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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen und Abfüllen
kohlensäurehaltiger Getränke Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Herstellen kohlensäurehaltiger Getränke aus Wasser und Säften, Sirup
oder anderen Konzentraten, wobei die Komponenten vor dem Abfüllen vereinigt werden
und entlüftet, entkeimt und gekühlt sein können.
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Es ist bekannt, zunächst den Sirup oder Saft in abgemessener Menge
in die Flasche einzufüllen und darauf kohlensäurehaltiges Wasser zu schichten. Die
Schichtung muß hierbei sehr vorsichtig bewirkt werden, weil andernfalls nach dem
Entlasten und Abziehen der Flasche vom Füllorgan ein starkes Aufschäumen eintritt.
Das Mischen von Konzentraten mit kohlensäurehaltigem Wasser geht nämlich mit einer
Verminderung des Gaslösevermögens einher. Im Gegensatz dazu führt ruhige L7berschichtung
nicht zur Schaumbildung. Nach dem Verschließen der überschichteten Flaschen muß
aber der Flascheninhalt durch Schütteln oder Wenden der Flaschen homogenisiert werden,
wozu ein besonderer Apparat erforderlich ist. Das ganze Füllverfahren ist umständ-1ich,
leistungsmäßig begrenzt, und die Apparate sind teuer und kompliziert.
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Es ist auch bekannt, kohlensäurehaltige Getränke im Durchflußverfahren
.herzustellen und sie unmittelbar darauf in einem Füller in Flaschen abzufüllen.
Zur Verwendung gelangt Wasser, das zuvor sterilisiert sein kann. Ebenfalls ist es
bekannt, das Wasser vor seiner Weiterverarbeitung in einem besonderen Gefäß von
der gelösten Luft durch Entgasen zu befreien, was entweder durch Einwirkung von
Unterdruck oder durch Erhitzen, zum Teil kombiniert mit einer Sterilisierung, erfolgen
kann.
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Es ist auch bekannt, Entgasungs- und Begasungsvorrichtungen einschließlich
aller Armaturen, Pumpen und Regelvorrichtungen in ein und demselben Gestell anzuordnen.
Das Gerät kann in diesem Falle an einem beliebigen Ort aufgestellt werden, und an
den vorgesehenen Stutzen brauchen nur noch die Leitungen für Gase, Flüssigkeiten
und Strom sowie Kältemittel angeschlossen zu werden.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, zur Bereitung von Limonaden usw.
aus Wasser und Säften, Sirup oder anderen Konzentraten beide Komponenten außerhalb
des Gefäßes zu vermischen.
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Dieses Verfahren war bisher nur zur Bereitung von Limonaden unmittelbar
vor dem Genuß, also unmittelbar vor dem Abfüllen der Limonade in Trinkgefäße, z.
B. in Münzautomaten, anwendbar. Dabei tritt vor dem Konsum des Getränkes in jedem
Falle ein Aufschäumen, verbunden mit erheblichem Kohlensäureverlust, auf, denn des
Getränk ist nach dem Vermischen des kohlensäurehaltigen Wassers mit Sirup zumeist
hoch übersättigt und gibt, sobald es nicht mehr unter entsprechend hohem Gegendruck
steht, die überschüssige Kohlensäure nach außen ab.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, in einem Kohlendioxydgas enthaltenden
Druckgefäß Wasser und Sirup zu mischen, beides mit Kohlensäure anzureichern und
dabei gleichzeitig zu kühlen. Hierbei wird jedoch ein erheblicher Teil des Reaktionsraumes
für den Mischvorgang benötigt. Die Mischung wird teilweise uneinheitlich und trotz
hohem apparativem Aufwand oftmals nicht vollkommen einheitlich gesättigt, so daß
Kohlensäuregehalt und Saftkonzentration schwanken können.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das Wasser mit dem Sirup im ungekühlten
Zustand miteinander zu vermischen und diese Flüssigkeitsmischung unter erhöhtem
Druck in CO.-Atmosphäre zu kühlen und gleichzeitig zu sättigen. Nach diesem Verfahren
gelangt in den Behälter, in dem die Flüssigkeit gekühlt und gesättigt wird, bereits
die fertige Mischung, die auch Fruchtfleischbestandteile, in jedem Falle aber Zucker,
enthält. Das Reinigen der Vorrichtung erfordert einen Ausbau aller mit dem Saft
in Berührung kommenden Teile. Die Reinigung sollte öfter erfolgen, zumal wenn verschiedene
Saft- und Limonadensorten nacheinander bereitet werden.
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Um diese Nachteile der bekannten und bereits vorgeschlagenen Einrichtungen
zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß dem gekühlten, mit C02
angereicherten, strömenden Wasser im vorbestimmten Mischungsverhältnis Säfte zudosiert
und das Gemisch unter Druck dem Füller zugeleitet
und dort unter
Gegendruck in Flaschen gefüllt und diese anschließend in bekannter Weise verschlossen
werden. Das Zudosieren der Säfte zu der strömenden Flüssigkeit erfolgt also bereits
unter Gegendruck. In der angeschlossenen Druckleitung für das Flüssigkeitsgemisch
wird dieser Druck beibehalten, und die Entlastung des Flüssigkeitsgemisches von
diesem Gegendruck erfolgt erst in den Flaschen nach bereits vollendeter Abfüllung
im Gegendruckfüller. Alle diejenigen Teile der Herstellungsanlage, die nur mit Wasser
in Berührung kommen, müssen nur verhältnismäßig selten gereinigt werden. Da der
Saft dem Wasser erst hinter der Sättigungseinrichtung zugegeben wird, muß auch das
Gefäß zum Sättigen und Kühlen des strömenden Wassers, nicht häufig gereinigt werden;
ein öfterer Ausbau der Innenteile dieses Apparates kann also unterbleiben. Dieser
Vorteil macht sich besonders. stark bei der Herstellung verschiedener Limonadensorten
bemerkbar, denn gemäß der Erfindung kann nunmehr ohne große Zwischenunterbrechung
und Reinigung der Anlage von einer Saftart auf die andere umgestellt werden.
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Bei Getränken mit außergewöhnlich hoher C 02 Vorsättigung oder verhältnismäßig
geringer Vorkühläng des Wassers, oder soweit Säfte mit sehr hoher Konzentration
in größeren Mengen zugegeben werden, wird gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen,
daß nach dem Sättigen des Wassers mit C 02 und vor dem Zudosieren des Saftes die
Temperatur des Wassers weiter erniedrigt wird. Das Bindungsvermögen für Kohlensäure
wird dadurch vor dem Zusetzen des Saftes erhöht, so daß die spätere Abfüllung ruhiger
verläuft. An Stelle einer Temperaturerniedrigung oder gleichzeitig mit dieser kann
in entsprechender Weise nach dem Sättigen des Wassers mit C 09 und vor dem Zudosieren
des Saftes der Druck des Wassers weiter erhöht werden. Zu einer weiteren Beruhigung
der Abfüllung besonders bei hoch karbonisierten, -stark konzentrierten Getränkemischungen
kann gemäß der Erfindung weiter die Temperatur des Wasser-Saft-Gemisches nochmals
vor dem Abfüllen erniedrigt und/oder der Druck des Wasser-Saft-Gemisches und damit
der Füller-Gegendruck entsprechend erhöht werden.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß die Säfte vor dem
Zudosieren auf eine Temperatur heruntergekühlt werden, die etwa 1 bis 2'° C unter
der Temperatur des C 02=haltigen Wassers liegt. Auch dies dient zusammen mit den
anderen Maßnahmen dazu, eine ruhige Mischung des Saftes mit dem strömenden, karbonisierten
Wasser zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß verschiedene Saftsorten
bevorratet und nacheinander oder gleichzeitig mehrere Saftsorten dem C02 haltigen
Wasser im vorbestimmten Mischungsverhältnis zudosiert werden.
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Zur Durchführung der Verfahren gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß hinter dem Gefäß zum Sättigen des wahlweise zuvor entkeimten, entlüfteten, aufbereiteten
und gekühlten Wassers mit C02 eine an sich bekannte Dosiervorrichtung für die abgemessene
und veränderbare Zugabe von Saft in die von der Dosiervorrichtung zum Flaschengegendruckfüller
geführte Gemisch-Druckleitung vorgesehen ist. Weiter wird vorgeschlagen, daß zwischen
dem Gefäß zum Sättigen des Wassers und der Dosierpumpe ein Zwischenkühler und/oder
eine Druckerhöhungspumpe in der Leitung für das gesättigte Wasser vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise kann auch zwischen der Dosierpumpe und dem Gegendruckfüller ein
Zwischenkühler und/oder eine Druckerhöhungspumpe in der Gemisch-Druckleitung vorgesehen
sein.
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Weiter wird vorgeschlagen, daß jeder über die Saftleitung mit der
Dosierpumpe verbundene Saft- oder Sirupbehälter mit einer Kühleinrichtung, vorzugsweise
mit thermostatischem Regler, versehen ist und ein Rührwerk aufweisen kann. Soweit
mehrere Saftbehälter vorgesehen sind, kann für jeden eine eigene Dosierpumpe mit
eigener Saftzuleitung vorgesehen sein, wobei jede Dosierpumpe zu dem über einen
separat absperrbaren Zuleitungsstutzen mit der gemeinsamen Leitung für das gesättigte
Wasser und über einen Sammelstutzen mit der gemeinsamen Gemisch-Druckleitung verbunden
ist. Durch diese Anordnung brauchen beim Reinigen jeweils nur die Sammelstutzen
und die Gemisch-Druckleitung entleert und durchgespült zu werden, während alle vor
den Dosierpumpen angeordneten Leitungen beim Umschalten nicht entleert und nicht
gereinigt werden müssen. Es wird weiter vorgeschlagen, daß jeder Saftbehälter über
eine eigene, separat absperrbare Saftleitung mit einer zur gemeinsamen Dosierpumpe
geführten Saftsammelleitung verbunden ist. In diesem Falle ist nur eine einzige
Dosierpumpe erforderlich, allerdings muß beim Umstellen auf eine andere Saftsorte
und beim Reinigen auch die Saftsammelleitung erfaßt werden.
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Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß das Gefäß zum Sättigen
des Wassers mit C02, die Zwischenkühler, die Druckerhöhungspumpen und die Dosiervorrichtungen
zusammen mit den an sich bekannten Vorrichtungen zum Entkeimen oder Filtern, Entlüften
und Vorkühlen des Wassers in einem gemeinsamen Maschinengestell zu einer Maschineneinheit
zusammengebaut sind und jeweils mehrere Saftbehälter in einem anderen gemeinsamen
Gestell vorgesehen und über Saftleitungen mit der Maschineneinheit verbunden sind.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und
schematisch dargestellt.
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Abb. 1 zeigt die Vorrichtung zum Einbringen des Saftes in das karbonisierte
Wasser; Abb. 2 zeigt einen Vorkähler für das karbonisierte Wasser, Abb. 3 eine Druckerhöhungspumpe,
Abb. 4 einen Nachkühler für das Gemisch, Abb.5 eine Druckerhöhungspumpe für das
Gemisch, Abb. 6 einen Saftbehälter und seine Verbindung zur Dosiervorrichtung, Abb.
7 die Anordnung mehrerer Saftbehälter und ihren Anschluß an die Dosier-, Wasser-
und Gemischleitungen, Abb. 8 eine andere Art des Anschlusses der Saftbehälter an
die Dosierpumpe.
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Das bereits zuvor entlüftete und gekühlte Wasser, das auch sterilisiert
sein kann, wird durch die Wasserleitung 1 zum Behälter 2 geleitet, in dem eine Sättigung
mit C02-Gas erfolgt, das über die Leitung 3 ebenfalls in den Behälter 2 geführt
wird. Unter Umständen kann im Behälter 2 auch die Kühlung erfolgen, soweit das in
der Leitung 1 fließende Wasser noch ungekühlt ist. Im Behälter 2 sind an sich bekannte
Austauschflächen, Rieselsäulen, Glockenböden od. dgl. vorgesehen, durch die eine
innige Lösung des
Co.-Gases im Wasser erfolgt. Das fertig gekühlte
und karbonisierte Wasser verläßt durch die Leitung 4 den Behälter 2 und gelangt
zur Dosiervorrichtung 5, die es durchströmt, wobei in der Dosiervorrichtung eine
Zumischung von Saft erfolgt, der durch die Saftleitung 6 der Dosiervorrichtung 5
zuströmt. Das Gemisch, d. h. das fertige Getränk, wird durch die Gemischleitung
7 direkt unter Druck dem Füllapparat 8 zugeleitet und unter diesem Druck nach dem
Gegendruckfüllsystem in Flaschen abgezogen, die unmittelbar darauf in dem Verschließautomaten
verschlossen werden. Damit eine Abfüllung ohne Beunruhigung beim Abfüllvorgang möglich
ist, muß durch an sich bekannte Regelorgane dafür gesorgt werden, daß die Sättigung
des Wassers im Behälter 2 und die Kühlung des Wassers so erfolgt, daß auch nach
Zugabe des Saftes 6 keine allzu hohe Übersättigung des Flüssigkeitsgemisches in
der Leitung 7 entsteht. Man kann dies unschwer durch Wahl der Temperatur des Wassers
in der Leitung 1 und durch genaue Dosierung der zugeführten Gasmenge erreichen.
Das Mischungsverhältnis ist über die Dosiervorrichtung 5 einstellbar.
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Nach Abb. 2 wird das aus dem Behälter 2 heraustretende gesättigte
Wasser über den Wasserkühler 9 nochmals tiefer gekühlt, derart, daß in der Leitung
10 im Hinblick auf Druck und Temperatur mit Sicherheit eine noch mit C02 ungesättigte
Flüssigkeit strömt, die nach dem Zumischen des Saftes über die Leitung 6 hinter
dem Dosiergerät 5 als vollgesättigtes Getränkt vorliegt und über die Leitung 7,
entsprechend Abb. 1, unter Druck dem Füller 8 zu-P cr leitet wird. Ganz entsprechend
kann gemäß Abb. 3 an Stelle einer Temperaturerniedrigung durch einen Zwischenkühler
9 eine Druckerhöhung durch die Pumpe 11 erfolgen. Auch in diesem Falle kommt erst
hinter der Dosiervorrichtung 5 in der Leitung 7 ein vollgesättigtes (entsprechend
Temperatur, Druck und Saftkonzentration) Getränk zustande, das ebenfalls unter Druck
dem Gegendruckfüller 8 zugeleitet wird.
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Entsprechend Abb. 4 kann eine Beruhigung beim Abfüllvorgang auch dadurch
erfolgen, daß in der Gemischleitung 7 vor dem Füller 8 ein Zwischenkühler 9' eingebaut
ist, der das übersättigte Gemisch durch Kühlung in einen Zustand det Sättigung oder
Untersättigung bringt. Entsprechend kann gemäß Abb. 5 an Stelle eines Zwischenkühlers
9' eine Druckerhöhungspumpe 12 in die Gemischleitung 7 eingebaut sein.
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Die Vorratsgefäße 13 für den zuzugebenden Saft werden zweckmäßigerweise
entsprechend Abb. 6 mit einer Kühleinrichtung 14 versehen, derart, daß der Saft
15 stets eine um etwa 1 bis 2° C tiefere Temperatur aufweist als das in der Leitung
4 oder 10 fließende C O.,- haltige Wasser. Mit Hilfe einer an sich bekannten thermostatischen
Regelung 16 kann dies mühelos erreicht werden. Der Regler 16 stellt zunächst mit
Hilfe von zwei Meßgeräten die Temperaturdifferenz zwischen Saft und Wasser fest,
und bei Abweichung von einer Solltemperaturdifferenz von 1 bis 2'° C wird der Durchf(uß
des Kälteträgers durch die Kälteträgerleitung 17 verändert. Das Saftgefäß 13 ist
außen mit einer Isolation 18 gegen Kälteverlust versehen und weist ein Rührgerät
19 auf, das für eine gleichmäßige Durchmischung des Saftes 15 sorgt.
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Entsprechend Abb. 7 können mehrere Saftbehälter 13, 13', 13" in einem
gemeinsamen Gestell 30 angeordnet und jeweils über Saftleitungen 6, 6', 6"
entweder zu separaten Dosiergeräten 5, 5', 5" geführt oder gemäß Abb. 8 über eine
Verteilerleitung 20 an einem einzigen Dosiergerät 5 angeschlossen sein. Gemäß Abb.
7 erfolgt das Umstellen von der Saftsorte des Behälters 13 zur Saftsorte des Behälters
13' durch Schließen der Ventile 21, 22 und Öffnen des Ventils 23 zu dem Zuleitungsstutzen
28' und Öffnen des Ventils 24. Die Ventile 25, 26 bleiben geschlossen. Die Ventile
22, 24, 26 können in nächster Nähe des Füllers vorgesehen sein, so daß die verbleibende
restliche Zuleitung 7 nur kurz ist und somit leicht gereinigt werden kann und ohne
große Verluste zu entleeren ist. Die Druckleitung 7 sollte in diesem Falle mitsamt
den Sammelstutzen 29, 29', 29" hinter den Ventilen 22, 24, 26 zum Reinigen und Entleeren
leicht abnehmbar sein. Die Saftleitungen 6, 6', 6" und die Dosiervorrichtungen 5,
5', 5" kommen jeweils nur mit ein und derselben Saftsorte in Verbindung, weshalb
ein sofortiges Umstellen von einer Sorte auf die andere Saftsorte möglich ist.
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Bei der Anordnung gemäß Abb. 8 ist für alle Saftbehälter 13, 13',
13" ein und dieselbe Dosiervorrichtung 5 vorgesehen, die also beim Umstellen der
Ventile 31, 32, 33 von verschiedenen Saftsorten durchströmt wird und deshalb vor
dem Umstellen auf eine andere Saftsorte, ähnlich wie die Druckleitung 7, entleert
bzw. gereinigt werden sollte. Die Einrichtungen zum Herstellen des Gemisches, etwa
das Gefäß zum Sättigen des Wassers mit CO" die Kühler und Zwischenkühler,
die DruckerhölIngspumpen, die Dosiervorrichtungen, die Vorrichtungen zum Entkeimen,
Filtrieren, Entlüften und Vorkühlen des Wassers können zweckmäßigerweise in einem
gemeinsamen Maschinengestell zu einer Maschineneinheit 27 zusammengebaut sein, und
auch die Saftbehälter 13, 13', 13" können für sich batterieartig in einem Gestell
30 aufgestellt sein, so daß von der Saftbehälterbatterie nur die Saftleitungen 6,
6', 6" zur Maschineneinheit 27 geführt sind. Verschnitt verschiedener Saftsorten
ist möglich.