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Die Erfindung betrifft eine Schankanlage mit Inline-Begasung zum Ausschank von schaumbildenden Getränken, sowie einen hierfür geeigneten Helixkompensator.
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In der Getränke Schankanlagentechnik ist das Zapfen von Kohlensäure haltigen Getränken (Getränke mit CO2) weit verbreitet. Dabei unterscheidet man zwischen sogenanntem Postmix- und Premix-Anlagen. In Postmix-Anlagen, wird karbonisiertem Wasser ein Konzentrat oder Sirup in einem bestimmten Mischungsverhältnis zugegeben. Dies ist Stand der Technik im Softdrinkbereich für beispielsweise Cola, Limonade, Apfelschorle, etc... In Premix-Anlagen wird das Getränk hingegen nicht mit Wasser ausgemischt. Es kommen also keine Konzentrate oder Sirupe zum Einsatz.
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Die eingesetzte Karbonisierungstechnik im Postmix Bereich funktioniert nur für nichtschäumende Getränke - im Wesentlichen also für Wasser. Dies sind sogenannte Kesselkarbonatoren mit einer CO2 Atmosphäre, wo das Wasser eingesprüht wird und sich dabei mit CO2 anreichert. Diesem CO2-haltigen Wasser wird im nächsten Schritt das Sirup hinzugegeben.
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Im Premix Bereich gibt es zwar mittlerweile Inline-Karbonisier-Systeme, die für schaumbildende Getränke eingesetzt werden können. Diese konnten sich aber bislang im Markt nur in sehr geringem Umfang durchsetzen.
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Schaumbildende Getränke mit CO2 sind beispielsweise: Schaumwein, Limonaden auf Premix Basis, Säfte, Cidre, Bier oder auch alkoholische Mischgetränke (Vodka-Soda oder Highball Whiskeys). Daneben existieren noch eine Vielzahl weiterer CO2-haltiger Getränke.
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Bei der Karbonisierung dieser Getränke, wird das CO
2 mittels des Imprägnierers bzw. des Karbonators in die Flüssigkeit eingebunden. Imprägnierer für die Inline-Karbonisierung sind beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2007/112892 A2 (Imprägnierer mit einem Poren aufweisenden Festkörper), den deutschen Patentanmeldungen
DE 101 60 397 A1 und
DE 10 2004 021 823 A1 (Schüttgutkarbonat), sowie der deutschen Patentanmeldung
DE 199 851 360 A1 (Rohrsiebkarbonator), der US-Patentschrift
US 6,721,742 B2 (Hohlfasermembran als Imprägnierkörper im Karbonator) und der deutschen Patentschrift
DE 103 40 024 B3 (Lochplatten-Karbonator) bekannt.
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Ein Hauptzweck der Inline-Karbonisierung besteht in der Optimierung der Logistik der Getränkebehälter. Dieses Konzept ermöglicht es nämlich auf schwere Fässer oder andere Einweg- und Mehrweg-Druckbehälter zu verzichten, wie sie für den Transport von CO2-haltigen Getränken benötigt werden. Vielmehr können nun günstige und auch ökologisch sinnvolle drucklose (nicht druckfähige) Behältersysteme wie z.B Bag-In-Box (Folienbeutel im Pappkarton) eingesetzt werden. Das zu transportierende Getränk enthält ja noch keine Kohlensäure, da diese erst inline, während dem Zapfvorgang zugeführt wird. Daher entsteht auch kein Druck und es wird kein druckfester Behälter benötigt. Da das Getränk erst während dem Zapfvorgang vollendet (karbonisiert) wird, kann man auch von einem Getränkevorprodukt im Premix Format sprechen.
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Das Ausschenken von schaumbildenden, CO2-haltigen Getränken erfolgt üblicherweise in Schankanlagen mit sogenannten Kompensator-Zapfhähnen. In diesen Hähnen befindet sich ein konischer Kompensator-Zapfen, der sich in einer dazu passenden Buchse befindet. Der Bediener des Zapfhahns, kann über einen Hebel, die Position des Kompensators verstellen. Dadurch verkleinert oder vergrößert er einen Ringspalt um den Kompensator, durch den dann mehr oder weniger Flüssigkeit pro Zeiteinheit strömt. Er regelt sozusagen die Fließgeschwindigkeit des Getränks, mit der dieses in das Glas strömt. Dies ist nötig, weil CO2-haltige Getränke in einem Druckbereich von ca 1.5 - 6.0 Bar gefördert werden. Je höher der CO2-Gehalt ist, desto höher ist auch der Förderdruck. Ein hoher Druck ist dabei nötig, damit es zu keiner Entbindung des CO2 bereits in der Schankleitung kommt. Diese Drücke würden jedoch eine zu große Fließgeschwindigkeit bewirken. Der Kompensator-Zapfen bewirkt also einen laminaren Druckabbau, bei dem es nur zu einem geringen oder zu keinem CO2-Austritt kommt. Schließlich geht es darum, das Getränk mit möglichst geringem CO2-Verlust und einer geringen Schaumentwicklung ins Glas zu befördern.
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Weitere Entwicklungen im Bereich der Inline-Begasung von Getränkevorprodukten erweiterten den Einsatzkreis auf andere Getränke- und Gassorten. So wird abgesehen von Stout-Bieren mittlerweile auch kalter Kaffee mit Stickstoff versetzt, siehe bezüglich Bier beispielsweise die europäische Patentanmeldung
EP 0 194 787 A1 (Guinness), bezüglich nitrogenisiertem Kaffee die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2017 001 151 A1 .
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Bei der Inline Karbonisierung ist auch eine Trennung zwischen den Prozessschritten „Gas-Eindosierung“ und „Bindung“ bekannt. So wird bereits in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 012 486 A1 eine Schankanlage beschrieben, bei der die Einmischung des CO
2 in die Schankanlage beabstandet von einem Binderohr erfolgt, in dem das CO
2 in das Getränkevorprodukt eingebunden wird bzw. in dem das Getränkevorprodukt mit dem CO
2 imprägniert wird.
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Mit geeigneten Gasdosiereinrichtungen für die separate Gaseindosierung zur Inline-Karbonisierung mit entfernter Gaseinbindung in das Getränkevorprodukt beschäftigen sich dagegen die deutschen Patentanmeldungen
DE 10 2010 012 175 A1 sowie
DE 10 2015 010 783 A1 . Die Schwierigkeit, der hier begegnet werden muss, liegt dabei darin, dass für Schankanlagen allgemein und bei Inline-Karbonisierung in speziellen Kolben- oder Membranförderpumpen verwendet werden, um das Getränk durch die Schankleitung zum Zapfhahn zu fördern. Diese Pumpen induzieren jedoch Druckstöße in die geförderte Flüssigkeit, die dann bei den eingesetzten Kompensator-Zapfhähnen zu unerwünschten Durchschlag-Effekten führen, die einen störungsfreien Zapfbertrieb sehr erschweren. Des Weiteren kann die Zapfgeschwindigkeit an zum Ausschank häufig verwendeten Kompensator-Zapfhähnen reguliert werden, so dass mal mehr, mal weniger große Volumeneinheiten pro Zeiteinheit fließen und die zur Aufrechterhaltung der Getränkequalität nötige proportionale Gaseindosierung schwierig ist und relativ aufwendige Ventilregelungen erforderlich sind.
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Zwar sind aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2017 005 461 U1 bereits Schankanlagen zur Nitrogenisierung (Zusetzen von Stickstoff) von Kaffee bekannt, bei denen die Gasdosierung ohne aufwendige Regelventile oder dergleichen auskommt. Im Vergleich zur Karbonisierung ist die Nitrogenisierung jedoch verhältnismäßig einfach, da es nur darum geht, die Gasblasen möglichst fein zu zerkleinern und homogen mit der Flüssigkeit zu vermischen. Das Gas selbst bindet sich dabei kaum in die Flüssigkeit. Dies ist in der physikalischen Eigenschaft von Stickstoff begründet. Es geht vielmehr hauptsächlich um den optischen Effekt, den die im Glas aufsteigenden Gasblasen incl. Schaumkrone erzeugen (Guinness Effekt). Für die Karbonisierung sind die bei der Nitrogenisierung eingesetzten Komponenten, insbesondere die Auslauftülle des Zapfhahnes nicht geeignet.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Inline-Karbonisierung von schaumbildenden Getränken insbesondere auf bestehenden Schankanlagen mit verteilter Gaseindosierung und Gaseinbindung möglichst einfach zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird durch einen Helixkompensator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, der an einen klassischen Stout-Zapfhahn mit den Merkmalen des Anspruchs 10 angebaut werden kann oder in Form eines Helixkompensators, welcher vor einem Kompensator-Zapfhahn mit den Merkmalen des Anspruchs 9 platzierbar ist. Bezüglich einer Schankanlage wird die Aufgabe mit einer Schankanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Der Erfinder hat erkannt, dass sich die bei der Beförderung eines Getränkes von Kolben-, Membran- oder anderen Pumpen in der Schankleitung induzierten Druckstöße wegkompensieren oder glätten lassen, wodurch sich auch höher karbonisierte Getränke wie beispielsweise zu Schaumwein aufkarbonisierter Wein, karbonisierte Alcopops, aber auch neuere Varianten wie beispielsweise karbonisierter Whiskey oder dergleichen im Inline-Karbonisierungsverfahren an einer bestehenden, ansonsten unveränderten Schankanlage ausschenken lassen.
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Hierzu wird ein Helixkompensator vorgeschlagen, welcher einen Schankleitungseinsatz aufweist, der eine längserstreckte, zylindrische oder konische Grundform hat, die zumindest abschnittsweise von einem schraubenförmig gewendelten Schraubengang mehrmals umlaufen wird, so dass der Schankleitungseinsatz in einem in eine Schankleitung eingesetzten Zustand die Schankleitung schraubenförmig verlängert und im Querschnitt auf den Querschnitt des gewendelten Schraubengangs verjüngt. Der Helixkompensator kann auch insgesamt aus dem vorstehend beschriebenen Schankleitungseinsatz bestehen.
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Die Erfindung lässt sich dabei so weiterbilden, dass zum Einen eine einfache und günstige Gasdosiertechnik eingesetzt wird und zum Anderen, dass bei einer aufwendigeren, mengenproportionalen Gasdosiertechnik das Zapfergebnis bei den weit verbreiteten Kompensator-Zapfhähnen deutlich verbessert wird und somit höhere CO2-Konzentrationen realisiert werden können.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung, wird ein Stout-Hahn vorgeschlagen, mit einer Auslauftülle und einem Helixkompensator, der als Schankleitungseinsatz ausgebildet und in der Zapfhahnauslauftülle aufgenommen ist. Stout-Hähne werden normalerweise nicht zum Zapfen von höher CO2-haltigen Getränken verwendet, da ihre Konstruktion nicht auf einen laminaren Druckabbau, wie bei einem Kompensator-Hahn ausgerichtet ist. Vielmehr wird in der herkömmlichen Auslauftülle eines Stout-Hahnes das Getränke durch eine Lochplatte gepresst, wobei es zum Austritt von bereits gelöstem CO2 kommt. Je nach CO2-Gehalt, kommt es dabei zu mehr oder weniger Schaumentwicklung, die aber beabsichtigt ist. Durch die Verwendung einer mit dem Helixkompensator versehenen Auslauftülle anstatt einer herkömmlichen Lochplatten-Auslauftülle, können nun aber auch höher CO2-haltige Getränke an einem Stout-Hahn gezapft werden.
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Die Auslauftülle ist dabei ein auf den Zapfhahnauslauf aufschraubbares, durchströmtes Bauelement, mit einem konusförmigen Durchlaufrohrabschnitt, in dem der Helixkompensator aufgenommen ist.
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Es wird daher gemäß des ersten Aspekts ein Helixkompensator in Form eines Einsatzes für eine Zapfhahnauslauftülle vorgeschlagen, welcher in eine Zapfhahnauslauftülle passt. Der Helixkompensator kann die Zapfhahnauslauftülle auch gleich mitumfassen und dann beispielsweise zum Anschrauben an den Zapfhahnauslass ausgebildet sein. Die konische Verjüngung des Einsatzes und der Innenwand der Auslauftülle verlaufen vorteilhaft parallel, so dass der Einsatz mit Stegen eines Schraubenganges bündig mit einer Innenwand der Auslauftülle abschießt. Der Auslauf des Stout-Hahnes verjüngt sich somit auf den Querschnitt des gewendelten Schraubenganges.
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Die damit erzeugte Querschnittsverengung der Schankleitung über eine gewisse Länge puffert, wie Versuche gezeigt haben, die durch die Pumpe induzierten Druckstöße ab und es erfolgt gleichzeitig ein effektiver Druckabbau, über entsprechende Reibungsverluste und Bremseffekte, ohne dass dabei scharfe Kanten die Laminarität der Strömung stören und damit zu einem Aufschäumen des Getränks führen würden. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn an den gewendelten Abschnitt auslaufseitig ein Abschnitt mit über den Umfang des Einsatzes verteilten Längsnuten mündet. Im eingesetzten Zustand wirken diese Längsnuten als Laminarisierungskanal, um so die im Schraubengang abgebremste, aber zu einer wirbel- bzw. strudelförmigen Bewegung angeregte Strömung zu einem gerade ins Glas laufenden Strahl zusammenzufassen. Die Laminarisierungskanäle münden ihrerseits in einen zylindrischen Auslaufrohrabschnitt der Auslauftülle.
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Der Helixkompensator kompensiert also in dieser Ausgestaltungsform Druckstöße von stromaufwärts befindlichen Pumpen und bewirkt gleichzeitig bei entsprechender Dimensionierung des Schraubenganges und der Laminarisierungskanäle einen Druckabbau mit einer entsprechenden Verlangsamung der Fließgeschwindigkeit auf das gewünschte Niveau. Die Fließgeschwindigkeit ist dabei am Stout-Zapfhahn nicht einstellbar, sondern ergibt sich aus der Geometrie des Helixkompensators, den Eigenschaften des Getränkes (Viskosität) und dem Pumpendruck. Er ermöglicht also das Zapfen von CO2-haltigen Getränken mit einer konstanten Geschwindigkeit, ohne die bei bisher hierfür verwendeten Kompensator-Zapfhähne verstellbare Zapfgeschwindigkeit.
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Dabei gelingt insgesamt nicht nur ein kostengünstiger Aufbau des Helixkompensators, sondern auch eine Anordnung der hierfür nötigen Länge der Querschnittsverengung auf geringem Raum, was insbesondere für Auftisch-Zapfgeräte, bei denen von der Pumpe bis zum Zapfhahn alle Bauteile der Schankanlage in einem gemeinsamen, kompakten und tragbaren Gehäuse untergebracht sind, besonders von Vorteil ist. Auch ist ein als Schankleitungseinsatz ausgebildeter Helixkompensator nach einem Magnetventil denkbar, an dem die Auslauftülle mit dem Helixkompensator direkt mit der Getränkeleitung ohne einen manuell zu bedienendem Hahn verbunden wird. Ebenso denkbar ist der Einsatz eines solchen Helixkompensators in Getränkezubereitungsautomaten (Vending Automaten), wo es um eine besonders kompakte Bauform der Auslauftülle geht, oder auch bei Sahnespendern, die auch CO2-haltige Getränke beinhalten könnten, die dann über eine Auslauftülle mit darin aufgenommenem Helixkompensator kontrolliert ausgegeben werden könnten.
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Die Vorteile der Ausgestaltung als Hahnauslauftülle mit Helixkompensator-Einsatz liegen dabei insbesondere in der leichten Austauschbarkeit und im einfachen An- und Abbau zu Reinigungszwecken. Weiterhin vorteilhaft befindet sich an der Hahnauslauftülle einlaufseitig ein Innengewinde, mit welchem die Auslauftülle an der gewünschten Stelle aufgeschraubt werden kann. Besonders vorteilhaft in Bezug auf den Zusammenbau und den Zusammenhalt ist es dabei, wenn sich der Innenbereich der Hahnauslauftülle und der darin aufgenommene Helixkompensator-Einsatz in Fließrichtung hin konisch verjüngen, so dass der Helixkompensator-Einsatz zum Zusammenbau lediglich in die Hahnauslauftülle eingesteckt werden muss und dort im aufgeschraubten Zustand schwerkraft- und strömungsbedingt fixiert wird. Weiterhin vorteilhaft ist der Helixkompensator-Einsatz auf der Einlaufseite so gestaltet, dass er dort den Einlauf der Flüssigkeitsströmung in den Schraubengang unterstützt und Verwirbelungen der Flüssigkeitsströmung beim Auftreffen auf die Einlaufseite des Helixkompensator-Einsatzs verhindert oder zumindest reduziert. Dazu könnte eine kugelkopfförmig oder bauchig zu einer Spitze zulaufende Oberfläche an der Einlaufseite des Schankleitungseinsatzes beitragen. Weiterhin vorteilhaft könnten dort eine Anzahl, z. B. ein radial verlaufende Querrille vorgesehen sein, die in den Schraubengang mündet und damit die Strömung in den Schraubengang leitet.
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Ein erfindungsgemäßer Stout-Zapfhahn mit einer insgesamt als Helixkompensator ausgebildeten Auslauftülle oder einen in der Auslauftülle anstatt der üblicherweise vorgesehenen Lochbleche aufgenommenen Helixkompensator ermöglicht also nun das Zapfen von CO2-haltigen, schaumbildenden Getränken mit einer konstanten unveränderbaren Fließgeschwindigkeit wie vorstehend erläutert.
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Die Vorteile eines solchen erfindungsgemäßen Stout-Hahnes mit Helixkompensator-Auslauftülle zeigen sich insbesondere im Betrieb an Auftisch-Zapfgeräten mit Inline-Karbonisierung. Die konstante Fließgeschwindigkeit des Getränks (Volumen pro Zeiteinheit), ermöglicht eine einfache Gas-Zudosierung ohne Regelung der dosierten Gasmenge in Abhängigkeit einer sich verändernden Getränke Fließgeschwindigkeit, wie dies ansonsten bei Kompensator-Zapfhähnen der Fall wäre. Die CO2-Zudosierung findet dabei parallel zur Aktivität der Getränke-Förderpumpe statt. Der CO2-Gas-Volumenstrom wird in seiner Fließgeschwindigkeit durch eine Drossel oder Düse auf ein sinnvolles Maß begrenzt. Der Flüssigkeits-Volumenstrom, sowie der Gas-Volumenstrom sind dabei aufeinander abgestimmt. Letztendlich ist das Druckniveau des Gases höher, als das Druckniveau der Flüssigkeit. Dies ist Voraussetzung, um die beiden Volumenströme zusammenzuführen. Durch die Druckpulsation der Förderpumpe, schwankt der Differenzdruck zwischen Gas und Flüssigkeit zwar etwas, womit auch die Gas-Zudosierung nicht völlig konstant abläuft. Im Durchschnitt über eine oder mehrere Pumpzyklen (z.B. 45 ml bei einer gängigen Doppelmembranpumpe) ist die Gasmenge jedoch konstant. Durch die der Gasdosierung nachfolgenden Mischgeometrie, wird diese punktuelle Über- bzw. Unterdosierung von CO2 ausgemittelt, so dass letztendlich am Zapfhahn ein homogenes Zapfereignis stattfindet und auch der CO2-Gehalt im Glas konstant ist.
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Durch die fehlende Verstellmöglichkeit der Getränke-Fließgeschwindigkeit und die damit fest vorgegebene Schankgeschwindigkeit wird somit im Zusammenspiel mit der Druckstoßkompensation durch den Helixkompensator eine fest voreingestellte Gaseindosierung beim Karbonisieren überhaupt erst möglich.
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Unter Einbau eines solchen Stout-Zapfhahns oder eines anderen, mit einem erfindungsgemäßen Helixkompensator in der Auslauftülle ausgestatteten Getränkeausgabevorrichtung lässt sich somit eine erfindungsgemäße Schankanlage, bzw. ein Auftisch-Zapfgerät mit Inline-Begasung (insbesondere Karbonisierung) zum Ausschank von CO2-haltigen (oder anderen Gasen) Getränken schaffen, die einen einfachen, kostengünstigen und robusten Aufbau aufweist.
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Die erfindungsgemäße Schankanlage, insbesondere ein Auftisch-Zapfgerät weist dazu einen an eine drucklose Getränkevorproduktquelle anschließbaren Schlauch auf, der von dort zu dem Auftisch-Zapfgeräten führt, ferner eine druckgasbetriebene oder elektrische Kolben-, Schwinganker oder Membranförderpumpe, um ein Getränkevorprodukt aus der drucklosen Getränkevorproduktquelle zu saugen und einen Volumenstrom durch den Schlauch zum Auftisch-Zapfgeräten zu erzeugen. Stromab der Pumpe weist das Auftisch-Zapfgeräten ferner eine Gasanschlussvorrichtung auf, um eine Gasquelle beispielsweise in Form einer Druckgasflasche mit Gasüberdruck an die Getränkeleitung anzuschließen. Stromab der Gasanschlussvorrichtung ist dabei ein als Abschnitt der Getränkeleitung ausgebildetes Binderohr vorgesehen, beispielsweise wie in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2008 012 486 A1 beschrieben, welches zwischen seiner Einlaufseite und seiner Auslaufseite einen Durchlaufrohrabschnitt aufweist, in dem eine Mischanordnung aufgenommen ist, die geeignet ist, von dem Gemisch aus dem Getränkevorprodukt und darin enthaltenen Gasblasen durchströmt zu werden und dabei die Gasblasen zu zerkleinern und das Gas in das Getränkevorprodukt einzubinden. Die Mischanordnung kann beispielsweise eine Mehrzahl strömungsmäßig in dem Durchlaufrohrabschnitt in Serie angeordnete Strahlreglereinsätze umfassen, wie dies in dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2017 005 461 U1 beschrieben ist.
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Weiterhin weist das erfindungsgemäße Auftisch-Zapfgeräten vorteilhaft eine beispielsweise als Durchlaufkühler ausgebildete Kühleinheit auf, die stromab des Binderohrs von der Getränkeleitung durchlaufen wird.
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Dabei kann aufgrund des hier vorgesehenen klassischen Stout-Zapfhahns mit Auslauftülle und darin aufgenommenem Helixkompensator oder einer anderweitigen Getränkeausgabevorrichtung mit Druckreduzieranordnung und Druckstoßpuffer die Gasanschlussvorrichtung ohne aufwendige Regeltechnik gestaltet werden, beispielsweise als eine über ein voreinstellbares Nadelventil in die Getränkeleitung mündende Gasanschlussleitung. Die Gasanschlussleitung kann mit einem entsprechenden Rückschlagventil ausgestattet sein, um die CO2-Quelle mit Gasüberdruck und mit Voreinstellung aber ohne Regelung auf einen konstanten Wert des Verhältnisses von Gas zu Flüssigkeitsvolumenstrom an die Getränkeleitung anzuschließen, sowie mit einem Magnetventil zum AUF und ZUschalten der Gasanschlussleitung im Ansprechen auf ein entsprechendes Steuersignal, welches beispielsweise über das Anspringen der Förderpumpe oder einem Druckabfall in der Getränkeleitung oder einer Druckluftleitung gesteuert sein kann, welche wiederum von der Steuerung in Gang gesetzt werden, wenn der Druck abfällt, also wenn der Zapfhahn geöffnet wird.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird der Helixkompensator als reines Druckstoßpuffer-Element verwendet. Anders als beim Helixkompensator gemäß des ersten Aspekts der Erfindung sollen mit diesem Bauteil hier lediglich Druckstöße in Getränkeleitungen, die durch Pumpen aller Art emittiert werden, abgepuffert werden, ohne dabei den eigentlichen Getränkefluss nennenswert zu behindern oder abzubremsen.
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Beim Einsatz von Membran-, Kolben-, Schwinganker- oder Peristaltikpumpen oder anderen Pumpenarten in Getränkeleitungen zum Fördern von Premix-Getränken oder auch von Konzentraten, werden regelmäßig Druckstöße emittiert. Diese können zu Problemen an der Ausgabe am Zapfhahn führen, wenn es sich um CO2-haltige Getränke handelt und derartige Druckstöße am Kompensator-Zapfhahn durchschlagen und zu einem Ausprusten oder starker Schaumentwicklung führen. Es ergeben sich aber auch Probleme für Druck- oder Durchflussmessungs-Sensoren, welche stromabwärts nach der Pumpe angebracht sein können. Die Druckstöße können zu einer Signalstörung führen, wodurch die gemessenen Drücke oder Durchflussmengen nicht mehr korrekt ermittelt werden. In Getränke- oder Gasdosiersystemen stellt dies ein großes Problem dar.
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Auch bei Inline-Karbonisier-Systemen mit mengenproportionaler Eindosierung des CO2-Gases, werden besagte Pumpentypen verwendet und folglich können auch hier entsprechende Druckstoß-Störungen am Auslauf des Kompensator Zapfhahns beobachtet werden, insbesondere bei höher karbonisierten Getränken.
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Der Erfinder hat erkannt, dass sich durch den Einsatz eines Helixkompensators als reinen Druckpuffer in Schankanlagen mit Inline-Karbonisier-Systemen die Druckstöße der Kolben- oder Membranpumpen wegkompensieren oder glätten lassen, so dass nun höher karbonisierte Getränke wie beispielsweise zu Schaumwein aufkarbonisierter Wein, karbonisierte Alcopops, aber auch neuere Varianten wie beispielsweise karbonisierter Whiskey (Highball Whiskey) oder dergleichen im Inline-Karbonisierungsverfahren ausgeschenkt werden können, ohne dass es zu einem Überschäumen im Glas beim Ausschankvorgang kommt.
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Gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung wird daher ein Helixkompensator der erfindungsgemäßen Art vorgeschlagen, welcher in die Getränkeleitung stromabwärts der Pumpe, aber stromauf des Zapfhahns eingesetzt wird. Bei Inline-Karbonisier-Systemen empfiehlt es sich, den Helixkompensator nach dem Durchströmen des Durchlaufkühlers (Kälteblock) zu platzieren, da sich erst an dieser Stelle das CO2 vollständig im Getränk auflöst.
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Der Helixkompensator gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung weist einen Schankleitungseinsatz auf oder besteht aus einem Schankleitungseinsatz, welcher in seiner Erscheinung an eine Schraube ohne Kopf erinnert. Die Grundform ist dabei zylindrisch und wird von einem schraubenförmig gewendelten Schraubengang umlaufen. Der Durchmesser der Helix ist dabei so bemessen, dass der Schankleitungseinsatz bündig in einen entsprechenden Getränkeschlauch oder ein Rohr eingesetzt werden kann, welche einen Abschnitt der Schankleitung bilden.
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Der Querschnitt des Schraubenganges ist dabei so gestaltet, dass die Abbremseffekte möglichst gering ausfallen und es aber dennoch zu dem gewünschten Druckstoßpuffereffekt kommt. Die eintreffenden Druckstöße im Getränk werden in dem Schraubengang in die Schlauch- oder Rohrwand umgeleitet. Die laminare Strömung des Getränkes wird dabei kaum gestört. Zwar wird das Getränk beim Durchströmen der Helix in Rotation versetzte, diese Rotationsbewegung ist aber nicht weiter störend. Nach einer gewissen Strecke, hört diese Rotation von alleine wieder auf, oder sie wird beim Auftreffen auf den Kompensator-Zapfhahn im Ringspalt vollständig abgebremst.
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Weiterhin wäre es denkbar, den Helixkompensator mit einem Durchlaufrohrabschnitt auszustatten, in dem der Schankleitungseinsatz aufgenommen ist. Das den Durchlaufrohrabschnitt enthaltende Bauteil kann dann einlauf- und auslaufseitig an entsprechende Schankleitungsabschnitte angekoppelt werden. Etwa einlaufseitig an die dem Zapfhahneinlauf vorgeordneten Getränkeleitung und auslaufseitig an den Zapfhahneinlauf.
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Des Weiteren wäre es auch denkbar, den Helixkompensator gemäß des zweiten Aspekts mit einem Stout-Hahn mit Helixkompensator-Auslauftülle zu kombinieren.
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Der vorgeordnete Helixkompensator würde dann eine Art Vorpuffer für den nachgeordneten Helixkompensator in der Auslauftülle darstellen.
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Durch geeignete Wahl der Geometrie des Helixkompensators (Querschnittsfläche und Länge des Schraubengangs) lassen sich Getränke Fließgeschwindigkeiten von 0,5 - 2,0 l/min einstellen.
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Als Material für den Helixkompensator gemäß beider Aspekte eignen sich dabei alle lebensmittelechten Materialien, also beispielsweise metallische Materialien, wie sie auch für Zapfhähne zum Einsatz kommen oder aber auch Kunststoffe, um besonders günstige Druckstoßpuffer-Bauteile herstellen zu können.
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Auch der Einsatz der Helixkompensator in Dosier- oder Mischsystemen mit den entsprechenden druckstoßemittierenden Pumpen ist dabei vorstellbar.
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Weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den anliegenden Darstellungen gezeigten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 zeigt eine als Auftisch-Zapfgerät ausgebildete Schankanlage mit Inline-Karbonisierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht des bei dem in 1 gezeigten Auftisch-Zapfgerätes eingesetzten Stout-Zapfhahns mit Helixkompensator in der Auslauftülle;
- 3 die in 2 gezeigte Auslauftülle mit Helixkompensator im Längsschnitt;
- 4a bis 4c den in der 3 gezeigten Helixkompensator in mehreren Ansichten;
- 5 Einzelheit V in 3;
- 6 einen Kompensator-Zapfhahn mit vorgeschaltetem Helixkompensator gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- 7 einen Helixkompensator, geeignet zum Vorschalten am in 6 gezeigten Kompensator-Zapfhahn;
- 8 einen Schankleitungseinsatz des in 7 gezeigten Helixkompensators;
- 9a und 9b Ansichten eines bei der in der 1 gezeigten Schankanlage verbauten Binderohrs.
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Zunächst wird Bezug genommen auf die 1, welche eine in einem gemeinsamen Gehäuse in Koffergröße aufgenommene Kompakt-Schankanlage mit Inline-Karbonisierung zeigt. Anstatt CO2 können prinzipiell auch andere Gase (z.B. Stickstoff) verwendet werden.
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Dieses Tisch-Zapfgerät weist dabei eine Membranförderpumpe 16 auf, welche über eine Saugleitung 13 an einen drucklosen Behälter 10 angeschlossen ist, welcher ein kohlensäureloses oder -armes Getränkevorprodukt enthält. Am Behälter 10 kann dazu eine entsprechende, fachnotorisch bekannte Kupplung vorgesehen sein und am freien Ende der Saugleitung 13 ein entsprechendes Gegenstück, um das Zapfgerät an den Behälter 10 an- bzw. davon abkoppeln zu können. Zum Betrieb der Membranförderpumpe 16 ist dabei ein Druckluftkompressor 17 vorgesehen, welcher die zum Betrieb der Membranförderpumpe 16 nötige Druckluft bereitstellt. Die Pumpe 16 könnte aber auch in einer elektrischen Variante ohne Druckluft eingesetzt werden.
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Stromab der Membranförderpumpe 16 mündet eine Gaszufuhrleitung 12 in den dortigen Schankleitungsabschnitt 14. Die Gaszufuhrleitung 12 ist dabei an ihrem freien Ende mit fachnotorisch bekannten Kupplungsmitteln zum Anschluss an eine CO2-Quelle, insbesondere eine Druckgasflasche ausgerüstet und führt durch ein voreinstellbares Nadelventil 20 oder eine entsprechend dimensionierte unverstellbare Düse, ein elektrisch betätigbares Sperrventil 21 und ein Rückschlagventil bei 14 in die insgesamt mit 13,14,15 bezeichnete Schankleitung. Das Eindüsen des zum Karbonisieren des Getränkevorprodukts nötigen CO2 erfolgt mit Überdruck und mit voreingestelltem Nadelventil 20 auf eine vorgegebene Menge Gas pro Flüssigkeitsmenge, ohne dass von der Membranförderpumpe 16 in dem Getränkevorproduktvolumenstrom induzierte Druckstöße hier Berücksichtigung finden. Am Ende der Schankleitung 13, 14, 15 befindet sich ein mit 11 bezeichneter Stout-Zapfhahn mit einer Helixkompensator-Auslauftülle 7. In der Auslauftülle wird die Fließgeschwindigkeit gedrosselt und gleichzeitig werden die von der Pumpe 16 erzeugten Druckstöße weggepuffert.
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Stromab und separat von der Gaseindosierung ist ein Binderohr 19 in die Schankleitung 13,14,15 integriert, in dem die Einbindung des CO2 in das Getränkevorprodukt erfolgt. Zum Lösen des Gases muss dabei eine möglichst große Oberfläche zur Verfügung gestellt werden, wie das bei dem in den 9a und 9b im Einzelnen gezeigten Binderohr 19 mittels mehrerer in Reihe geschalteter Strahlregler 30, wie sie an Wasserhähnen im Haushalt unter der Bezeichnung Perlatoren bekannt sind, verwirklicht wird.
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Das Binderohr 19 weist an einem offenen Ende einen Einlass für das Getränkevorprodukt und das aufzuimprägnierende bzw. einzubindende CO2 auf und am anderen Ende einen Auslass für das aus dem Getränkevorprodukt und dem eingebundenen CO2 erzeugte Getränk. Dem Einlass und dem Auslass sind dabei mehrere in einem Durchlaufabschnitt 31 in Reihe nacheinander angeordnete Wasserstrahl-Strahlreglereinsätze 30 so zwischengeordnet, dass die Strömung vom Einlass zum Auslass zwangsweise durch die Strahlreglereinsätze 30 hindurch erfolgen muss. Dazu sind die Strahlreglereinsätze 30 mit einem kreiszylindrischen Außenumfangsabschnitt jeweils in einen O-Ring 32 eingepresst, welcher wiederum ebenfalls in eine dafür vorgesehene Ringnut 33 am kreiszylindrischen Innenumfang des Durchlaufabschnitts 31 eingelegt ist. Zur Montage des Binderohrs 19 in die Schankleitung ist dabei einlassseitig ein mit einer Nut für eine Steckkupplung versehener Anschlussabschnitt 34 vorgesehen und auslassseitig ein mit einem Innengewinde versehener Anschlussabschnitt 35. Andere Anschlüsse wären jedoch denkbar. Das Gehäuse des Binderohrs 19 kann dabei als ganzes einstückiges Kunststoffbauteil gefertigt sein, in welches lediglich die O-Ringe 32 und die Strahlreglereinsätze 30 einzubringen sind.
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Stromab des Binderohrs 19 ist eine mit 23 angedeutete Kühleinheit vorgesehen, die in der Praxis als Durchlaufkühler mit einer mehreren Meter langen Kühlleitung ausgebildet sein kann und durch die die Schankleitung 13,14,15 geführt ist, um das nun kohlensäurehaltige Getränk auf Zapftemperatur herunterzukühlen. Gleichzeitig mit der Abkühlung findet auch eine CO2-Nachbindung statt. Ein an die Kühleinheit 23 anschließender Schankleitungsabschnitt 15 mündet in den Zapfhahn 11, welcher mit seiner am Zapfhahnauslass aufgesetzten Auslauftülle 7 den Abschluss der Schankleitung 13,14,15 bildet.
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In der Regel erfolgt im Binderohr 19 lediglich eine Vorbindung des CO2 und eine entsprechende Gasblasenzerkleinerung. Eine Nachbindung, also das Auflösen der noch ungebundenen CO2-Blasen im Getränk, erfolgt dann in den Kühlleitungen des Durchlaufkühlers 23. Aufgrund der Druckstöße der Pumpe 16 schwankt der Differenzdruck zwischen dem Druck der Flüssigkeit im Schankleitungsabschnitt 14 nach der Pumpe 16 und dem Gasdruck der Gaszufuhrleitung 12. Man kann somit davon ausgehen, dass auch der zugeführte Gasvolumenstrom im Verhältnis zum Flüssigkeitsstrom einer gewissen Schwankung unterliegt. Hier erfolgt im Binderohr 19 ebenfalls eine Vermischung und Angleichung der Mischungsverhältnisse.
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2 zeigt den Stout-Zapfhahn 11 mit einer Helixkompensator-Auslauftülle 7, welche an dem einlassseitigen Ende einen Innengewindeabschnitt 25 aufweist, mit dem diese auf ein Außengewinde 24 am Auslauf des Zapfhahns aufgeschraubt ist. Je nach Zapfhahn wären auch andere Befestigungsvarianten denkbar.
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3 zeigt die Helixkompensator-Auslauftülle 7 im Einzelnen. An das Innengewinde bzw. an den Gewinderohrabschnitt 25 stromab anschließend ist dabei ein Durchlaufrohrabschnitt 8 vorgesehen, der sich in Strömungsrichtung zum Auslauf hin konisch verjüngt und an den auslaufseitig ein Auslaufrohrabschnitt 9 mit innenzylindrischem Querschnitt anschließt. Im Durchlaufrohrabschnitt 8 ist dabei ein sich ebenfalls konisch verjüngender Schankleitungseinsatz 1 aufgenommen, der in den 4a bis 4c im Einzelnen gezeigt ist.
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Dort erkennt man, dass der Schankleitungseinsatz 1 der Helixkompensator-Zapfhahnauslauftülle 7 eine längserstreckte, konische Grundform aufweist und in einem umfangsseitigen Pufferabschnitt auf der dem Einlauf der Auslauftülle 7 zugewandten Seite von einem schraubenförmig gewendelten Schraubengang 2 mehrmals umlaufen wird. Auf der dem Auslauf der Auslauftülle 7 zugewandten Seite schließt ein Laminarisierungabschnitt an den Pufferabschnitt an, in dem mehrere Längsnuten 3 in die Umfangsoberfläche eingebracht sind, welche einenends in den Schraubengang münden und anderenends zum unteren Ende des Helixkompensators 1 führen. Auf der Oberseite, also dem Zapfhahn 2 zugewandten Seite des Helixkompensators 1 ist dabei eine in Radialrichtung verlaufende Quernut 4 in die quer zur Strömungsrichtung verlaufende Oberfläche eingebracht, welche dort in den Schraubengang 2 führt.
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Man erkennt insbesondere aus der 4b in Zusammenschau mit der 5, dass der vom Schraubengang 2 einerseits und der Innenwand des Durchlaufrohrabschnitts 8 andererseits begrenzte Strömungsdurchlass im Bereich des Schankleitungseinsatzes 1 in dem durch die Zapfhahnauslauftülle 7 gebildeten Schankleitungsabschnitt gegenüber dem Durchmesser Q, der dem Durchmesser des Zapfhahnauslasses entspricht, sehr klein ist, ebenso im Bereich der Längsnuten 3.
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Wird nun der Zapfhahn 11 geöffnet so trifft der Überdruckvolumenstrom in der Schankleitung 13,14,15 auf den durch die Auslauftülle 7 und den Schankleitungseinsatz 1 gebildeten Helixkompensator und wird dort in die im Verhältnis zum Zapfhahnauslass sehr engen Windungen des Schraubengangs 2 gedrückt, wodurch er aufgrund von Reibungsverlusten, die sich über die relativ große Länge des sich ja wendelförmig um den Grundkörper des Helixkompensators 1 herum erstreckenden Schraubengangs aufsummieren, an Überdruck verliert. Dabei werden gleichzeitig die Schwankungen im Druckniveau, die durch die Druckstöße der Pumpe 16 in den Getränkestrom induziert werden, geglättet. Da sich aufgrund der Schraubenform des gewendelten Schraubengangs 2 eine ebenfalls schrauben- bzw. strudelförmige Strömung einstellen würde, sind stromab des Schraubengangs 2 die Längsnuten 3 vorgesehen, um die Getränkeströmung wieder in eine senkrechte Bahn zum Auslauf der Zapfhahnauslauftülle 7 hin zu leiten, was durch den Auslaufrohrabschnitt 9 (3) noch unterstützt wird.
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Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines Druckstoßpuffer-Helixkompensators mit einem Schankleitungseinsatz 101, welcher im Zulauf eines klassischen Kompensator-Zapfhahns 111 mit veränderbarer Durchflussmenge eingesetzt ist. In der Abbildung ist der Schankleitungseinsatz 101 des Helixkompensators in einem Schlauchabschnitt 107 vor dem Einlauf des Kompensator-Zapfhahns 111 angebracht. Es wäre auch denkbar, ihn direkt in einer einlaufseitigen Tülle oder an einem Adapter zwischen Hahn und Schlauch zu platzieren. Der Schlauchabschnitt 107 ist dabei an seinem Auslauf auf der einlaufseitigen Tülle an einem Zapfhahn 111 aufgesteckt und kann dort beispielsweise mit einer Schlauchschelle fixiert sein oder auf andere fachnotorisch bekannte Art, wie dies auch für die Verbindung seines einlaufseitigen Endes mit dem dort anschließenden Schankleitungsabschnitt gilt.
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Der Kompensator-Zapfhahn 111 verfügt über einen Kompensator-Zapfen 103 der mit einem abgerundeten Ende konisch in einen mit seiner Spitze dem Zapfhahneinlauf zugewandten innenkonischen Bereich des Zapfhahneinlaufs ragt und dabei an seiner dem Zapfhahnauslauf zugewandten Seite im Zapfhahneinlauf montiert ist. Die Position des Kompensator-Zapfens kann dabei vom Zapfer verändert werden, wobei ein entsprechender Ringspalt vergrößert oder eben verkleinert wird. Durch die Ringspalt Vergrößerung steigt die Zapfgeschwindigkeit und sinkt umgekehrt bei einer Ringspalt Verkleinerung.
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Der im Schlauchabschnitt 107 aufgenommene Schankleitungseinsatz 101 des Helixkompensators bewirkt dabei ein Abpuffern von Druckstößen ohne ein nennenswertes Abbremsen des Getränkestroms.
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Der Helixkompensator ist in der 7 im Einzelnen gezeigt. Man erkennt den Schlauchabschnitt 107, in dem der Schankleitungseinsatz 101 so aufgenommen ist, dass sich zwischen der Innenwand des Schlauchabschnittes 107 und der mit dem Schraubengang 102 versehenen Umfangsoberfläche des Schankleitungseinsatzes 101 ein gegenüber dem Innenquerschnitt des Durchlaufschlauchabschnitts 107 kleiner Strömungskanal ausbildet.
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Die längserstreckte Grundform des Schankleitungseinsatzes 101 des Helixkompensators, welche über ihre ganze Länge von dem schraubenförmig gewendelten Schraubengang 102 mehrmals umlaufen wird, ist besonders gut in 8 zu sehen. Bei dem Schankleitungseinsatz 101 kann es sich um ein Kunststoffbauteil handeln.
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Abwandlungen und Modifikationen der gezeigten Ausführungsformen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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So wäre es beispielsweise denkbar, den in den 6 bis 8 gezeigten Helixkompensator mit einem Stout-Zaphahn, wie in 2 zu kombinieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/112892 A2 [0006]
- DE 10160397 A1 [0006]
- DE 102004021823 A1 [0006]
- DE 199851360 A1 [0006]
- US 6721742 B2 [0006]
- DE 10340024 B3 [0006]
- EP 0194787 A1 [0009]
- DE 102017001151 A1 [0009]
- DE 102008012486 A1 [0010, 0029]
- DE 102010012175 A1 [0011]
- DE 102015010783 A1 [0011]
- DE 202017005461 U1 [0012, 0029]