser.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Karbonisierungseinrichtung (8) des Mixers (2) und/oder Füllers (3) zum Eintrag von CO₂ zur pH-Wert-Einstellung verwendet wird und/oder eine Kühleinrichtung (5) des Mixers (2) und/oder Füllers (3) zum Kühlen des Wassers und/oder eine Zirkulationsleitung des Puffertanks (1) zum Zirkulieren und Homogenisieren des mit Ozon behandelten Wassers.
Mixer und/oder Füller für die Getränkeverarbeitung mit einer integrierten Einheit zur Ozonierung von Wasser, insbesondere Tafel-oder Mineralwasser umfassend: - einen Puffertank (1), - eine Wasserzuleitung (9) zum Puffertank (1), - eine Karbonisiereinrichtung (8) zum Zudosieren von CO₂ in das Wasser, - eine Einrichtung zum Eintragen von Ozon (7) in das Wasser.
Mixer (2) und/oder Füller (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Kühleinrichtung (5) zum Kühlen des Wassers vorgesehen ist.
Mixer (2) und/oder Füller (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Puffertank (1) eine Zirkulationsleitung (6) umfasst, derart, dass ozoniertes Wasser aus dem Puffertank (1) geleitet und wieder in den Puffertank (1) in den Kreislauf zurückgeleitet werden kann.
Mixer (2) und/oder Füller (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Eintragen von Ozon (7) vorzugsweise in einer der folgenden Leitungen oder Bypassleitungen folgender Leitungen angeordnet ist: - Zirkulationsleitung (6) des Puffertanks (1), - Wasserzuleitung (9) zum Puffertank (1) - einer Zirkulationsleitung in der Wasserzuleitung (9)
Mixer (2) und/oder Füller (3) nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Messen der Ozonkonzentration (11) vorgesehen ist, wobei die Einrichtung (11) vorzugsweise in der Zirkulationsleitung (6) oder im Puffertank (1) angeordnet ist.
Mixer (2) und/oder Füller (3) nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur pH-Wert-Messung (12) aufweist, die vorzugsweise in der Zirkulationsleitung (6) oder dem Puffertank (1) angeordnet ist.
Mixer (2) und/oder Füller (3) nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Regeleinrichtung (10) aufweist, die die Ozonkonzentration regeln kann, insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration, wobei vorzugsweise die Leistung eines Ozongenerators (13) der Einrichtung zum Eintragen des Ozons (7) in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration eingestellt wird und/oder die den pH-Wert regeln kann, insbesondere in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts des karbonisierten und ozonierten Wassers und/oder in Abhängigkeit der gemessenen O3-Konzentration und vorzugsweise die Menge an zudosiertem CO₂ in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts und/oder der O3-Konzentration einstellt und/oder die Temperatur des Wassers regeln kann, insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur (und/oder in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration und/oder des gemessenen pH-Werts des ozonierten und karbonisierten Wassers).
Mixer (2) und/oder Füller (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Füller (3) mehrere Füllventile aufweist zum Befüllen von Behältnissen, wobei insbesondere mindestens eine Leitung vom Puffertank (1) zu einem Drehverteiler des Füllers führt und/oder der Mixer (2) zusätzlich zu einem Wassereinlass (14) mindestens einen weiteren Einlass (15) für ein anderes flüssiges Medium aufweist, das dem Wasser zugemischt werden kann.
Verfahren zum Behandeln von Wasser, insbesondere Tafel- oder Mineralwasser, mit Ozon mit folgenden Schritten: - Einleiten von Wasser in einen Füller und/oder Mixer, insbesondere in einen Füller mit integriertem Mixer, - Zudosieren von CO₂ zu dem Wasser, - Leiten des karbonisierten Wassers in einen Puffertank (1) des Mixers und/oder Füllers (3), - Eintragen von O3 in das Wasser vor oder im Puffertank (1) oder in einer Zirkulationsleitung des Puffertanks (1), - nach einer bestimmten Verweilzeit im Puffertank (1), Ableiten des ozonierten Wassers aus dem Puffertank (1) und Abfüllen des Wassers in Behälter.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ozonkonzentration insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration des karbonisierten und ozonierten Wassers, geregelt wird, wobei vorzugsweise die Leistung eines Ozongenerators zum Eintragen von Ozon in Abhängigkeit der gemessenen Konzentration eingestellt wird und /oder der pH-Wert geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts des karbonisierten und ozonierten Wassers und vorzugsweise die Menge an zudosiertem CO₂ in Abhängigkeit des gemessenen pH-Werts und/oder der O3-Konzentration eingestellt wird und/oder die Temperatur des Wassers geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur (und/oder in Abhängigkeit der gemessenen Ozonkonzentration und/oder des gemessenen pH-Werts des ozonierten und karbonisierten Wassers)
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ozonierte Wasser aus dem Puffertank (1) in eine Zirkulationsleitung geleitet wird und über diese im Kreislauf dem Puffertank rückgeführt wird und insbesondere in diese Zirkulationsleitung Ozon eingebracht wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert auf einen Wert <7, bevorzugt <6,5, besonders bevorzugt <6,3 eingestellt bzw. geregelt wird und/oder die Temperatur auf eine Temperatur von 2° ≤ T < 25° eingestellt, insbesondere geregelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentrations-Zeitprodukt der Ozonierung c x t = 0,6 bis 1,6 wobei insbesondere die O3-Konzentrationen in einem Bereich von 0,1 bis 5 ppm liegt und die Verweilzeit des Wassers zur Ozonbehandlung in einem Bereich von 0,4 bis 4 Minuten liegt.