DE1442321A1 - Verfahren zum industriellen Umfuellen von unter starkem CO2-UEberdruck stehenden Getraenken - Google Patents

Description

dr. w. Schalk · dipl.-i nc. peter Wi rth

DIPL-ING. G. E. M.DANNENBERG · DR. V. SCHMIED-KOWARZI K

FRANKFURT AM MAIN GK. ISCHlNHIlMtIItTIl. »9

27. Februar 1964
Da/Th

Expl.

Henkeil & Co. Wiesbaden-Biebrich Henkellsfeld

Verfahren zum industriellen Umfüllen

von unter starkem CO₂ Überdruck stehenden

Getränken

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum industriellen Umfüllen von unter einem COp Überdruck von mehreren atü stehendem Schaumwein oder anderen mit COp Gas übersättigten Getränken. Unter Umfüllen sind dabei alle Vorgänge zu verstehen, bei denen das Getränk während der Herstellung bis zum und beim Abfüllen in Flaschen seinen Behälter wechselt. Insbesondere gehört hierzu bei Schaumwein das Transvasieren, das Umlagern von Behälter zu Behälter, das Filtrieren und Separieren sowie das Abfüllen in Flaschen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle stark mit Kohlensäure angereicherten und entsprechend unter Druck aufzubewahrenden Getränken mit Vorteil verwendbar, wenngleich nachstehend in der Beschreibung des Standes der Technik und der Erfindung auf Schaumwein als ein bevorzugtes Anwendungsgebiet Bezug genommen ist·

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Schaumwein ist ein mit OOg-Gas stark übersättigtes Getränk» Die Aufbewahrung von Schaumwein erfolgt stets in •druckfesten Gefäßen unter einem GQg-Druekg der ca 5 atü bei 20⁰O entspricht. Bei allen Arbeiten^ die darauf gerichtet sind£, Schaumwein aus einem Gefäß in eis anderes zu befördern müssen Malnahmen ergriffen werden^ die verhüten₉ daß öeE* Schaumwein sein OQp-Gas"tu wesentlichem Umfange verliert_o

Zu diesem Zweck wird bisher beim umfüllen von Schaumwein aus einem gefüllten, unter Druck stehenden Anfangsgefäß in ein Vorlagegefäß so verfahren, daß das Yorlagegefäß zunächst mittels eines Gases»wie bspw. CO«, Mp oder auch Luft»gefüllt und auf den gleichen Druck wie das Anfangsgefäß, bspwo 4 bis 5 atü, vorgespannt wird» Sodann werden die beiden Gefäße durch Schlauch- oder Bohrleitungen in der Weise miteinander verbunden, daß vom Ablauf des Anfangsgefäßes zum Zulauf des Vorlagegefäßes der Schaumwein fließen und vom Gasanschluß des Gefäßes zum Gasanschluß des Gefäßes das Gas strömen kann. Der Schaumwein kann nunmehr entweder durch eigenes Gefälle oder mittels Pumpe o. ä. schaumfrei und ohne Gasverluste übergeleitet werden, während gleichzeitig das Gas in entgegengesetzter Sichtung strömend das Getränk im Anfangsbehälter mit gleichmäßigem Druck überlagert. Dieses den Schaumwein überlagernde Gas im Gasraum bildet den sog. "Gegendruck", der verhindern soll, daß das getränkeeigene COg-Gas aus dem Getränk austritt.

flach Abschluß einer oder mehrerer solcher Abfüllvorgänge

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muß das leergewordene Anfangsgefäß gereinigt werden. Das darin angesammelte Gas wird abgelassen, damit man zum Beinigen des Gefäßes das Mannloch, öffnen und in den Behälter einsteigen kann. Da das Ablassen des Gases in die freie Atmosphäre einen beachtlichen Verlust darstellt, sind größere Betriebe schon dazu übergegangen, das zum Umfüllen eingesetzte COp-Gas soweit wie möglich wieder zurückzugewinnen. Dazu ist eine Anlage erforderlich, die aus einem Eohrleitungssystem, aus einem mehrstufigen Kompressor, einem Hochdrucktank und ggf. auch noch einem Auffangballon besteht und somit eine erhebliche Investition bedeutet. Da im günstigsten Falle nur ca 75 $ des C0„-Gasumsatzes rückgewonnen werden können, ist auch bei Vorhandensein einer COg-Rückgewinnungsanlage ein ständiger Ersatz für COg-Verluste erforderlich, der somit mindestens 25 io des Gesamtbedarfs zum Füllen der Vorlagebehälter bzw. Flaschen mit dem erforderlichen Überdruck ausmacht.

Dem gegenüber schafft das erfindungsgemäße Verfahren eine Möglichkeit des Umfüllens kohlensäurehaltiger Getränke aus einem unter starkem CC^-Überdruck stehenden Gefäß in ein anderes, ohne daß für diesen Umfüllvorgang zusätzliche Kohlensäure benötigt wird. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß zunächst das den Schaumwein oder das sonstige Getränk im Anfangsgefäß mit Überdruck überlagernde COp-Gas abgelassen, dann eine Verbindung z-.vischen diesem Gefäß und dem zur Atmosphäre offenen Vorlagegefäß in Bodennähe gesselben hergestellt und über diese Verbindung der Schaumwein

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ruhig strömend übergeleitet wird, bis mindestens ein wesentlicher Teil des Vorlagegefäßes gefüllt ist, worauf das Vorlagegefäß gegen die Atmosphäre abgeschlossen und nach Beendigung des Umfüllvorganges verschlossen wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim . Umfüllen von Lösungen, die mit Kohlensäure übersättigt sind, dem absoluten Druck in den Gasräumen beider Gefäße eine wesentlich geringere Bedeutung zukommt als der Aufrechterhaltung eines gleichen Druckes in beiden gasräumen, der beim erfindungsgemäßen Verfahren gleich dem Atmosphärendruck ist. Da die Geschwindigkeitqimit der das Gas aus der übersättigten Flüssigkeit entweicht, von dem Partialdruckgefälle zwischen der Flüssigkeit und dem angrenzenden Gasraum abhängt, war man bisher bestrebt, dieses Druckgefälle auf ein Minimum zu bringen» Die überraschend guten Ergebnisse, die sich beim Umfüllen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen ließen, bei 'dem der Partialdrudc in der Flüssigkeit erheblich über dem in den unter Atmosphärendruck stehenden Gasräumen liegt, zeigen jedoch, daß dem Partialdruckgefälle beim Umfüllen offenbar nicht die bisher angenommene entscheidende Bedeutung zukommt. Dies läßt sich folgendermaßen erklären.

Die in der Flüssigkeit eingeschlossene Kohlensäure entweicht durch Diffusion an den Grenzflächen zwischen der Flüssigkeit und benachbarten Gasräumen. Die Geschwindigkeit des

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Entweichens hängt daher nicht nur vom Partialdruckgefälle sondern auch von den Größen der Grenzfläche ab. Sofern dafür gesorgt wird, daß die Grenzflächen möglichst klein und die Diffusionszeiten kurz sind, läßt sich daher trotz Bestehen eines Druckgefälles die Menge des tatsächlich entweichenden Gases hinreichend gering halten. Da erfindungsgemäß ein ruhiges Einströmen des Getränkes in Bodennähe des Vorlagegefäßes vorgesehen ist, werden Schaumbildung und Wirbel und damit die Grenzflächen zwischen Gas und Flüssigkeit klein gehalten, sodaß bei der für den Umfüllvorgang erforderlichen relativ kurzen Zeit die Flüssigkeit unter Atmosphärendruck gehandhabt werden kann, ohne daß dabei bedeutendere COp-Verluste entstehen. Die geringe Abgabe an Kohlensäure kann ohne weiteres in Kauf genommen oder wahlweise auch durch entsprechende Vorgabe bei der Herstellung des Getränkes, bspw, durch etwas höhere Einstellung des Zuckeransatzes zu Beginn der zweiten Gärung von Schaumwein ausgeglichen werden.

Um die Grenzflächen in jeder Hinsicht möglichst klein

zu halten, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zweckte
•<t mäßig dafür gesorgt, daß die Innenfläche des Vorlage-

<=> gefäßes gut benetzbar ist, was in an sich bekannter Weise Q durch Wahl eines geeigneten Materials und intensiver

σι Reinigung erreichbar ist. Als geeignete Materialien kommen

oo bspw. Metalle mit hochpolierter Oberfläche, PVC-Auskleidungen, saubere Flächen von neuem Glas oder Kunstglas in Betracht, während Rauhigkeiten, Kratzer oder Poren auf-

weisende Oberflächen beim Einfüllen unerwünschte Gaseinschlüsse bilden, in die Kohlensäure aus der Flüssigkeit unter ihrem Partialdruck eintreten und an allen solchen Punkten zu Schaumbildung führen würde, mit dem daraus folgenden Nachteil zusätzlicher Kohlensäureverluste · infolge der großen Oberfläche der Schaumschicht und der weiteren Gefahr mangelhafter Füllung des Gefäßes infolge des durch den Schaum eingenommenen Baums.

Das Überleiten der flüssigkeit von einem Gefäß zum andern kann beim erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßig wirbelarm unter Wirkung der Schwerkraft erfolgen oder auch dadurch, daß die Flüssigkeit aus dem Anfangsgefäß in das Vorlagegefäß derart gepumpt wird, daß der Einlauf etwa parallel zu einer Wandung in Bodennähe des Vorlagegefäßes mit einem Minimum an Turbulenz erfolgt. Beide Arten der Überleitung ermöglichen,insbesondere bei einem gut benetzbaren Vorlagegefäß,ein glattes Einströmen, bei dem die Grenzflächen zwischen Flüssigkeit und Gasraum ein Minimum betragen.

Es ist weiter zweckmäßig, den Gasraum des Anfangsgefäßes, aus dem der Überdruck zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens abgelassen wird, gering zu "bemessen, da hierdurch der Vorgang beschleunigt und die Abgabe von getränkeeigener Kohlensäure an diesen Baum verringert wird.

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Ein Umfüllvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läuft demnach, bspw. für Schaumwein, in folgender Weise ab. Es wird zunächst aus dem anfangs weitgehend, vorzugsweise etwa zu 99$ des Volumens, gefüllten druckfesten Anfangsgefäß, das den Schaumwein unter Überdruck von bspw. 5 atti überlagernde COp-Gas auf Atmosphärendruck abgelassen. Der Ablauf des Gefäßes wird dann mit dem Zulauf des Vorlagegefäßes durch Bohr- oder Schlauchleitung verbunden. Der Schaumwein wird dann entweder durch eigenes Gefälle oder mittels einer Pumpe dem Vorlagegefäß so zugeführt, daß der Einlauf etwa parallel zur unteren Wandung erfolgt. Dies kann in verschiedener Weise erreicht werden, bspw. indem ein Zuführrohr mit seiner Achse annähernd parallel zur Bodenwand gerichtet wird oder bei etwa senkrecht von unten zugeführter Strömung mit Hilfe eines Prallkegels, der die !flüssigkeit nach den Seiten verteilt, sowie durch ein von oben her bis in Bodennähe geführtes Bohr. Wesentlich ist lediglich, daß der Einlauf mit einem Minimum an Turbulenz ruhig strömend vom Grunde des Vorlagegefäßes her so erfolgt, daß möglichst keine Luftblasen eingewirbelt oder an den Wandungen eingeschlo^en werden. Sobald das Vorlagegefäß zum Teil oder ganz mit Schaumwein gefüllt ist, wird der bisher zum Zwecke des Entweichens der Luft geöffnete Gasanschluß dieses Gefäßes geschlossen. Dann wird der Püllvorgang fortgesetzt,bis nur noch ein geringer Gasraum, vorzugsweise von etwa 1$ des Fassungsvermögens verbleibt. In diesem Gasraum diffundiert allmählich CO„-Gas aus dem Schaumwein und zwar so lange bis sich Gleichgewicht einge-

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stellt hat, d.h. die Partialdrücke der Kohlensäure in der Flüssigkeit einerseits und im Gasraum andererseits gleich groß sind. Von dieser kleinen COp-Abgabe abgesehen, verliert das nach dem neuen Verfahren abgefüllte Getränk nahezu keine Kohlensäure* Obwohl diese Abgabe, wie oben erwähnt, leicht durch entsprechende Vorgabe kompensiert werden könnte, ist sie insgesamt so geringfügig, daß ihr keine praktische Bedeutung zukommt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen auf der Hand. Sie äußern sich in einer wesentlichen Vereinfachung der bisher üblichen Verfahren, aufgrund der überraschenden Erkenntnis, daß dem Arbeiten unter Überdruck nicht die entscheidende Bedeutung zukommt, die ihm bisher von der Fachwelt beigemessen wurde· Es ergeben sich daher als Hauptvorteile des neuen Verfahrens

1· Vermeidung der Anschaffung und des Einsatzes von COp-Gas (o.a.) für das Vorspannen,

2. Vermeidung der wegen des Hantierens mit COp-Gas erforderlichen Einrichtungen und Anlagen (Bohre, Schläuche, COp-Stahlflaschen, Bed.-Ventile, GOp-Behälter, Bückgewinnungsanlagen etc.)

3. Einsatzmöglichkeit einfacher Falldruckfüller anstelle teuerer Gegendruckfüller etc.

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Claims (7)

Pa tentansprüöhe

1.)Verfahren zum industriellen Umfüllen von unter einem COp-Überdruck von mehreren atü stehendem Schaumwein oder anderen mit CCL-Gas übersättigten Getränken· aus einem druckfesten Anfangsgefäß in ein gegebenenfalls ebenfalls druckfestes Vorlagegefäß, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das den Schaumwein im Anfangsgefäß mit Überdruck überlagernde COp-Gas abgelassen, dann eine Verbindung zwischen diesem Gefäß und dem zur Atmosphäre offenen Vorlagegefäß in Bodennähe derselben hergestellt und über diese Verbindung der Schaumwein ruhig strömend übergeleitet wird, ois mindestens ein wesentlicher Teil des Vorlagegefäßes gefüllt ist, worauf das Vorlagegefäß gegen die Atmosphäre abgeschlossen wird und nach Beendigung des Umfüllvorgangs verschlossen bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Umfüllen für eine gut benetzbare Innenfläche des Vorlagegefäßes gesorgt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überleiten unter Schwerewirkung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Schaumwein aus dem Anfangsgefäß in das Vorlagegefäß derart gepumpt wird, daß der Einlauf etwa parallel zu einer Wandung mit einem Minimum an Turbulenz erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vor dem Umfüllen unter Überdruck stehende Gasraum des Anfangsgefäßes höchstens 10 ^, vorzugsweise etwa 1 $, des Gefäßvolumens einnimmt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Getränk im Anfangsgefäß vor dem Ablassen des Überdruckes im Gasraum ein dem beim Umfüllen zu erwartenden geringen C0p-Verlust entsprechend höher bemessener Anfangsdruck vorgegeben wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getränk gegendruckloB mittels Palldruckfullers in Flaschen gefüllt wird.

Patentanwalt

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