DE102020129077A1

DE102020129077A1 - Method and device for vacuum degassing of an aqueous product

Info

Publication number: DE102020129077A1
Application number: DE102020129077.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hans Scherer; Roland Feilner; Erwin Engel
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuumentgasung eines wässrigen Produkts, beispielsweise eines Getränks. Demnach wird das Produkt in Form eines zeitlich im Wesentlichen konstanten Volumenstroms über wenigstens eine Düse in einen Entgasungsbehälter eingesprüht, wobei der Volumenstrom durch maschinelles Zusammenführen eines frisch zugeführten Volumenstromanteils des Produkts und eines im Entgasungsbehälter aufgefangen und zurückgeführten Volumenstromanteils des Produkts gebildet wird. Der konstante Volumenstrom ermöglicht hierbei ein Einsprühen des Produkts bei einem optimalen Arbeitspunkt der zugehörigen Sprühdüsen und somit zugunsten einer optimierten Entgasungsqualität. Zudem lässt sich ein ruckartiges Zuschalten oder Wegschalten einzelner Düsen im Abhängigkeit des eingangsseitigen Volumenstroms und gegebenenfalls damit einhergehenden mechanische Beschädigungen vermeiden.A method and a device for vacuum degassing of an aqueous product, for example a beverage, are described. According to this, the product is sprayed into a degassing container in the form of a volume flow that is essentially constant over time via at least one nozzle, the volume flow being formed by mechanically combining a freshly supplied volume flow portion of the product and a volume flow portion of the product that is collected in the degassing container and returned. The constant volume flow enables the product to be sprayed in at an optimal working point of the associated spray nozzles and thus in favor of an optimized degassing quality. In addition, a jerky switching on or switching off of individual nozzles depending on the volume flow on the inlet side and possibly associated mechanical damage can be avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumentgasung eines wässrigen Produkts und eine Vorrichtung zur Vakuumentgasung gemäß dem Verfahren.The invention relates to a method for vacuum degassing of an aqueous product and a device for vacuum degassing according to the method.

Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuumentgasung gemäß dem in der 3 dargestellten Fließbild bekannt. Demnach umfasst die bekannte Vorrichtung 100 zur Vakuumentgasung eines wässrigen Produkts 101 einen Entgasungsbehälter 102, in den das Produkt 101 über einen ersten Düsenstock 103 und/oder einen zweiten Düsenstock 104 in eine erste Entgasungsstufe 105 eingesprüht wird. Das zu entgasende Produkt 101 wird aus einem Produktzulauf 106 über Absperrventile 107, 108 entweder nur dem ersten Düsenstock 103, nur dem zweiten Düsenstock 104 oder beiden Düsenstöcken parallel zugeleitet. Entgastes Produkt 101 wird in der ersten Entgasungsstufe 105 aufgefangen und mittels einer Pumpe 109 und einem dritten Düsenstock 110 in eine zweite Entgasungsstufe 111 des Entgasungsbehälters 102 eingesprüht. In der zweiten Entgasungsstufe 111 entgastes Produkt 101 wird an einer Trennwand 112 aufgestaut und kann an dieser zurück in die erste Entgasungsstufe 105 überlaufen.From the prior art is a method and a device for vacuum degassing according to the in 3 shown flow chart known. Accordingly, the known device 100 for vacuum degassing of an aqueous product 101 comprises a degassing container 102 into which the product 101 is sprayed via a first nozzle assembly 103 and/or a second nozzle assembly 104 in a first degassing stage 105. The product 101 to be degassed is fed from a product inlet 106 via shut-off valves 107, 108 either only to the first nozzle assembly 103, only to the second nozzle assembly 104 or to both nozzle assemblies in parallel. Degassed product 101 is collected in the first degassing stage 105 and sprayed into a second degassing stage 111 of the degassing container 102 by means of a pump 109 and a third nozzle assembly 110 . Product 101 degassed in the second degassing stage 111 is backed up at a dividing wall 112 and can overflow back into the first degassing stage 105 at this wall.

Die erste und zweite Entgasungsstufe 105, 111 werden über eine gemeinsame Absaugleitung 113 evakuiert und der dabei erzeugte Unterdruck beispielsweise mit einem in der Absaugleitung 113 vorhandenen Drucksensor 114 gemessen. Ferner kann der Entgasungsbehälter 102 über eine Strippgasleitung 115 und ein Ventil 116 mit einem Strippgas beaufschlagt werden, um die Entgasungsleistung des Entgasungsbehälters 102 zu verbessern. Das fertig entgaste Produkt 101 wird über eine Pumpe 117 aus der zweiten Entgasungsstufe 111 abgezogen.The first and second degassing stages 105, 111 are evacuated via a common suction line 113 and the negative pressure thereby generated is measured, for example, with a pressure sensor 114 present in the suction line 113. Furthermore, the degassing container 102 can be subjected to a stripping gas via a stripping gas line 115 and a valve 116 in order to improve the degassing capacity of the degassing container 102 . The finished degassed product 101 is drawn off from the second degassing stage 111 via a pump 117 .

Für eine effiziente Entgasung des Produkts 101 ist dieses durch Einsprühen in den Entgasungsbehälter 102 fein zu verteilen. Hierzu sind die Düsenstöcke 103, 104, 110 jeweils für einen bestimmten Volumenstrom und/oder eingangsseitigen Flüssigkeitsdruck ausgelegt. Für den ersten Düsenstock 103 ist beispielsweise eine Auslegung von einem Drittel des eingangsseitigen Volumenstroms bei Nennleistung üblich, für den zweiten Düsenstock 104 zwei Drittel. Durch wahlweises Zuschalten der einzelnen oder beiden Düsenstöcke 103, 104 ist somit ein optimales Einsprühen nur bei diesen diskreten Volumenströmen gegeben. Zwischen diesen Werten verschlechtert sich die Qualität des Einsprühens und damit die Entgasungsleistung. Unter Nennleistung kann hierbei die reguläre Betriebsleistung verstanden sein, für welche die Armaturen und Behälter der Vorrichtung ausgelegt sind. Überdies kann auch eine Überleistung von beispielsweise 110% bezogen auf die Betriebsleistung inbegriffen sein.For efficient degassing of the product 101, it must be finely distributed by spraying it into the degassing container 102. For this purpose, the nozzle assemblies 103, 104, 110 are each designed for a specific volume flow and/or liquid pressure on the inlet side. For the first nozzle assembly 103, for example, a design of one third of the volume flow on the inlet side at rated power is usual, for the second nozzle assembly 104 two thirds. By selectively switching on the individual or both nozzle assemblies 103, 104, optimal spraying is only given with these discrete volume flows. Between these values, the quality of the spraying deteriorates and with it the degassing performance. In this context, nominal output can be understood to mean the regular operating output for which the fittings and containers of the device are designed. In addition, an excess output of, for example, 110% based on the operating output can also be included.

Diese auslastungsabhängige Verschlechterung ist unerwünscht. Zudem verursacht das Zuschalten / Wegschalten einzelner Düsenstöcke 103, 104 durch die Absperrventile 107, 108 Druckschläge in den zugehörigen Leitungen mit der Gefahr mechanischer Schädigung.This load-dependent degradation is undesirable. In addition, the switching on/off of individual nozzle assemblies 103, 104 by the shut-off valves 107, 108 causes pressure surges in the associated lines with the risk of mechanical damage.

Es besteht somit der Bedarf für Verfahren und Vorrichtungen, die eine effiziente Entgasung bei unterschiedlich variierender Auslastung des Entgasungsbehälters und/oder mit geringerer mechanischer Belastung der eingangsseitigen Leitungen, Ventile und Düsen ermöglichen.There is therefore a need for methods and devices that enable efficient degassing with differently varying utilization of the degassing tank and/or with less mechanical stress on the inlet-side lines, valves and nozzles.

Zudem hat sich herausgestellt, dass sich die Entgasungseffizienz / Entgasungsleistung bei einer Strippgaszufuhr nicht zwangsläufig durch eine Erhöhung der Zufuhr verbessern lässt. Entgegen der allgemeinen Erwartung wurde stattdessen beobachtet, dass sich die Entgasung bei erhöhter Zufuhr des Strippgases sogar verschlechtern kann.In addition, it has been found that the degassing efficiency/degassing performance in the case of a stripping gas supply cannot necessarily be improved by increasing the supply. Contrary to general expectations, it was instead observed that degassing can even deteriorate with an increased supply of stripping gas.

Es besteht daher zudem Bedarf, das Strippen in Entgasungsbehältern zu optimieren.There is therefore also a need to optimize stripping in degassing vessels.

Wenigstens eine der genannten Aufgabenstellungen wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst.At least one of the stated tasks is solved with a method according to claim 1 and a device according to claim 11.

Das Verfahren dient demnach zur Vakuumentgasung eines wässrigen Produkts, insbesondere Wasser. Das Produkt wird als zeitlich im Wesentlichen konstant gehaltener Volumenstrom über wenigstens eine Düse in einen Entgasungsbehälter eingesprüht, wobei der Volumenstrom durch maschinelles Zusammenführen eines im Entgasungsbehälter aufgefangenen und zurückgeführten ersten Volumenstromanteils des Produkts und eines frisch zugeführten zweiten Volumenstromanteils des Produkts gebildet wird.Accordingly, the method is used for vacuum degassing of an aqueous product, in particular water. The product is sprayed into a degassing container as a volume flow that is kept essentially constant over time via at least one nozzle, with the volume flow being formed by mechanically combining a first volume flow portion of the product that is collected in the degassing container and returned and a freshly supplied second volume flow portion of the product.

Dadurch, dass der eingangsseitig zugeführte Volumenstrom zeitlich im Wesentlichen konstant gehalten wird, also beispielsweise über einen Zeitraum von wenigstens einer Stunde von einem Sollwert nicht mehr als 10% und insbesondere nicht mehr als 5% abweicht, sind mehrere wahlweise oder parallel betriebene Düsenstöcke und somit auch ein schlagartiges Zuschalten solcher Düsenstöcke entbehrlich. Das Produkt kann stattdessen durchweg über dieselbe Düsenanordnung / denselben Düsenstock in den Entgasungsbehälter eingesprüht werden.Due to the fact that the volume flow supplied on the inlet side is kept essentially constant over time, i.e. it does not deviate from a setpoint value by more than 10% and in particular by no more than 5% over a period of at least one hour, for example, several nozzle assemblies that are operated optionally or in parallel are possible and therefore also an abrupt switching on of such nozzle assemblies is unnecessary. The product can instead be consistently sprayed into the degassing tank via the same nozzle arrangement/nozzle assembly.

Die Düsenanordnung ist hinsichtlich ihres Arbeitspunkts an den im Wesentlichen konstanten eingangsseitigen Volumenstrom und/oder einen zugehörigen hydraulischen Eingangsdruck angepasst bzw. umgekehrt. Somit kann die Entgasungsqualität hinsichtlich des im Produkt verbleibenden Restgasgehalts unabhängig davon optimiert werden, wie groß der zweite Volumenstromanteil von frisch zugeführtem Produkt im laufenden Anlagenbetrieb aufgrund bestimmter Produktionsanforderungen gerade ist.With regard to its operating point, the nozzle arrangement is adapted to the essentially constant volume flow on the inlet side and/or an associated hydraulic inlet pressure, or vice versa. The degassing quality can thus be optimized with regard to the residual gas content remaining in the product, regardless of how large the second volume flow proportion of freshly supplied product is during ongoing plant operation due to specific production requirements.

Folglich lässt sich auch die Entgasungsleistung, also das pro Zeiteinheit unter Einhaltung eines erlaubten maximalen Restgasgehalts entgaste Volumen des Produkts variieren, ohne die Entgasungsqualität dadurch zu verschlechtern. Diese kann im Gegenteil durch die Rückführung des ersten Volumenstromanteils sogar verbessert werden, was zu einem zusätzlichen Qualitätspuffer im Produktionsbetrieb führt.Consequently, the degassing performance, ie the volume of the product degassed per unit of time while maintaining a permitted maximum residual gas content, can also be varied without thereby impairing the degassing quality. On the contrary, this can even be improved by returning the first volume flow portion, which leads to an additional quality buffer in production operations.

Beim ersten Volumenstromanteil von aus dem Entgasungsbehälter zurückgeführtem Produkt handelt es sich somit um bereits im Entgasungsbehälter entgastes Produkt, das durch nochmaliges Einsprühen in den Entgasungsbehälter zusätzlich entgast wird. Bei dem zweiten Volumenstromanteil von frisch zugeführtem Produkt handelt es sich dagegen um im Entgasungsbehälter noch nicht entgastes Produkt.The first volume flow portion of product returned from the degassing tank is therefore a product that has already been degassed in the degassing tank and is additionally degassed by spraying it again into the degassing tank. In contrast, the second volume flow portion of freshly supplied product is product that has not yet been degassed in the degassing container.

Vorzugsweise werden der erste und zweite Volumenstromanteil über die Eingänge eines graduell, also mit einer Vielzahl von Zwischenstellungen oder kontinuierlich regelbaren Dreiwege-Mischventils zum eingangsseitigen Volumenstrom zusammengeführt. Dieser wird dann vom Ausgang des Dreiwege-Mischventils direkt zur zugeordneten Düse / Düsenanordnung geleitet. Das heißt, an einem Eingang des Dreiwege-Mischventils wird aus dem Entgasungsbehälter zurückgeführtes Produkt und am anderen Eingang frisches Produkt bereitgestellt.The first and second volume flow components are preferably brought together via the inputs of a three-way mixing valve that can be regulated gradually, that is to say with a large number of intermediate positions or continuously, to form the volume flow on the input side. This is then routed from the outlet of the three-way mixing valve directly to the assigned nozzle/nozzle arrangement. This means that product returned from the degassing tank is provided at one input of the three-way mixing valve and fresh product is provided at the other input.

Dies ermöglicht eine einfache Regelung des Volumenstroms durch graduell komplementäres Öffnen und Schließen der beiden Eingänge des Dreiwege-Mischventils. Das heißt, beim graduellen Verstellen des Dreiwege-Mischventils öffnet sich der eine Eingang zunehmend, während sich der andere Eingang zunehmend schließt, und umgekehrt.This allows easy flow control by gradually opening and closing the two inputs of the three-way mixing valve in a complementary manner. This means that as the three-way mixing valve is gradually adjusted, one inlet opens progressively while the other inlet progressively closes, and vice versa.

Prinzipiell denkbar wären aber auch zwei separate Regelventile für das zurückgeführte und das frisch zugeführte Produkt, wobei die Regelventile dann ausgangsseitig miteinander zu verbinden sind und jeweils für sich genommen graduell verstellt werden können.In principle, however, two separate control valves for the returned product and the freshly supplied product would also be conceivable, with the control valves then having to be connected to one another on the outlet side and each being able to be gradually adjusted individually.

Vorzugsweise wird der eingangsseitige Volumenstrom unabhängig vom Verhältnis des ersten zum zweiten Volumenstromanteils vollständig durch die wenigstens eine Düse geleitet. Der eingangsseitige Volumenstrom wird somit über eine diesem unabhängig vom Verhältnis des ersten zum zweiten Volumenstromanteil im Entgasungsbetrieb fest zugeordnete Düsenanordnung in den Entgasungsbehälter eingesprüht. Das heißt, die Düsenanordnung wird im laufenden Anlagenbetrieb vorzugsweise nicht verändert.The volume flow on the inlet side is preferably conducted completely through the at least one nozzle, independently of the ratio of the first to the second volume flow component. The volume flow on the inlet side is thus sprayed into the degassing container via a nozzle arrangement permanently assigned to this independent of the ratio of the first to the second volume flow component in the degassing operation. This means that the nozzle arrangement is preferably not changed during ongoing system operation.

Der Volumenstrom kann somit präzise an einen Arbeitspunkt der Düsenanordnung angepasst werden bzw. umgekehrt, um das Produkt durchweg unter optimalen Bedingungen einzusprühen und so die Entgasungsqualität (den Restgasgehalt) und/oder Entgasungsleistung (das Produktvolumen pro Zeiteinheit) zu optimieren.The volume flow can thus be precisely adjusted to an operating point of the nozzle arrangement or vice versa in order to consistently spray the product under optimal conditions and thus optimize the degassing quality (the residual gas content) and/or the degassing performance (the product volume per unit of time).

Vorzugsweise wird ein vorgegebener eingangsseitiger Flüssigkeitsüberdruck an der Düse / den Düsen konstant gehalten, indem eine Förderleistung zur Rückführung des ersten Volumenstromanteils angepasst wird. Die Rückführung lässt sich vergleichsweise unproblematisch und flexibel verändern, um den Überdruck auch bei einer auslastungsabhängig schwankenden Zufuhr frischen Produkts, also des zweiten Volumenstromanteils, konstant zu halten. Sinkt beispielsweise der zweite Volumenstromanteil des Produkts aufgrund einer geringeren Anlagenauslastung (beispielsweise durch entsprechendes Verstellen des Dreiwege-Mischventils), so lässt sich der erste Volumenstromanteil durch Veränderung der Förderleistung gezielt anpassen, um den eingangsseitigen Zustrom des Produkts zur Düsenanordnung konstant zu halten. Als positiver Nebeneffekt steigt die Entgasungsqualität durch die Erhöhung des ersten Volumenstromanteils, da dann ein größerer Volumenstromanteil des Produkts mehrfach entgast wird.Preferably, a predetermined excess liquid pressure on the inlet side at the nozzle/nozzles is kept constant by adjusting a delivery capacity for returning the first volume flow portion. The recirculation can be changed relatively easily and flexibly in order to keep the overpressure constant even when the supply of fresh product, i.e. the second volume flow component, fluctuates depending on the workload. If, for example, the second part of the volume flow of the product falls due to a lower utilization of the system (e.g. by adjusting the three-way mixing valve accordingly), the first part of the volume flow can be specifically adjusted by changing the delivery rate in order to keep the inflow of the product to the nozzle arrangement constant on the inlet side. As a positive side effect, the degassing quality increases by increasing the first volume flow rate, since a larger volume flow rate of the product is then degassed several times.

Vorzugsweise entspricht der erste Volumenstromanteil mindestens der ausgangsseitigen Nennleistung des Entgasungsbehälters und/oder höchstens dem Doppelten der ausgangsseitigen Nennleistung. Dadurch kann ein aus dem Entgasungsbehälter ausgangsseitig (zur Weiterverarbeitung des Produkts) abgezogener Volumenstrom des Produkts flexibel verändert und der eingangsseitige Volumenstrom des Produkts durch dazu passende Rückführung des Produkts für unterschiedliche Auslastungszustände konstant gehalten werden. Anders gesagt, kann das Produkt unter Beibehaltung des eingangsseitig konstanten Volumenstroms flexibel im Kreis gefahren werden, um unterschiedliche ausgangsseitige Volumenströme bei Einhaltung einer geforderten Entgasungsqualität abzuziehen.The first volume flow component preferably corresponds to at least the output-side rated output of the degassing container and/or at most twice the output-side rated output. As a result, a volume flow of the product withdrawn from the degassing tank on the outlet side (for further processing of the product) can be flexibly changed and the volume flow of the product on the inlet side can be kept constant for different utilization states by suitable recirculation of the product. In other words, the product can be flexibly circulated while maintaining the constant volume flow on the inlet side in order to draw off different volume flows on the outlet side while maintaining a required degassing quality.

Vorzugsweise wird das Produkt in einer ersten Entgasungsstufe des Entgasungsbehälters aufgefangen und von dort anteilig in die erste Entgasungsstufe zurückgeführt und anteilig in eine zweite Entgasungsstufe des Entgasungsbehälters eingesprüht. Dies steigert die Flexibilität der Entgasung hinsichtlich unterschiedlicher Auslastungszustände bei gleichzeitiger Verbesserung der Entgasungsqualität.The product is preferably collected in a first degassing stage of the degassing container and from there is returned proportionately to the first degassing stage and proportionately sprayed into a second degassing stage of the degassing container. This increases the flexibility of the degassing with regard to different utilization states while at the same time improving the degassing quality.

Vorzugsweise wird das Produkt dann in der zweiten Entgasungsstufe aufgefangen und von dort teilweise in die erste Entgasungsstufe insbesondere über einen Füllstandüberlauf zurückgeführt. Dies ermöglicht zum einen eine flexible Anpassung der ausgangsseitigen Abgabe des Produkts aus der zweiten Entgasungsstufe und optimiert zudem die Entgasungsqualität des Produkts.The product is then preferably collected in the second degassing stage and from there partially returned to the first degassing stage, in particular via a level overflow. On the one hand, this enables flexible adjustment of the discharge of the product from the second degassing stage on the outlet side and also optimizes the degassing quality of the product.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass ein Überlauf des Produkts von der zweiten Entgasungsstufe in die erste Entgasungsstufe und eine anschließende anteilige Rückführung des Produkts zum erneuten Einsprühen in die erste Entgasungsstufe eine bessere Entgasungsqualität ermöglicht als ein ausschließlicher Umlauf des Produkts zwischen erster und zweiter Entgasungsstufe.Surprisingly, it turned out that an overflow of the product from the second degassing stage into the first degassing stage and a subsequent proportional return of the product for renewed spraying into the first degassing stage enables a better degassing quality than an exclusive circulation of the product between the first and second degassing stage.

Vorzugsweise entspricht der aus der ersten Entgasungsstufe abgezogene und in die zweite Entgasungsstufe geleitete Volumenstromanteil des Produkts wenigstens der ausgangsseitigen Nennleistung des Entgasungsbehälters und insbesondere wenigstens dem 1,1-Fachen der Nennleistung. Dadurch lässt sich die Abgabe des fertig entgasten Produkts aus der zweiten Entgasungsstufe flexibel an Produktionsbedingungen stromabwärts anpassen.The volume flow fraction of the product drawn off from the first degassing stage and conducted into the second degassing stage preferably corresponds to at least the nominal output of the degassing vessel on the outlet side and in particular to at least 1.1 times the nominal output. As a result, the delivery of the finished degassed product from the second degassing stage can be flexibly adapted to downstream production conditions.

Vorzugsweise wird der aus der ersten Entgasungsstufe abgezogene und von dort in die zweite Entgasungsstufe umlaufende Volumenstromanteil des Produkts im Wesentlichen konstant gehalten. Dies dient einer optimierten Entgasungsqualität in der zweiten Entgasungsstufe, da die in der zweiten Entgasungsstufe vorhandene Düse/ Düsenanordnung dann an einem vorgegebenen Arbeitspunkt betrieben werden, also von einem optimalen Volumenstrom durchströmt wird. Unter konstanten Bedingungen ist auch hier zu verstehen, dass der Volumenstrom / der anliegende hydraulische Eingangsdruck von einem Sollwert nicht mehr als 10% und insbesondere nicht mehr als 5% abweicht.The proportion of volume flow of the product which is drawn off from the first degassing stage and circulates from there into the second degassing stage is preferably kept essentially constant. This serves to optimize the degassing quality in the second degassing stage, since the nozzle/nozzle arrangement present in the second degassing stage is then operated at a predetermined operating point, ie has an optimal volume flow through it. Here, too, constant conditions should be understood to mean that the volume flow/the applied hydraulic inlet pressure deviates from a target value by no more than 10% and in particular no more than 5%.

Vorzugsweise leitet man ferner ein Strippgas in den Entgasungsbehälter derart ein, dass ein zur Entgasung vorgegebenes Vakuumniveau im Entgasungsbehälter trotz der Zufuhr des Strippgases nicht unterschritten wird. Beispielsweise wird die Zufuhr des Strippgas nur bis zu einen maximalen Volumenstrom erhöht, an dem ein im Entgasungsbehälter erzeugtes Vakuum bei gleichzeitig laufender Evakuierung / Absaugung gerade noch eingehalten werden kann, also gerade noch nicht aufgrund eines weiter steigender zunehmenden Volumenstroms des Strippgases zu sinken beginnt.Preferably, a stripping gas is also introduced into the degassing container in such a way that the vacuum level in the degassing container does not fall below a predetermined level for degassing, despite the supply of the stripping gas. For example, the supply of the stripping gas is only increased up to a maximum volume flow at which a vacuum generated in the degassing container can just about be maintained with simultaneous evacuation/suction, i.e. just not yet beginning to decrease due to a further increasing volume flow of the stripping gas.

Dadurch lässt sich vermeiden, dass die Zufuhr des Strippgases das im Entgasungsbehälter erzeugte Vakuum so stark schwächt, dass die Entgasungsqualität des fertig entgasten Produkts sinkt. Ergänzend oder alternativ kann ein entsprechender Schwellenwert für das Vakuum / den Druck im Entgasungsbehälter vorgegeben und mit entsprechenden Istwerten verglichen werden. Beispielsweise wird die Strippgaszufuhr an die Leistungsfähigkeit der den Entgasungsbehälter evakuierenden Absaugpumpe angepasst. Beispielsweise wird ein minimales Vakuumniveau im Sinne eines maximal zulässigen Drucks im Entgasungsbehälter festgelegt und laufend mittels eines Druckmessers beispielsweise in der zugehörigen Absaugleitung gemessen.This avoids the supply of stripping gas weakening the vacuum generated in the degassing tank to such an extent that the degassing quality of the finished degassed product decreases. In addition or as an alternative, a corresponding threshold value for the vacuum/the pressure in the degassing container can be specified and compared with corresponding actual values. For example, the supply of stripping gas is adapted to the performance of the suction pump evacuating the degassing tank. For example, a minimum vacuum level in the sense of a maximum permissible pressure in the degassing container is defined and continuously measured using a pressure gauge, for example in the associated suction line.

Die Strippgaszufuhr wird beispielsweise durch einen Durchflussbegrenzer regelungstechnisch so angepasst, dass ein Absinken des Vakuumniveaus, also ein Ansteigen des Drucks im Entgasungsbehälter, insbesondere bezüglich eines vorgegebenen Schwellenwerts, bei laufender Entgasung verhindert wird.The stripping gas feed is adjusted, for example, by means of a flow limiter in terms of control technology in such a way that a drop in the vacuum level, ie an increase in the pressure in the degassing container, in particular with regard to a predetermined threshold value, is prevented during ongoing degassing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform, kann das Strippgas in eine der eingangsseitigen Zuführleitungen der Vorrichtung, insbesondere zum einströmenden Produkt, zugegeben werden.According to a further embodiment, the stripping gas can be added to one of the inlet-side feed lines of the device, in particular to the inflowing product.

Die beschriebene Vorrichtung dient zur Vakuumentgasung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vorrichtung umfasst hierzu einen Entgasungsbehälter, wenigstens eine darin ausgebildete Düse zum Einsprühen eines eingangsseitigen Volumenstroms des Produkts in den Entgasungsbehälter, eine Pumpe und eine Rückführleitung jeweils zum Zurückführen von im Entgasungsbehälter aufgefangenem Produkt, eine Mischvorrichtung zum Zusammenführen des zurückgeführten Produkts und frisch zugeführten Produkts, um daraus den eingangsseitigen Volumenstrom zu bilden, und eine Regelung, die zum graduellen Regeln der Mischvorrichtung und/oder der Pumpe ausgebildet und derart programmiert ist, dass der eingangsseitige Volumenstrom unabhängig von den Volumenstromanteilen des zurückgeführten und des frisch zugeführten Produkts konstant gehalten werden kann. Damit lassen sich die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile erzielen.The device described is used for vacuum degassing according to the method according to the invention. For this purpose, the device comprises a degassing tank, at least one nozzle formed therein for spraying an inlet-side volume flow of the product into the degassing tank, a pump and a return line, each for returning product collected in the degassing tank, a mixing device for bringing the returned product and freshly supplied product together in order to to form the volume flow on the inlet side from this, and a controller that is designed for gradual regulation of the mixing device and/or the pump and is programmed in such a way that the volume flow on the inlet side can be kept constant independently of the volume flow components of the returned product and the freshly supplied product. The advantages described with regard to the method according to the invention can thus be achieved.

Vorzugsweise umschließt der Entgasungsbehälter eine Vakuumkammer, in der sowohl eine erste Entgasungsstufe mit wenigstens einer zugeordneten ersten Düse zum Einsprühen des Volumenstroms und mit einem zugeordneten ersten Produktsammelbereich angeordnet ist, als auch eine zweite Entgasungsstufe mit wenigstens einer zugeordneten zweiten Düse zum Einsprühen von in der ersten Stufe gesammelten Produkt und mit einem zugeordneten zweiten Produktsammelbereich. Der erste Produktsammelbereich ist über eine Rückführleitung mit der ersten Düse und über eine Umlaufleitung mit der zweiten Düse verbunden. Ferner ist zwischen den Produktsammelbereichen eine Trennwand für einen Produktüberlauf von der zweiten in die erste Entgasungsstufe ausgebildet. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung der Auslastung der Vorrichtung, also der Maschinenleistung, bei gegenüber einer einstufigen Entgasung verbesserten Entgasungsqualität.Preferably, the degassing container encloses a vacuum chamber in which both a first degassing stage with at least one added associated first nozzle for spraying in the volume flow and with an associated first product collection area, and a second degassing stage with at least one associated second nozzle for spraying in product collected in the first stage and with an associated second product collection area. The first product collection area is connected to the first nozzle via a return line and to the second nozzle via a circulation line. Furthermore, a dividing wall for a product overflow from the second to the first degassing stage is formed between the product collection areas. This enables a flexible adjustment of the utilization of the device, ie the machine output, with improved degassing quality compared to a single-stage degassing.

Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ferner eine Strippgasleitung mit einem regelbaren Durchflussbegrenzer und eine Absaugleitung für den Entgasungsbehälter mit einem zugeordneten Druckmesser. Die Regelung ist dann derart ausgebildet, dass die Strippgaszufuhr mittels des Durchflussbegrenzers in Abhängigkeit eines am Druckmesser anliegenden Vakuums / Drucks begrenzt und insbesondere maximiert werden kann, um ein vorgegebenes Vakuumniveau der Entgasung im Sinne eines maximal zulässigen Drucks trotz Strippgaszufuhr nicht zu unterschreiten. Dadurch lässt sich die Entgasungsqualität durch zusätzliches Strippen im Rahmen einer vorgegebenen Absaugleitung optimieren.Preferably, the device also includes a stripping gas line with an adjustable flow limiter and a suction line for the degassing container with an associated pressure gauge. The control is then designed in such a way that the stripping gas supply can be limited and, in particular, maximized by means of the flow limiter depending on a vacuum/pressure present at the pressure gauge, in order not to fall below a predetermined vacuum level of the degassing in terms of a maximum permissible pressure despite the stripping gas supply. As a result, the degassing quality can be optimized through additional stripping as part of a specified extraction line.

Vorzugsweise ist die Pumpe dann dazu ausgelegt, wenigstens das Dreifache der ausgangsseitigen Nennleistung des Entgasungsbehälters zu fördern. Dadurch können unterschiedliche Volumenströme in der Rückführleitung zur ersten Entgasungsstufe und in der Umlaufleitung zur zweiten Entgasungsstufe eingestellt werden, um die Düsen der ersten und zweiten Entgasungsstufe auch bei schwankender Zufuhr frischen Produkts und/oder schwankender Abnahme fertig entgasten Produkts im Wesentlichen im Bereich ihrer optimalen Arbeitspunkte, also bei optimalen Volumenströmen und/oder Eingangsdrücken bzw. Umlaufdrücken zu betreiben und dadurch eine geforderte Entgasungsqualität des Produkts bei unterschiedlichen Auslastungsgraden der Vorrichtung einzuhalten.The pump is then preferably designed to deliver at least three times the nominal output of the degassing container on the outlet side. As a result, different volume flows can be set in the return line to the first degassing stage and in the circulating line to the second degassing stage, so that the nozzles of the first and second degassing stages are essentially in the range of their optimum operating points, even with a fluctuating supply of fresh product and/or a fluctuating consumption of finished degassed product. ie to operate at optimal volume flows and/or inlet pressures or circulating pressures and thereby to maintain a required degassing quality of the product at different degrees of utilization of the device.

Die Vorrichtung gemäß wenigstens einer der voranstehend und/oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ist vorzugsweise Bestandteil einer Abfüllanlage mit einer Füllmaschine zur Abfüllung eines flüssigen Endprodukts, insbesondere eines Getränks, in Behälter, insbesondere in Flaschen.The device according to at least one of the embodiments described above and/or below is preferably part of a bottling plant with a filling machine for bottling a liquid end product, in particular a beverage, into containers, in particular into bottles.

Ebenso ist das Verfahren gemäß wenigstens einer der voranstehend und/oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen vorzugsweise Bestandteil eines Verfahrens zur Abfüllung eines flüssigen Endprodukts, insbesondere eines Getränks, in Behälter, insbesondere in Flaschen.Likewise, the method according to at least one of the embodiments described above and/or below is preferably part of a method for filling a liquid end product, in particular a beverage, into containers, in particular into bottles.

Das Endprodukt / Getränk ist dann entweder das entgaste Produkt oder enthält das entgaste Produkt und wenigstens eine weitere flüssige und/oder gasförmige Komponente, insbesondere einen Sirup und/oder CO₂.The end product/beverage is then either the degassed product or contains the degassed product and at least one other liquid and/or gaseous component, in particular a syrup and/or CO ₂ .

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:

1 ein Fließschema einer zweistufigen Ausführungsform der Vorrichtung;
2 ein Fließschema einer einstufigen Ausführungsform mit Strippgaszufuhr; und
3 ein Fließbild einer aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung.

Preferred embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:

1 a flow diagram of a two-stage embodiment of the device;
2 a flow diagram of a single-stage embodiment with stripping gas feed; and
3 a flow chart of a device known from the prior art.

Wie die 1 erkennen lässt, umfasst die Vorrichtung 1 zur Vakuumentgasung eines wässrigen Produkts 2 in einer bevorzugten zweistufigen Ausführungsform einen Entgasungsbehälter 3 mit einer darin angeordneten ersten Düsenanordnung 4 mit vorzugsweise mehreren Düsen 4a zum Einsprühen eines eingangsseitigen Volumenstroms VSE des Produkts 2 sowie eine erste Pumpe 5 und eine zugehörige Rückführleitung 6 zum Zurückführen von im Entgasungsbehälter 3 aufgefangenem Produkt 2 zum anteiligen Ausbilden des eingangsseitigen Volumenstroms VSE.As the 1 can be seen, the device 1 for vacuum degassing of an aqueous product 2 comprises in a preferred two-stage embodiment a degassing tank 3 with a first nozzle arrangement 4 arranged therein with preferably several nozzles 4a for spraying in an inlet-side volume flow VSE of the product 2 as well as a first pump 5 and an associated one Return line 6 for returning product 2 collected in the degassing container 3 to partially form the volumetric flow VSE on the inlet side.

Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine elektronisch regelbare Mischvorrichtung 7 zum additiven Zusammenführen eines in der Rückführleitung 6 zurückgeführten ersten Volumenstromanteils VSR des Produkts 2 und eines frisch zugeführten zweiten Volumenstromanteils VSF des Produkts 2 zum eingangsseitigen Volumenstrom VSE.The device 1 also includes an electronically controllable mixing device 7 for additively combining a first volume flow component VSR of the product 2 returned in the return line 6 and a freshly supplied second volume flow component VSF of the product 2 to form the input-side volume flow VSE.

Die Mischvorrichtung 7 ist zum graduellen Mischen ausgebildet, kann also stufenlos oder in eine Vielzahl von Zwischenstellungen auf prinzipiell bekannte Weise eingestellt werden.The mixing device 7 is designed for gradual mixing, so it can be set steplessly or in a large number of intermediate positions in a manner that is known in principle.

Die Mischvorrichtung 7 ist vorzugsweise als Dreiwege-Mischventil ausgebildet mit einem ersten Eingang 7a für den ersten Volumenstromanteil VSR, mit einem zweiten Eingang 7b für den zweiten Volumenstromanteil VSF und mit einem Ausgang 7c für den (bezüglich des Entgasungsbehälters 3) eingangsseitigen Volumenstrom VSE.The mixing device 7 is preferably designed as a three-way mixing valve with a first input 7a for the first volume flow component VSR, with a second input 7b for the second volume flow component VSF and with an output 7c for the volume flow VSE on the input side (relative to the degassing container 3).

Das Dreiwege-Mischventil schließt dann beim graduellen Öffnen des ersten Eingangs 7a den zweiten Eingang 7b komplementär und umgekehrt. Das Dreiwege-Mischventil ist stufenlos oder mit einer Vielzahl von Zwischenstellung zwischen vollständig geöffnetem ersten Eingang 7a und vollständig geschlossenem zweiten Eingang 7b und umgekehrter Stellung einstellbar.The three-way mixing valve then complementarily closes the second inlet 7b while gradually opening the first inlet 7a and vice versa. The three-way mixing valve is stepless or with a variety of intermediate positions between fully open first input 7a and fully closed second input 7b and reverse position adjustable.

Wie die 1 verdeutlicht, ist die Vorrichtung 1 vorzugsweise zweistufig aufgebaut mit einer ersten Entgasungsstufe 8 und einer zweiten Entgasungsstufe 9, die gasseitig durch eine vom Entgasungsbehälter 3 umschlossene Vakuumkammer 3a miteinander verbunden sind und bodenseitig an einer Trennwand 10 aneinandergrenzen.As the 1 makes clear, the device 1 is preferably constructed in two stages with a first degassing stage 8 and a second degassing stage 9, which are connected to one another on the gas side by a vacuum chamber 3a enclosed by the degassing container 3 and adjoin one another on the bottom at a partition 10.

Die Trennwand 10 dient dem Überlauf von in einem Produktsammelbereich 9a der zweiten Entgasungsstufe 9 aufgefangenem Produkt 2 in einen Produktsammelbereich 8a der ersten Entgasungsstufe 8. Der Überlauf ist in der 1 durch einen gewinkelten Pfeil schematisch angedeutet. Die Höhe der Trennwand 10 kann beispielsweise 20 bis 40 % der Höhe des Entgasungsbehälters 3 betragen.The partition wall 10 serves to overflow product 2 collected in a product collection area 9a of the second degassing stage 9 into a product collection area 8a of the first degassing stage 8. The overflow is in the 1 indicated schematically by an angled arrow. The height of the partition wall 10 can be 20 to 40% of the height of the degassing container 3, for example.

In der ersten Entgasungsstufe 8 aufgefangenes Produkt 2 wird aus dem zugehörigen Produktsammelbereich 8a über eine erste Ausgangsleitung 11 in Form eines ersten ausgangsseitigen Volumenstroms VSA1 von der ersten Pumpe 5 abgezogen.Product 2 collected in the first degassing stage 8 is withdrawn from the associated product collection area 8a via a first outlet line 11 in the form of a first volume flow VSA1 on the outlet side by the first pump 5 .

Der erste ausgangsseitige Volumenstrom VSA1 wird stromabwärts der ersten Pumpe 5 aufgeteilt und so einerseits über die Rückführleitung 6 und eine beispielsweise darin ausgebildete Drossel bzw. Rückschlagklappe 12 in Form des ersten Volumenstromanteils VSR wieder in die erste Entgasungsstufe 8 eingesprüht. Anderseits wird der erste ausgangsseitige Volumenstrom VSA1 auch anteilig in Form eines umlaufseitigen Volumenstromanteils VSU in die zweite Entgasungsstufe 9 eingesprüht, und zwar über eine Umlaufleitung 13 und eine davon gespeiste zweite Düsenanordnung 14 mit vorzugsweise mehreren Düsen 14a.The first volume flow VSA1 on the outlet side is divided downstream of the first pump 5 and is thus sprayed back into the first degassing stage 8 on the one hand via the return line 6 and a throttle or check valve 12 configured therein, for example, in the form of the first volume flow component VSR. On the other hand, the first volume flow VSA1 on the outlet side is also sprayed proportionately in the form of a volume flow portion VSU on the circulation side into the second degassing stage 9, specifically via a circulation line 13 and a second nozzle arrangement 14 fed therefrom, preferably with a plurality of nozzles 14a.

Fertig entgastes Produkt 2 kann aus dem Produktsammelbereich 9a der zweiten Entgasungsstufe 9 mittels einer zweiten Pumpe 15 in Form eines zweiten ausgangsseitigen Volumenstroms VSA2 abgezogen und der Weiterverarbeitung stromabwärts der Vorrichtung 1 zugeführt werden.Completely degassed product 2 can be drawn off from the product collection area 9a of the second degassing stage 9 by means of a second pump 15 in the form of a second volume flow VSA2 on the outlet side and fed to the further processing downstream of the device 1 .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Teil des mittels der zweiten Pumpe 15 abgezogenen Ausgangsstroms VSA2 erneut in den Entgasungsbehälter 3 zurückgeführt werden, um eine weitere, noch tiefere Entgasung des Produkts zu bewirken. Die Rückführung kann beispielsweise in die Umlaufleitung 13 erfolgen.According to a further embodiment, part of the output stream VSA2 drawn off by means of the second pump 15 can be fed back into the degassing tank 3 again in order to effect further, even deeper degassing of the product. The recirculation can take place, for example, in the circulating line 13 .

Schematisch angedeutet ist ferner eine Regelung 16 (mit wenigstens einer programmierbaren Regeleinheit) zur Regelung der Mischvorrichtung 7 in Abhängigkeit eines in der ersten Entgasungsstufe 8 gemessenen Füllstands FS des Produkts 2. Eine derartige Füllstandmessung ist prinzipiell bekannt und daher in der 1 lediglich schematisch angedeutet und daher nicht weiter beschrieben. Der Füllstand in der zweiten Entgasungsstufe ist durch den Überlauf an der Trennwand 10 vorgegeben.A control 16 (with at least one programmable control unit) for controlling the mixing device 7 as a function of a level FS of the product 2 measured in the first degassing stage 8 is also indicated schematically 1 only indicated schematically and therefore not described further. The fill level in the second degassing stage is determined by the overflow at the partition wall 10 .

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den eingangsseitigen Volumenstrom VSE im Wesentlichen konstant zu halten, und zwar unabhängig von seiner Zusammensetzung aus dem ersten Volumenstromanteil VSR (zurückgeführtes Produkt 2) und dem zweiten Volumenstromanteil VSF (frisch zugeführtes Produkt 2). Die Konstanz ist beispielsweise gegeben, wenn der eingangsseitige Volumenstrom VSE von einem vorgegebenen Sollwert über einen Zeitraum von wenigstens einer Stunde nicht mehr als 10% und insbesondere nicht mehr als 5% abweicht.The present invention is based on the idea of keeping the inlet-side volume flow VSE essentially constant, regardless of its composition from the first volume flow component VSR (returned product 2) and the second volume flow component VSF (freshly supplied product 2). Constancy is given, for example, when the volume flow VSE on the inlet side does not deviate from a specified desired value by more than 10% and in particular by no more than 5% over a period of at least one hour.

Somit kann die erste Düsenanordnung 4 durchweg im Bereich ihres optimalen Arbeitspunkts hinsichtlich des hindurchströmenden Volumenstroms VSE und des dabei am Eingang der Düsenanordnung 4 anliegenden hydraulischen Eingangsdrucks PE betrieben werden. Dies ermöglicht ein optimales Sprühbild des in die erste Entgasungsstufe 8 eingetragenen Produkts 2 zugunsten einer optimalen Entgasungsqualität im Sinne eines möglichst niedrigen Restgasgehalts.Thus, the first nozzle arrangement 4 can consistently be operated in the range of its optimal working point with regard to the volume flow VSE flowing through and the hydraulic inlet pressure PE present at the inlet of the nozzle arrangement 4 . This enables an optimal spray pattern of the product 2 introduced into the first degassing stage 8 in favor of an optimal degassing quality in terms of the lowest possible residual gas content.

Die Regelung 16 arbeitet dann beispielsweise so, dass sie den zweiten Volumenstromanteil VSF (frisch zugeführtes Produkt 2) mit Hilfe der Mischvorrichtung 7 derart eingestellt, dass der Füllstand FS des Produkts 2 in der ersten Entgasungsstufe 8 innerhalb eines geeigneten Bereichs bleibt, also unterhalb des Überlaufniveaus an der Trennwand 10 und ausreichend hoch für eine zuverlässige Förderung des ersten ausgangsseitigen Volumenstroms VSA1.The controller 16 then works, for example, in such a way that it sets the second volume flow component VSF (freshly supplied product 2) with the aid of the mixing device 7 in such a way that the fill level FS of the product 2 in the first degassing stage 8 remains within a suitable range, i.e. below the overflow level on the partition wall 10 and sufficiently high for a reliable promotion of the first volume flow VSA1 on the outlet side.

Die Regelung 16 kann dann den zweiten Volumenstromanteil VSR (aus der ersten Entgasungsstufe 8 zurückgeführtes Produkt 2) mittels der ersten Pumpe 5 und/oder der in der Rückführleitung 6 vorhandenen Drossel 12 so anpassen, dass sich bei der jeweiligen Stellung der Mischvorrichtung 7 an deren Ausgang 7c additiv der vorgegebene Volumenstrom VSE im Rahmen der zulässigen Abweichung von seinem Sollwert ergibt.The controller 16 can then adapt the second volume flow component VSR (product 2 returned from the first degassing stage 8) by means of the first pump 5 and/or the throttle 12 present in the return line 6 in such a way that the respective position of the mixing device 7 at its outlet 7c the specified volumetric flow VSE results additively within the permissible deviation from its setpoint.

Die Regelung 16 kann den eingangsseitigen Volumenstrom VSE mittels prinzipiell bekannter Durchflussmessung in der eingangsseitigen Zuleitung zwischen der Mischvorrichtung 7 und der ersten Düsenanordnung 4 im Sinne eines Istwerts laufend überwachen. Ebenso können die Volumenstromanteile VSR, VSF entsprechend überwacht werden und aus diesen additiv der eingangsseitige Volumenstrom VSE ermittelt werden.The controller 16 can continuously monitor the volumetric flow VSE on the inlet side by means of flow measurement, which is known in principle, in the inlet-side supply line between the mixing device 7 and the first nozzle arrangement 4 in the sense of an actual value. Likewise, the volume flow parts VSR, VSF are monitored accordingly and the input-side volume flow VSE is determined from these additively.

Die Vorrichtung 1 ist für eine produktseitige Nennleistung VSN im ordnungsgemäßen Dauerbetrieb ausgelegt, die zum Beispiel im Bereich zwischen 10 und 20 m³/h (des fertig entgasten Produkts 2) liegen kann und im Vergleich zu den nachfolgend genannten Relativwerten mit dem Wert 1 angenommen wird. Im beschriebenen Beispiel ist ein Dauerbetrieb mit einem Volumenstrom VSA2 zwischen 33% und 110% der Nennleistung VSN vorgesehen, in diesem Fall mit 5 bis 16,5 m³/h.The device 1 is designed for a product-side rated power VSN in proper continuous operation, which can be, for example, in the range between 10 and 20 m ³ /h (of the finished degassed product 2) and is assumed to have the value 1 in comparison to the relative values mentioned below . In the example described, continuous operation is provided with a volume flow VSA2 between 33% and 110% of the nominal power VSN, in this case with 5 to 16.5 m ³ /h.

Darauf bezogen beträgt der ausgangsseitig abgezogene Volumenstrom VSA2 des fertig entgasten Produkts 2 beispielsweise 0,33 bis 1,1. Der zweite Volumenstromanteil VSF, also der Volumenstromanteil des frisch zugeführten Produkts 2 kann beispielsweise 0,33 bis 1,1 betragen. Das heißt, frisches Produkt 2 kann gegebenenfalls mit bis zu 10%iger Überleistung zugeführt werden, gegebenenfalls kann bereits entgastes Produkt 2 in der Vorrichtung 1 aber auch ohne Zufuhr frischen Produkts 2 im Kreislauf gefahren werden.In relation to this, the volume flow VSA2 drawn off on the outlet side of the completely degassed product 2 is, for example, 0.33 to 1.1. The second volume flow component VSF, ie the volume flow component of the freshly supplied product 2, can be 0.33 to 1.1, for example. This means that fresh product 2 can optionally be supplied with up to 10% excess output, but optionally product 2 that has already been degassed can also be circulated in the device 1 without the supply of fresh product 2 .

Der der ersten Düsenanordnung 4 zugeführte eingangsseitige Volumenstrom VSE wird vorzugsweise mit dem 2,2-Fachen der Nennleistung VSN vorgegeben. Denkbar wäre aber auch ein Bereich von 2,1 bis 2,3 bezogen auf die Nennleistung VSN der Vorrichtung 1.The volumetric flow VSE supplied to the first nozzle arrangement 4 on the inlet side is preferably preset at 2.2 times the rated power VSN. However, a range from 2.1 to 2.3 based on the nominal power VSN of the device 1 would also be conceivable.

Die ersten Düsenanordnung 4 ist strömungstechnisch für den vorgegebenen eingangsseitigen Volumenstrom VSE ausgelegt, um bei diesem ein gewünschtes Sprühbild des Produkts 2 zu erzeugen.The first nozzle arrangement 4 is fluidically designed for the predetermined input-side volume flow VSE in order to generate a desired spray pattern of the product 2 in this.

Der umlaufseitige Volumenstrom VSU in die zweite Entgasungsstufe 9 wird vorzugsweise mit dem Wert 1,2 vorgegeben und im Betrieb der Vorrichtung 1 möglichst konstant gehalten. Dies dient dem Betrieb der zweiten Düsenanordnung 14 an einem entsprechenden Arbeitspunkt unter möglichst konstanten Bedingungen hinsichtlich des umlaufseitigen Volumenstroms VSU und eines dabei am Eingang der Düsenanordnung 14 anliegenden hydraulischen Umlaufdrucks PU.The volume flow VSU on the circulation side in the second degassing stage 9 is preferably preset with the value 1.2 and is kept as constant as possible during operation of the device 1 . This serves to operate the second nozzle arrangement 14 at a corresponding operating point under conditions that are as constant as possible with regard to the volume flow VSU on the circulation side and a hydraulic circulation pressure PU present at the inlet of the nozzle arrangement 14 .

Der erste Volumenstromanteil VSR (aus der ersten Entgasungsstufe 8 zurückgeführtes Produkt 2) beträgt vorzugsweise 1,1 bis 2,2 bezogen auf die normierte Nennleistung VSN.The first volume flow fraction VSR (product 2 returned from the first degassing stage 8) is preferably 1.1 to 2.2 based on the normalized rated output VSN.

Um den ersten Volumenstromanteil VSR und den umlaufseitigen Volumenstrom VSU bereitstellen zu können, ist die erste Pumpe 5 für einen ersten ausgangsseitigen Volumenstrom VSA1 von 2,3 bis 3,4 ausgelegt und liefert diesen beispielsweise bei einem Förderdruck von wenigstens 3 bar.In order to be able to provide the first volume flow component VSR and the volume flow VSU on the circulation side, the first pump 5 is designed for a first volume flow VSA1 on the outlet side of 2.3 to 3.4 and delivers this at a delivery pressure of at least 3 bar, for example.

Die ersten und zweiten Düsenanordnungen 4, 14 können prinzipiell in Form bekannter Düsenstöcke zum Einsprühen des Produkts 2 in die erste und zweite Entgasungsstufe 8, 9 ausgebildet sein. Die erste Düsenanordnung 14 ist dann vorzugsweise für das 2,2-Fache der Nennleistung VSN und der zweite Düsenstock 14 für das 1,2-Fache der Nennleistung VSN ausgelegt. Davon könnten diese Relativwerte aber auch beispielsweise um bis zu 20% und vorzugsweise um bis zu 10% abweichen.The first and second nozzle arrangements 4, 14 can in principle be designed in the form of known nozzle assemblies for spraying the product 2 into the first and second degassing stage 8, 9. The first nozzle arrangement 14 is then preferably designed for 2.2 times the rated output VSN and the second nozzle assembly 14 for 1.2 times the rated output VSN. However, these relative values could also deviate from this, for example, by up to 20% and preferably by up to 10%.

Hierbei ermöglicht die Mischvorrichtung 7 ein graduelles Anpassen der ersten und zweiten Volumenstromanteile VSR, VSE des eingangsseitigen Volumenstroms VSE, um diesen im Entgasungsbetrieb unter im Wesentlichen konstanten Bedingungen und kontinuierlich durch die erste Düsenanordnung 4 zu leiten, also ohne ruckartiges Zuschalten / Wegschalten einzelner Düsen 4a der ersten Entgasungsstufe 8.Here, the mixing device 7 enables a gradual adjustment of the first and second volume flow components VSR, VSE of the volume flow VSE on the inlet side, in order to guide it continuously through the first nozzle arrangement 4 under essentially constant conditions during degassing operation, i.e. without jerky switching on/off of individual nozzles 4a of the first degassing stage 8.

Die 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung 21 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die sich von der Vorrichtung 1 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass sie lediglich einstufig ausgebildet ist und ferner eine Strippgaszufuhr vorgesehen ist. Es werden daher soweit übereinstimmend dieselben Bezugszeichen in den 1 und 2 verwendet und zugehörige Strukturen und Funktionen nachfolgend nicht nochmals erläutert.the 2 shows a schematic of a device 21 according to a further preferred embodiment, which differs from the device 1 essentially only in that it is only designed in one stage and a stripping gas supply is also provided. It will therefore be the same reference numerals in the so far as consistent 1 and 2 used and associated structures and functions are not explained again below.

Die Strippgaszufuhr könnte bei der zweistufigen Vorrichtung 1 in gleicher Weise vorhanden sein, was in der 1 der Übersichtlichkeit halber aber nicht dargestellt ist.The stripping gas feed could be present in the two-stage device 1 in the same way, which is in the 1 but is not shown for the sake of clarity.

Wie die 2 erkennen lässt, entfallen bei der einstufigen Vorrichtung 21 die Trennwand 10, die Umlaufleitung 13, die zweite Düsenanordnung 14 und die zweite Pumpe 15. Entsprechend wird der erste ausgangsseitige Volumenstrom VSA1 bei der einstufigen Ausführungsform stromabwärts der ersten Pumpe 5 in den zurückzuführenden ersten Volumenstromanteil VSR und den zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stehenden zweiten Volumenstrom VSA2 des fertig entgasten Produkts 2 aufgeteilt. Dies kann in prinzipiell gleicher Weise erfolgen wie anhand der zweistufigen Vorrichtung 1 (dort anhand des umlaufseitigen Volumenstroms VSU) beschrieben wurde.As the 2 can be seen, the single-stage device 21 does not have the dividing wall 10, the circulating line 13, the second nozzle arrangement 14 and the second pump 15. Accordingly, in the single-stage embodiment, the first volume flow VSA1 on the outlet side is converted into the first volume flow component VSR and to be returned downstream of the first pump 5 the second volume flow VSA2 of the finished degassed product 2 available for further processing. In principle, this can be done in the same way as was described with reference to the two-stage device 1 (there with reference to the volume flow VSU on the circulation side).

Während die Volumenströme VSE, VSA2 und die Volumenstromanteile VSR, VSF bezogen auf die normierte Nennleistung VSN denjenigen der zweistufigen Ausführungsform entsprechen, reduziert sich der Arbeitsbereich der ersten Pumpe 5 bei der einstufigen Vorrichtung 21 dahingehend, dass ein erster ausgangsseitiger Volumenstrom VSA1 von 1,1 bis 3,3 bezogen auf die normierte Nennleistung VSN erzeugt werden muss. Auch in diesem Fall ist die Pumpe 5 für einen Förderdruck von wenigstens 3 bar ausgelegt.While the volume flows VSE, VSA2 and the volume flow portions VSR, VSF based on the normalized rated power VSN correspond to those of the two-stage embodiment, the working range of the first pump 5 in the single-stage device 21 is reduced to the effect that a first output-side volume flow VSA1 of 1.1 to 3.3 based on the normalized nominal power VSN must be generated. In this case, too, the pump 5 is designed for a delivery pressure of at least 3 bar.

Beispielhaft dargestellt ist in der 2 eine Strippgasleitung 22 mit einem darin ausgebildeten Durchflussbegrenzer 23 und eine Absaugleitung 24 mit einem darin messenden Drucksensor 25. Das durch die Strippgasleitung 22 eingeleitete Strippgas 26 ist schematisch durch einen Pfeil angedeutet, ebenso das mit Hilfe der Absaugleitung 24 im Entgasungsbehälter 3 erzeugte Vakuum 27.An example is shown in the 2 a stripping gas line 22 with a flow restrictor 23 formed therein and a suction line 24 with a pressure sensor 25 measuring therein. The stripping gas 26 introduced through the stripping gas line 22 is indicated schematically by an arrow, as is the vacuum 27 generated in the degassing container 3 with the aid of the suction line 24.

Der vom Drucksensor 25 gemessene Unterdruck in der Absaugleitung 24 wird dann beispielsweise von der Regelung 16 überwacht und der Durchflussbegrenzer 23 von der Regelung 16 so angesteuert, dass die Strippgaszufuhr maximiert wird, bis ein unerwünschter Druckanstieg am Drucksensor 25 und somit eine Verschlechterung des Vakuums 27 im Entgasungsbehälter 3 festgestellt wird.The negative pressure measured by the pressure sensor 25 in the suction line 24 is then monitored by the controller 16, for example, and the flow restrictor 23 is controlled by the controller 16 in such a way that the supply of stripping gas is maximized until an undesired pressure increase at the pressure sensor 25 and thus a deterioration in the vacuum 27 in the Degassing container 3 is detected.

Ist beispielsweise eine vorgegebene Minimalanforderung für das Vakuum 27 im Sinne eines Druckschwellenwerts und/oder eines zeitlichen Druckverlaufs auf der Basis der vom Drucksensor 25 gelieferten Messwerte nicht erfüllt, so wird die Zufuhr des Strippgases 26 von der Regelung 16 am Durchflussbegrenzer 23 soweit gedrosselt, bis die Mindestanforderung für das Vakuum 27 erfüllt ist.If, for example, a specified minimum requirement for the vacuum 27 in terms of a pressure threshold value and/or a pressure profile over time based on the measured values supplied by the pressure sensor 25 is not met, the supply of the stripping gas 26 is throttled by the controller 16 at the flow limiter 23 until the Minimum requirement for the vacuum 27 is met.

Dadurch lässt sich die Zugabe des Strippgases 26 optimieren, um die Entgasungsqualität zum einen durch die Zugabe des Strippgases 26 prinzipiell zu verbessern und zum anderen aber zu vermeiden, dass sich dadurch das Vakuum 27 so verschlechtert, dass die Entgasungsqualität insgesamt darunter leidet.This allows the addition of the stripping gas 26 to be optimized in order to fundamentally improve the degassing quality on the one hand through the addition of the stripping gas 26 and on the other hand to avoid the vacuum 27 deteriorating to such an extent that the degassing quality as a whole suffers as a result.

Die beschriebene Optimierung der Strippgaszufuhr kann ebenso bei zweistufigen Ausführungsformen zur Anwendung kommen, da die erste und zweite Entgasungsstufe 8, 9 gasseitig miteinander verbunden sind und somit im Wesentlichen identische Vakuumbedingungen und Strippgaskonzentrationen in der ersten und zweiten Entgasungsstufe 8, 9 vorliegen.The described optimization of the stripping gas feed can also be used in two-stage embodiments, since the first and second degassing stages 8, 9 are connected to one another on the gas side and therefore essentially identical vacuum conditions and stripping gas concentrations are present in the first and second degassing stages 8, 9.

Das Strippgas 26 könnte auch in die jeweils eingangsseitigen Produktleitungen der ersten und/oder zweiten Entgasungsstufe 8, 9 eingeleitet werden, beispielsweise in den Volumenstrom VSF, VSR, VSE und/oder VSU. Dies ist insbesondere ergänzend zur oben beschriebenen Zuführung des Strippgases 26 in den Gasraum der Vakuumkammer 3a denkbar.The stripping gas 26 could also be introduced into the respective input-side product lines of the first and/or second degassing stage 8, 9, for example into the volume flow VSF, VSR, VSE and/or VSU. This is particularly conceivable in addition to the above-described feeding of the stripping gas 26 into the gas space of the vacuum chamber 3a.

Mit zweistufigen Ausführungsformen kann generell ein niedrigerer Restgasgehalt im Produkt 2 erzielt werden. Hierbei hat es sich aber in überraschender Weise herausgestellt, dass die anteilige Rückführung von in der ersten Entgasungsstufe 8 entgastem Produkt 2 in die erste Entgasungsstufe 8 und der lediglich anteilige Umlauf des in der ersten Entgasungsstufe 8 entgasten Produkts 2 in die zweite Entgasungsstufe 9 niedrigere Restgaswerte im Produkt 2 ermöglicht, als ein ausschließlicher Umlauf des in der ersten Entgasungsstufe 8 entgasten Produkts in die zweite Entgasungsstufe 9 (und anschließendem Produktüberlauf von der zweiten in die erste Entgasungsstufe). Somit ist neben einem flexibleren Anlagenbetrieb hinsichtlich der Zuführung frischen Produkts 2 und des ausgangsseitigen Bedarfs für fertig entgastes Produkt 2 auch eine effizientere Entgasung im Sinne niedrigerer Restgasgehalte im Produkt 2 und höherer Nennleistungen VSN bei einer bestimmten Entgasungsqualität möglich.A lower residual gas content in product 2 can generally be achieved with two-stage embodiments. However, it has surprisingly turned out that the proportionate return of product 2 degassed in the first degassing stage 8 to the first degassing stage 8 and the only proportionate circulation of the product 2 degassed in the first degassing stage 8 to the second degassing stage 9 results in lower residual gas values in the Product 2 allows as an exclusive circulation of the product degassed in the first degassing stage 8 to the second degassing stage 9 (and subsequent product overflow from the second to the first degassing stage). Thus, in addition to more flexible plant operation with regard to the supply of fresh product 2 and the output-side requirement for finished degassed product 2, more efficient degassing in terms of lower residual gas contents in product 2 and higher nominal power VSN with a specific degassing quality is possible.

Die beschriebene zweistufige Entgasung eignet sich beispielsweise für die Bereitstellung von Wasser mit besonders niedrigen Restsauerstoffkonzentrationen für die Ausmischung von Säften, Biermischgetränken und für sogenanntes High-Gravity-Beer-Blending. Die beschriebene einstufige Entgasung eignet sich beispielsweise für die Herstellung von entgastem Wasser für die Ausmischung von karbonisierten Softdrinks oder dergleichen.The two-stage degassing described is suitable, for example, for providing water with particularly low residual oxygen concentrations for mixing juices, mixed beer drinks and for so-called high-gravity beer blending. The single-stage degassing described is suitable, for example, for the production of degassed water for mixing carbonated soft drinks or the like.

Unter dem wässrigen Produkt 2 ist generell eine wässrige Lösung zu verstehen, insbesondere ein Getränk, ein pharmazeutisches Produkt, ein entsprechendes Zwischenprodukt oder dergleichen.The aqueous product 2 is generally understood to be an aqueous solution, in particular a drink, a pharmaceutical product, a corresponding intermediate product or the like.

Claims

Method for vacuum degassing of an aqueous product (2), wherein the product is sprayed into a degassing container (3) in the form of a volume flow (VSE) that is kept essentially constant over time via at least one nozzle (4a), and wherein the volume flow is generated by mechanically combining an im Degassing tank collected and recycled first volume flow portion (VSR) of the product and a freshly supplied second volume flow portion (VSF) of the product is formed.

procedure after claim 1 , the first and second volume flow components (VSR, VSF) being combined via the inputs (7a, 7b) of a gradually controllable three-way mixing valve to form the volume flow (VSE).

procedure after claim 1 or 2 , where the volumetric flow (VSE) is independent of the ratio of the first to the second volumetric flow component (VSR, VSF) is passed completely through the nozzle/nozzles (4a).

procedure after claim 3 , a predetermined hydraulic inlet pressure (PE) at the nozzle/nozzles (4a) being kept constant by adjusting a delivery rate for returning the first volume flow portion (VSR).

Method according to at least one of the preceding claims, in which the first volume flow component (VSR) corresponds at least to the rated output (VSN) of the degassing container (3) on the output side and/or at most twice the rated output on the output side.

Method according to at least one of the preceding claims, in which the product (2) is collected in a first degassing stage (8) of the degassing container (3) and from there it is returned proportionately to the first degassing stage and proportionately sprayed into a second degassing stage (9) of the degassing container.

procedure after claim 6 , the product being collected in the second degassing stage (9) and from there being partially returned to the first degassing stage (8) by means of a product overflow via a partition (10).

procedure after claim 6 or 7 , wherein the volume flow (VSU) of the product drawn off from the first degassing stage (8) and conducted into the second degassing stage (9) corresponds at least to the nominal output (VSN) of the degassing container (3) on the outlet side and in particular to at least 1.1 times the nominal output .

Method according to at least one of Claims 6 until 8th , wherein the volume flow (VSU) of the product (2) taken off from the first degassing stage (8) and conducted into the second degassing stage (9) is kept essentially constant.

Method according to at least one of the preceding claims, in which a stripping gas (26) is also fed into the degassing container (3) in such a way that a minimum requirement specified for degassing for the vacuum (27) generated in the degassing container (3) in terms of a specified pressure threshold value and/or or the pressure profile over time is not undershot despite the supply of the stripping gas.

Device (1, 21) for vacuum degassing according to the method according to at least one of the preceding claims, comprising: a degassing container (3); at least one nozzle (4a) formed therein for spraying in a volume flow (VSE) of the product (2); a pump (5) and a return line (6) each for returning product collected in the degassing tank; a mixing device (7) for combining the returned product with freshly supplied product to the volume flow; and with a controller (16), which is designed and programmed for gradually controlling the mixing device and/or the pump, to keep the volume flow (VSE) constant, independently of the volume flow components (VSR, VSF) of the returned and freshly supplied product that form it.

device after claim 11 , the degassing container (3) enclosing a vacuum chamber (3a) in which both a first degassing stage (8) with at least one associated first nozzle (4a) for spraying in the volume flow (VSE) and with an associated first product collection area (8a) and a second degassing stage (9) with at least one associated second nozzle (14a) for spraying in product (2) collected in the first stage and with an associated second product collection area (9a), the first product collection area being connected via the return line (6). the first nozzle (4a) and is connected to the second nozzle (14a) via a circulation line (13), and wherein a partition (10) for a product overflow from the second to the first degassing stage is formed between the product collecting areas.

device after claim 11 or 12 , further comprising a stripping gas line (22) with an adjustable flow limiter (23) and a suction line (24) for the degassing container (3) with an associated pressure gauge (25), the controller (16) being designed to control the stripping gas supply by means of the flow limiter as a function of a negative pressure applied to the pressure gauge and in particular to maximize it in such a way that a predetermined vacuum level of the degassing is not undershot despite the supply of stripping gas.

Device according to at least one of Claims 11 until 13 , wherein the pump (5) is designed to deliver at least three times the nominal output (VSN) of the degassing container (3) on the output side.

Filling plant with the device according to at least one of Claims 11 until 14 and furthermore with a filling machine for filling a liquid end product, in particular a beverage, which is either the degassed product (2) or the degassed product and at least one other liquid and/or contains gaseous components, in particular a syrup and/or CO ₂ .