DE1532558A1

DE1532558A1 - Verfahren zur Stabilisierung kohlensaeurehaltiger Getraenke und zum Abfuellen derartiger Getraenke auf Flaschen

Info

Publication number: DE1532558A1
Application number: DE19661532558
Authority: DE
Inventors: Friendship Kenneth Fr Montague
Original assignee: Automatic Sprinkler Corp
Current assignee: Automatic Sprinkler Corp
Priority date: 1965-09-30
Filing date: 1966-06-16
Publication date: 1970-12-17
Also published as: GB1084120A; BE687257A; US3395739A

Description

Essen, den 14. Juni 1966 (26

PATENTANWALT

Dr. Atidreje^skl

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Patentanmeldung der Firma

Geo. J. Meyer Manufacturing Co.

4751 South Meyer Place

Cudahy, Wisconsin - USA -

Verfahren zur Stabilisierung kohlensaurehaltiger Getränke und zum Abfüllen derartiger Getränke auf Flaschen.

Es sind bereits die verschiedensten Arten von Flaschenfüllmaschinen und Verfahren zum Füllen von Flaschen entwickelt worden, wobei diese Bemühungen in erster Linie darauf gerichtet waren, Flaschen sehr schnell und verlustlos ohne übermäßige Schaumbildung mit kohlensäurehaltigen Getränken zu füllen. Die bisher bekannten Maschinen und die dabei zur Anwendung kommenden Verfahren arbeiten im allgemeinen durchaus zufriedenstellend, aber infolge der gestiegenen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit derartiger Maschinen herrscht heute allgemein der Wunsch vor, die Flaschen noch

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schneller zu füllen, um die Füllzeiten und damit die Kosten herabsetzen zu können. Ein besonderes Problem, welches beim Pullen beliebiger Behälter, sei es nun Flaschen, Büchsen oder andere Arten von Behältern, mit kohlensäurehaltigen Getränken auftritt, ist die Entstehung von zu viel Schaum beim Füllen der Behälter, wobei außerdem die Gefahr besteht, daß während des Abfüllens zu viel Luft eingeschlossen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stabilisierung kohlensäurehaltiger Getränke zu entwickeln, um das Kohlendioxydgas wirksamer im Getränk in Lösung zu halten und dadurch das Aufschäumen des Getränkes während seines Abfüllens in Flaschen oder sonstige Behälter zu steuern, d.h. also ein Verfahren, durch welches ein stabileres Produkt erzielbar ist, welches mit einem niedrigeren Druck beim üblichen Flasehenfüllverfahren, bei welchem das Getränk mit der in dem leeren Behälter befindlichen Luft in Berührung kommt, gehandhabt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß im Anschluß an die Herstellung des Getränkes der Druck auf das Getränk derart erhöht wird, daß es für den Weitertransport stabil wird, daß anschließend der Druck auf das Getränk etwa bis auf seinen Ausgleichsdruck (vollkommene Sättigung) herabgesetzt wird, wobei das Getränk gekühlt wird oder seine Temperatur beibehalten wird, daß unmittelbar vor dem Abfüllen des Getränkes auf Flaschen der Druck auf das Getränk nochmals unter seinen Ausgleichsdruck gesenkt wird und daß anschließend das Getränk unter Beibehaltung dieses verminderten Druckes auf Flaschen gefüllt wird.

ORIGINAL IXZPSZT

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Insbesondere ist vorgesehen, in der ersten Stufe den Druck

auf etwa $,5 - 8,5 kg/cm zu erhöhen und die letzte Drucksenkung während des Durchlaufs durch den Füllkopf der FIaschenfüA!.maschine vorzunehmen und hierbei den Druck auf etwa 0,7 kg/cm zu senken. Der Ausgleichsdruck, d.h. der Druck, bei welchem eine völlige Sättigung der Flüssigkeit mit COp erreicht ist, ist naturgemäß bei den verschiedenen Getränkesorten verschieden. Während insbesondere an dJe Behandlung kohlensäurehaltiger Limonaden oder Bier gedacht ist, lassen sich aber auch Weine nach dem erfindungsgemaßen Verfahren behandeln. Es wurde festgestellt, daß die während des Füllvorganges absorbierte Luftmenge umso geringer ist, Je niedriger der Druck ist, unter welchem das Getränk in Behälter gefüllt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt insofern eine bedeutende Leistungssteigerung der Abfüllanlagen gegenüber der bisher üblichen Art des Abfüllens, als das Getränk in kontinuierlichem Strom hergestellt und ebenso kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit den einzelnen Abfüllstellen zugeleitet werden kann, an denen es infolgedessen ebenfalls sehr schnell auf Flaschen gefüllt werden kann. Dadurch, daß die Getränke sehr schnell und kontinuierlich durch die Anlage hindurchfließen, bleiben die Leitungen und anderen Organe der Anlage im allgemeinen einwandfrei sauber, wobei die Tatsache, daß keine Sammelbehälter oder Vorratstanks zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlich sind, die Kosten einer derartigen Anlage stark herabgesetzt werden und die Verarbeitung wesentlich vereinfacht wird.

Im einzelnen wird die Erfindung nachstehend anhand der beiliegenden Figur erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in stark schematischer Darstellung zeigt.

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Die kohlensäurehaltigen Getränke, um deren Behandlung es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt, lassen sich in jeder geeigneten Anlage herstellen, wie beispielsweise in üblichen Karbonateuren, wie sie allgemein heutzutage zur Herstellung der verschiedensten Limonaden in Betrieb sind und bei denen Wasser, Sirup und CO₂ innig miteinander gemischt werden, wobei ein Teil des Gases in Wasser gelöst wird und gewöhnlich ein gewisser Überschuß im Getränk vorhanden ist, Limonaden lassen sich unter verschiedensten Drücken je nach der Menge des gelösten COp-Gases herstellen. Auch bei Bier handelt es sich um eine Flüssigkeit mit darin gelöstem CO₂. Jedes derartige Getränk enthält gewöhnlich einen gewissen Anteil nicht vollkommen gelösten Gases. In allen Fällen kann sich ein Teil des gelösten Kohlendioxydgases in relativ stabilem Lösungszustand befinden. Gewöhnlich befindet sich jedoch mindestens ein Teil des COg-Gases in unstabilem Lösungszustand und wird bei jeglichem Schütteln als Schaum frei oder aber auch, wenn das Getränk unter Druckminderung behandelt wird, wobei es sogar sehr leicht stark schäumen kann, sobald ein kleiner Druckabfall entsteht oder wenn das Getränk umgerührt oder schnellen Bewegungswechseln unterworfen wird.

Bei der in der beiliegenden Figur schematisch dargestellten Anlage geht vom Karbonateur 1 eine Leitung 2 zu einer geeigneten Pumpe 3* durch welche das zu behandelnde Getränk hindurchströmt und in welcher der Druck auf das Getränk und die mitgerissenen Fluiden auf den gewünschten Wert erhöht wird. Normalerweise wird das Getränk fortlaufend im Karbonateur 1 hergestellt und strömt fortlaufend zur Pumpe 3, um in dieser dem erhöhten Druck ausgesetzt zu werden. Bei der Zusatzpumpe 3 nach der Erfindung hängt der tatsächlich von

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dieser Pumpe abzuleitende Druck in weitem Maße von dem zu behandelnden Getränk ab, liegt jedoch gewöhnlich zwischen 5*5 - 8,5 kg/cm .

Das nunmehr unter erhöhtem Druck stehende Getränk strömt zu einem geeigneten Widerstand oder einem Druckminderungsteil 4, welches vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung, beispielsweise einer in ein Kühlmedium eingetauchten Rohrschlange oder einem anderen Wärmetauscher gekoppelt ist. Diese Einrichtung 4 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein und während der Druck auf das zu behandelnde Getränk herabgesetzt wird, sind geeignete Einrichtungen mit dieser Einrichtung 4 gekoppelt, um die Temperatur des behandelten Getränkes zu regeln. Die Druckminderungseinrichtung 4 kann auch einen Wärmetauscher aufweisen, welcher aus einer größeren Anzahl von Wärmetauscherplatten besteht, wobei Kühlanordnungen mit den Wärmetauscherplatten gekoppelt sind, während Einengungen für das Getränk an den Platten vorgesehen sind, um den Druck auf das Getränk, während es durch die Wärmetauscherplatten hindurchfließt und darin abgekühlt wird, herabzusetzen. Andererseits kann die Einrichtung 4 auch aus einer relativ engen Rohrschlange bestehen, deren Durchmesser und Länge derart gewählt aind, daß durch die Reibung des diese Schlange durchfließenden Getränkes an den Wandungen der Kühlschlange entsprechend der Geschwindigkeit des Getränkes die gewünschte Druckminderung erreicht wird, Während das Getränk durch die Kühlschlange hindurchfließt. Eine derartige Kühlschlange ist zweckmäßigerweise in ein geeignetes Kühlmittel eingetaucht, um das zu behandelnde Getränk in gewünschter Weise abzukühlen. Zweckmäßigerweise wird jede den Wärmetauscher durchfließende Flüssigkeit durcheinandergewirbelt, wodurch

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die Stabilisierung des Getränkes erleichtert wird. Das der Einrichtung 4 zufließende Getränk kann beließige Temperatur haben, die in der Einrichtung 4 auf etwa 2-3° über dem Gefrierpunkt gesenkt wird. Bei einer anderen Ausführung ist vorgesehen, die Einrichtung 4 in der Form eines Hochtemperatur-Kurzzeitpasteurisators auszubilden, in welches das Getränk zunächst unter Druck auf Pasteuerisierungstemperatur erhitzt wird, dann eine zeitlang auf dieser Temperatur gehalten wird, und zum Abfüllen auf Flaschen oder Behälter durch an sich bekannte Anordnungen auf eine niedrige Endtemperatur abgekühlt wird. In diesem Falle ist vorgesehen, daß der abschließende Kühlabschnitt des Pasteurisators den hohen Widerstand zur Erzielung der Druckminderung bildet, welcher zur Erreichung der Stabilisierung des Getränkes erforderlich ist.

Bei allen diesen verschiedenen Ausbildungsbeispielen fließt das Getränk kontinuierlich von der Einrichtung 4 über eine Leitung 5 unter einem von der Art des Getränkes abhängenden Druck zu einem geeigneten Verteiler 6, welcher seinerseits eine Verbindung zu einer größeren Anzahl von Füllköpfen oder sonstigen Abfüllstellen 7 bildet. Normalerweise sind bei Flaschenfüllmaschinen eine größere Anzahl derartiger FUIlstellen 7 vorgesehen, wodurch eine größere Anzahl von Behältern sehr schnell mit dem entsprechenden vorbehandelten Getränk gefüllt werden kann. Durch diese Anordnung kann der endgültige Abfülldruck auf das Getränk auf den Ausgleichsdruck des Getränkes oder dicht unter diesen Druck herabgesetzt werden, welcher normalerweise erforderlich ist, um die im Getränk gelöste Gasmenge unter den Temperaturen, unter denen das Getränk dann weiterbehandelt wird, zu halten.

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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß an den Flaschenfüllstellen 7 geeignete Anordnungen vorgesehen sind, wodurch die Flaschen oder andere Behälter 8 direkt mit den Ftillköpfen oder Füllstellen verbunden werden, während geeignete Anordnungen mit dem Innenraum des Behälters verbindbar sind, um einen geeigneten Gegendruck im Behälter zu erzeugen, sodaß das Getränk unter dem sich ergebenden Druck, der gewöhnlich etwas höher liegt als der in den Behältern herrschende unabhängige Gegendruck, in die Flaschen strömt.

Man sieht aus vorstehenden Erläuterungen, daß das Getränk fortlaufend und gewöhnlich relativ schnell durch die verschiedenen Leitungen und anderen Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens hindurchströmt. Zur Steuerung der Durchflußmenge und Durchflußgeschwindigkeit des Getränkes vom Karbonateur oder Sammeltank 1 sind automatische Einrichtungen vorgesehen, welche außerdem den Druck des Getränkes bei Schwankungen im Abfüllbetrieb der Füllmaschine 6 steuern. Bei einer besonders einfachen Ausführung lässt sich dies durch ein NebenschluftEntlastungsventil 9 und eine Rohrleitung 10 erreichen, welche parallel zur Hilfspumpe verläuft und von derem Ausgang zum Einlaßende der Pumpe führt, wobei dieses Ventil 9 derart eingestellt werden kann, daß es einen Abfluß des Getränkes von der Hochdruckseite der Pumpe zurück zur Niederdruckseite der Pumpe in beliebiger ausreichender Menge ermöglicht, sodaß die übrigbleibende Getränkemenge ausreicht, um die verschiedenen Flaschenfüllstellen 7 der Maschine einwandfrei zu versorgen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich daher das Getränk völlig automatisch auf Flaschen oder beliebige andere Behälter abfüllen und in seiner Gesamtmenge, wie sie dem Karbonateur 1 entnommen wird, vorbehandeln.

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Versuchsproben an mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Getränken haben gezeigt, daß das in Lösung befindliche Gas, d.h. also CO₂, durch die Behandlung des Getränkes stabilisiert wurde, sodaß ae§ ichnellen Abfüllens und trotz der Druckminderung eine sehr geringe oder zumindest geringere Gasmenge freiwird als dies bei bisher üblichen Verfahren der Fall war.

Durch die Druckerhöhung seitens der Pumpe 3 lässt sich der größte Teil der Behandlung des Getränkes vor seinem Abfüllen durchführen, während das Getränk nicht voll gesättigt und daher relativ stabil ist, wobei gleichzeitig die Druckminderung und die Abkühlung in der Einrichtung 4 wesentlich zu dieser Stabilisierung des behandelten Getränkes beiträgt, sodaß das Getränk mit einem minimalen Druck in Behälter abgefüllt werden kann und so in starkem Maße die Aufnahme von Luft oder Sauerstoff während der Behandlung vermieden wird.

Bei einem speziellen Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde ein Getränk in dem Karbonateur mit

einem Druck von etwa 3*5 kg/cm bei einer Temperatur von etwa 1,7°C hergestellt. In der Pumpe 3 wurde der Druck auf

das Getränk dann auf etwa 7 kg/cm erhöht und bei einer Temperatur von etwa 0,6⁰C beim Durchlauf durch den Wärme-

tauscher 4 auf einen Druck von etwa 2,5 - 2,8 kg/cm gesenkt, Der Druck des Getränkes beim Durchfluß durch den Füllkopf

lag bei etwa 0,7 lg/cm , während der Gegendruck in der Flasehe etwa 0,4 kg/cm betrug.

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Das behandelte Getränk kann im Wärmetauscher k übersättigt werden, ist jedoch gewöhnlich einem etwas über seinem Ausgleichsdruck liegenden Druck ausgesetzt, sodaß es ungesättigt ist, bis es die Füllköpfe erreicht. Der in den einzelnen Füllköpfen entstehende Druckabfall ergibt ein minimales Schäumen oder eine Gasfreigabe, da in den einzelnen Füllköpfen nur sehr enge Durchflußzonen für das Getränk vorgesehen sind. Bei Behandlung von Bier ist das Getränk beim Verlassen des Wärmetauschers 4 normalerweise übersättigt.

Ansprüche;

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Claims

5. Verfahren nach irgendeinem der- Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf das Getränk nach seinem Durchgang zu den einzelnen Flaschenfüllorganen auf etwa 0,7 kg/om" gesenkt wird. 6. Verfahren zur Stabilisierung kolilensäurehaltiger Getränke und zum Abfüllen auf Flaschen, bei welchem das Getränk in kontinuierlichem Strom unter üblichen Drücken hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf das Getränk während seines Flusses, zu den Füllstellen derart erhöht wird, daß es für diese Bewegung stabil wird, daß ein Teil des Getränkes nochmals durch die Druckerhöhungsstufe hindurchgeleitet wird, daß der Druck auf das Getränk auf seinem Wege zu den Füllstellen unter Steuerung seiner Temperatur etwa auf seinen Ausgleichsdruck gesenkt wird, daß der Druck auf das Getränk in den einzelnen Füllstellen unter seinen Ausgleichsdruck gesenkt wird und das Getränk unter Beibehaltung dieses Druckes auf Flaschen abgefüllt wird und daß, sobald die Flasche voll ist, der Druck auf das Getränk sofort abgeschaltet wird. Patentanwalt Dr. W. AndreJewski 0 0 9 8 5 1/0011

1. Verfahren zur Stabilisierung kohlensäurehaltiger Getränke und zum Abfüllen derartiger Getränke auf Flaschen oder ähnliche Behälter, wobei das Getränk unter geeignetem Druck hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Herstellung des Getränkes der Druck auf das Getränk derart erhöht wird, daß es für den Weitertransport stabil wird, daß anschließend der Druck auf das Getränk etwa bis auf seinen Ausgleichsdruck (vollkommene Sättigung) herabgesetzt wird, wobei das Getränk gekühlt wird oder seine Temperatur beibehalten wird, daß unmittelbar vor dem Abfüllen des Getränkes auf Flaschen der Druck auf das Getränk nochmals unter seinen Ausgleichsdruck gesenkt wird und daß anschließend das Getränk unter Beibehaltung dieses verminderten Druckes auf Flaschen abgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf das Getränk zunächst auf etwa 5,5 - 8,5 kg/cm erhöht wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Druckminderung im Füllkopf bei angesetzter Flasche durchgeführt wird und in der Flasche ein unter diesem Enddruck liegender Gegendruck erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß das Getränk in kontinuierlichem Strom einer größeren Anzahl einzelner Flaschenfüllstellen zugeführt wird, an denen der Druck auf das Getränk unter dessen Ausgleichsdruck herabgesetzt wird, und daß das an den Füllstellen nicht benötigte Getränk nochmals durch die Druckerhöhungsstufe geleitet wird.

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