DE1919825B2

DE1919825B2 - Vorrichtung zum Imprägnieren von Wasser oder Frischtrank mit Kohlendioxyd

Info

Publication number: DE1919825B2
Application number: DE1919825A
Authority: DE
Inventors: Jozsef Amstelveen Willerding (Niederlande)
Original assignee: Stork-Jansen & Sutorius Nv Utrecht (niederlande)
Current assignee: Stork-Jansen & Sutorius Nv Utrecht (niederlande)
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1978-07-20
Also published as: FR2007176A1; DE1919825C3; DE1919825A1; BE732196A; GB1224412A; NL6806109A; NL157878B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum ImDräenieren von Wasser oder Frischtrank mit Kohlendioxyd, bestehend aus mindestens zwei hintereinander geschalteten, miteinander in offener Verbindung stehenden Mischkesseln, aus einer an der unteren Seite des ersten Mischkessels angeschlossenen Zuführ-

■^r> leitung für die Flüssigkeit und für das Gas und aus einer an die obere Seite des ersten Mischkessels angeschlossenen und in den letzten, zugleich zur Beruhigung des imprägnierten Wassers oder Frischtranks dienenden Mischkessel bzw. Vorratsbehälter einmündenden Abführleitung.

In der bekannten Vorrichtung dieser Art sind mithin ein oder mehrere nebeneinander geschaltete Mischkessel vorgesehen, die z. B. als Injiziersäulen ausgebildet sind. Außerdem wird ein zweiter bzw. letzter Mischkes-

i^r> sei als Vorratsbehälter verwendet. Damit die Sättigung des Wassers oder Frischtranks mit Kohlendioxyd gefördert wird, werden derartige Mischkessel oft noch mit Tropfschüsseln oder kleinen Füllelementen (Raschigringen) versehen.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der Druck in dem ersten Mischkessel auf einen Wert beschränkt, der höchstens etwas höher als der Druck in dem als Vorratsbehälter dienenden Mischkessel ist. In Zusammenhang mit der Befüllung von Flaschen mit Mineral-

2"> wasser oder Frischtrank ist es von Bedeutung, daß der Fülldruck bei dem gewünschten Kohlensäuregehalt des Wassers oder Frischtrankes möglichst niedrig ist. Ein höherer Fü'.ldruck setzt nämlich die Leistung des Flaschenfüllers herab. Der Fülldruck soll jedoch immer

^iü mindestens ebenso hoch wie der Druck in dem' als Vorratsbehälter dienenden Mischkessel sein, der somit auch den Mindestfülldruck des Flaschenfüllers bestimmt.
Andererseits bedarf es wieder eines höheren Druckes

^!'^J in dem Vorratsbehälter, um vom Wasser bzw. Frischtrank in einer kurzen Zeitspanne eine bestimmte bzw. möglichst große Gasmenge aufzunehmen. Es muß daher zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung immer nach einem Kompromiß gesucht werden.

"° Bei einer anderen Vorrichtung dieser Art, z. B. nach der DE-PS 5 69 505, wird eine möglichst hohe Sättigung des Wassers bzw. Frischtrankes dadurch angestrebt, daß die in der Flüssigkeit enthaltene Luft weitestgehend entfernt wird. Hierzu wird die jeweilige Flüssigkeit zusammen mit dem Kohlendioxyd über eine Mischdüse von unten einem hohen, vertikal stehenden Zylinder bzw. einem ersten Mischkessel zugeführt, dessen oberes, die Öffnung aufweisendes Ende von einem erweiterten Behälters umschlossen wird. Dieser bildet mit dem oberen Ende des Zylinders einen Ringraum und weist oberhalb diesem einen zylindrischen Kopfraum auf. In diesem befindet sich ein selbsttätig wirkendes Schwimmerventil, das mit einer Ventilöffnung in der Decke des Kopfraumes zusammenwirkt. Vom Bodenbereich des erweiterten Behälters führt eine Leitung von oben in einen zweiten, vertikal stehenden Mischkessel durch eine oberhalb einer Kohlendioxydzuführung vorgesehene Rieseleinrichtung. Im Boden des zweiten, als Vorratsbehälter dienenden Mischkessels ist eine z. B.

zu einem Flaschenfüller führende Abflußleitung angeordnet.

In dem erweiterten, am Kopfende des ersten Mischkessels befindlichen Behälter werden die aufsteigenden Gasblasen von der Flüssigkeit getrennt, so daß sich im Ringraum des Behälters eine vorgesättigte blasenfreie Flüssigkeit befindet, die über die angeschlossene Leitung dem zweiten Misch- bzw. Vorratsbehälter

zur Nachsättigung mittels der Rieseleinrichtung zugeführt wird. Der zylindrische Kopfraum des ersten Mischbehälter enthält die bei der Vorsättigung ausgeschiedene Luft zusammen mit dem gesamten, bei der Vorsättigung nicht verbrauchten und /on der Flüssigkeit getrennten Kohlendioxyd, das automatisch zusammen mit der ausgeschiedenen Luft durch das Schwimmerventil entfernt wird. Allerdings soll hierbei die Kohlendioxydzufuhr in den ersten Mischbehälter so geregelt werden, daß es zum größten Teil absorbiert wird und möglichst nur geringe Verluste an Kohlendioxyd entstehen.

Bei einem solchen Regelvorgang erfolgt aber verhältnismäßig nur langsam die Sättigung der Flüssigkeit, so daß in der Zeiteinheit lediglich kleine Mengen gesättigter Flüssigkeit hergestellt werden können. Wird jedoch das Kohlendioxyd zur Beschleunigung des Verfahrens im entsprechenden Überschuß zugeführt, so ergeben sich beachtliche Kohlendioxydverluste. Die bekannte Vorrichtung kann daher im Endergebnis noch nicht befriedigen.

Durch die Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst werden, die bekannte Vorrichtung zum Imprägnieren von Wasser oder Frischtrank mit Kohlendioxyd mit den weiteren Merkmalen der eingangs im ersten Absatz erläuterten Gattung so weiterzubilden, daß zur Verbesserung des Imprägnierungsgrades der Druck und damit die Verweildauer des Kohlendioxyds und des Wassers im ersten Mischbehälter gegenüber dem Vorratsbehälter mittels einfacher und in wirtschaftlicher Weise durchführbaren Maßnahmen erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abführleitung für das Wasser-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel an mindestens einer Steigesäule angeschlossen und die Ausmündung der letzten Steigesäule mit dem letzten Mischkessel bzw. Vorratsbehälter verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird der Flüssigkeitsdruck im ersten Mischkessel um mindestens der statischen Höhe der folgenden Steigesäule erhöht. Bei zwei oder mehreren nacheinander geschalteten Steigesäulen wird alsdann der Flüssigkeitsdruck im ersten Mischkessel um die statischen Höhen der nacheinandergeschalteten Steigesäulen erhöht.

Eine weitere Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes in dem ersten Mischkessel der Vorrichtung kann dadurch erreicht werden, daß mindestens eine Drosselstelle in der Abführleitung zwischen dem ersten Mischkessel und dem Vorratskessel vorgesehen ist.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Abführleitung für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel an der unteren Seite des letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters in eine zweite Steigesäule einmündet, die an ihrer oberen Seite offen ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine kompakte Vorrichtung geschaffen, die trotzdem eine längere Mischzeit ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß durch Spülen die Vorrichtung leicht gereinigt werden kann, da diese im wesentlichen von glattwandigen Mischkesseln gebildet wird. Insbesondere kann bei gleicher Mischwirkung die Konstruktionshöhe niedriger als bei den bekannten Vorrichtungen ausgeführt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Ausbildung so durchgeführt, daß die zweite Steigesäule an der Einmündungsstelle der Abführleitung am Boden des letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters angeordnet ist. Auf diese Weise werden drei nacheinander geschaltete Steigesäulen ermöglicht.

Des weiteren ist es sogar möglich, sowohl das Sättigen des Wassers oder Frischtrankes mit Kohlendioxyd als auch die weitere Behandlung und schließlich das Beruhigen des Flüssigkeits-Gasgemisches in einem einzigen Kessel durchzuführen, und zwar dadurch, daß der erste Mischkessel wenigstens teilweise innerhalb der zweiten Steigesäule angeordnet ist, und daß die Abfiihrleitung für das Flüssigkeits-Gasgemisch durch

H) eine Glocke zwischen der Wand des ersten Mischkessels und der zweiten Steigesäule gebildet wird, wobei die Glocke im Bereich ihres unteren Randes einen Durchlaß aufweist.

Für das Zubereiten von Frischtrank, z. B. Brauselimonade, bedarf die Vorrichtung in üblicher Weise noch einer Zuführleitung für den Sirup. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird hierzu die Gestaltung der Vorrichtung so durchgeführt, daß die Zuführleitung für den Sirup an die Abführleitung für das Flüssigkeits-

2» Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel angeschlossen wird. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Zuführleitung für den Sirup im Scheitelbereich der Glocke über den oberen offenen Mischkessel angeschlossen.

Auf diese Weise wird eine ausgezeichnete Mischung des Sirups mit dem durch Gasblasen durchsetzten Wasser erreicht, weil die Gasblasen durch das Wasser sprudeln und dadurch den Sirup gut auflösen. Außerdem wird dadurch noch eine weitere Aufnahme von

in Kohlendioxyd in das schon gemischte Getränk ermöglicht. Insbesondere wird aber durch die erfindungsgemäße Anordnung die Gefahr einer Schaumbildung vermieden, die dann eintreten kann, wenn der Sirup mit Wasser gemischt wird, bevor er über Injektordüsen dem

Ji ersten Mischkessel zugeführt wird. Auch verursacht die Sirupzuführung keine reinigungstechnischen Probleme, weil die Vorrichtung aus glattwandigen Kesseln besteht und tote Winkel, Fallen od. dgl. vermeidet, die sonst das Reinigen erheblich erschweren können.

•ίο Nachdem das Flüssigkeits-Gasgemisch den ersten Mischkessel verlassen hat, muß es noch eine erhebliche Strecke durchströmen, bevor es in den Vorratskessel eintritt. Deshalb ist erfindungsgemäß noch vorgesehen daß die Abführleitung für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel mit einer zusätzlichen Zuführeinrichtung für das Gas in fein verteiltem Zustand versehen ist. Diese feinen Gasblasen können dann während des Durchströmens der weiteren Strecke in die Flüssigkeit aufgenommen werden.

Insgesamt gesehen gewährleisten die gekennzeichneten Maßnahmen den technischen Fortschritt, daß in dem ersten Mischkessel ohne Verwendung von Druckreglern die Durchsetzung bzw. Vorsättigung der Flüssigkeit mit Kohlendioxyd unter einem Druck erfolgen kann, der höher als der eingestellte Druck im letzten Mischkessel bzw. im Vorratsbehälter ist. Auch kann die Berührungszeit von Gas und Flüssigkeit erheblich verlängert werden. Des weiteren kann die Bauhöhe der Vorrichtung bei gleichem Durchsetzungsdruck niedriger als bei den bekannten Vorrichtungen sein. Insbesondere verursacht die Sirupzufuhr keine Herabsetzung des Gasgehaltes in dem Endprodukt im Vergleich zu dem anfänglirhen Sättigungsgrad des Flüssigkeits-Gasgemisches, ehe dieses mit dem Sirup vermischt wird.

Schließlich ist auch die Reinigung der Vorrichtung bedeutend einfacher als bei einigen bekannten Vorrichtungen, bei denen Schalen oder Plattenapparate verwendet werden, so daß bei der Erfindung mit

geringerem Zeitverlust von dem einen Produkt auf das andere umgeschaltet werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in schematischen Umrißformen

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem getrennten ersten und letzten Mischkessel,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung mit einem abgewandelten letzten Mischkessel,

F i g. 3 eine Zusammenfassung vom ersten und letzten Mischkessel in einen einzigen Kessel.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zum Imprägnieren von Wasser oder Frischtrank mit Kohlendioxyd besteht nach den Fig. 1 und 2 aus zwei Mischkesseln 1 und 2 mit einer zwischen den beiden Mischkesseln vorgesehenen Verbindungsleitung 3. In dem Mischkessel 1 erfolgt die Vorsättigung des Wassers oder Frischtrankes mit Kohlendioxyd. Hierzu ist an der unteren Seite des ersten Mischkessels 1 eine Zuführleitung 4 für die Flüssigkeit und eine Zuführleitung 5 für das Kohlendioxyd angeschlossen. Die Zuführleitung 4 ist über eine Dosierungspumpe 6 an der Unterseite des ersten Mischkessels 1 angeschlossen, welche die Flüssigkeit aus einem Entlüftungskessel 7 ansaugt.

Die Zuführeinrichtung 5 ist über eine Leitung 8 mit dem oberen Raum des zweiten Mischkessels 2 verbunden. Dieser zweite Mischkessel 2 dient als Vorratsbehälter, in dem das Flüssigkeits-Gasgemisch zur Ruhe kommt und in welchem auch das überflüssige Gas von der Flüssigkeit abgetrennt wird. Der Mischkessel 2 ist auf seiner unteren Seite mit einer Leitung 9 versehen, durch die über eine Pumpe 10 dac fertiggestellte Flüssigkeits-Gasgemisch, z. B. Mineralwasser oder Brauselimonade, einem Flaschenfüller zugeführt wird.

Erfindungsgemäß ist die Abführleitung 3 für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel 1 an eine weitere Steigesäule 11 angeschlossen, die in den letzten Mischkessel bzw. Vorratsbehälter 2 ausmündet. Die Abführleitung 3 erstreckt sich bis an die untere Seite der auf der oberen Seite offenen zweiten Steigesäule 11, die innerhalb des letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters 2 angeordnet ist, vgl. F i g. 1.

In der Nähe der oberen Seite des Mischkessels 2 ist an die Abführleilung 3 eine Zuführleitung 12 für den Sirup angeschlossen, welche mit einer an die Dosierpumpe 6 gekuppelten Dosierpumpe 13 verbunden ist. Der Sirup kann in dieser Weise ruhig mit der von Kohlendioxyd durchsetzten Flüssigkeit gemischt werden, wobei in der anschließenden Steigestrecke innerhalb der Steigesäule 11 noch eine weitere Mischung erfolgt, die von den nach oben sprudelnden Gasblasen gefördert wird. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 fließt das über den oberen Rand der Steigesäulc 11 austretende Gemisch in den Vorratsbehälter 2 ein. In dieser Weise sammelt sich in dem unteren Teil des als Vorratsbehälter dienenden Mischkcssels das angestrebte Endprodukt, während in dem oberen Raum dieses Mischkcssels sich eine Gasmenge ansammelt, die über die Leitung 8 in den Mischkesscl 1 hincingesaugt wird. Mittels einer Leitung 14 wird das Kohlcndioxyd aus einer nicht dargestellten Quelle dem Mischkesscl bzw. Vorratsbehälter 2 zugeführt. In dieser Weise wird der notwendige Druck in diesem Mischkesscl bzw. Vorratsbehälter eingestellt.

Der Druck liegt in üblicher Weise zwischen 2 bis 5 at;i und kann von einem Manometer 15 abgelesen werden Die Anordnung der zweiten Steigesäule 11 gewährleistet den Vorteil, den Druck in dem ersten Mischkesse 1 höher als den entsprechenden Druck innerhalb de« letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters 2 zu halten Außerdem wird die Zeitdauer, in welcher die Gasblaser und die Flüssigkeit sich berühren, verlängert, wodurch der Sättigungsgrad verbessert wird. Weiterhin ist auch

K) eine beträchtliche Berührungszeit zwischen dem Sirup und der Flüssigkeit sowie zwischen dem Sirup und derr Gas gegeben, wodurch die Qualität des Endprodukte« erhöht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die

η Abführleitung 3 über den Boden des letzten Mischkes sels bzw. Vorratsbehälters 2 an die untere Seite dei zweiten Steigesäule 11 angeschlossen. An die Abführlei tung 3 für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem erster Mischkessel 1 ist noch eine zusätzliche Zuführeinrich·

2u tung 16 für Gas in fein verteiltem Zustand angeschlos sen. Dieses Gas wird gleichfalls aus dem oberen Raurr des Mischkessels bzw. Vorratsbehälters 2 entnommen Hierzu wird eine am Vorratsbehälter 2 angeschlossen« Leitung 17 und eine Pumpe 18 vorgesehen, die mit dei

Zuführeinrichtung 16 verbunden ist. Über dem offener oberen Ende der Steigesäule 11 ist eine Glocke Ii angeordnet, die in der Nähe ihres unteren Endes einer Durchlaß zu einer dritten Steigesäule 20 frei läßt. Irr übrigen ist die Ausbildung des Mischkessels bzw

jo Vorratsbehälters 2 der nach Fig. 1 gleich. Durch die weitere Anordnung einer dritten Steigesäule 22 wird eir noch höherer Druck in dem ersten Mischkessel 1 unc eine noch längere Berührungszeit des Kohlendioxyd· mit der Flüssigkeit gewährleistet.

V) Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist der erste Mischkessel 1 wenigstens teilweise innerhalb dei zweiten Steigesäule 11 vorgesehen. Die Abführleitung 2 für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem Mischkessel 1 wird durch eine Glocke 21 zwischen der Wand de:

Mischkessels 1 und der Steigesäule 11 gebildet. Dies« Glocke 21 weist einen Durchlaß im Bereich ihre; unteren Randes auf, so daß die vorgesättigte Flüssigkei in dem Raum zwischen der äußeren Wandseite dei Glocke 21 und der inneren Wandseite der SteigesäuU 11 aufwärts fließen und über den oberen Rand dei Steigesäule 11 in den freien Raum des letzter Mischkessels bzw. Vorratsbehälters 2 gelangen kann.

Zum Einwirken auf den Druck innerhalb de; zentralen Mischkessels 1 und auf die Aufenthaltsdauei des Flüssigkeits-Gasgemisches innerhalb der unter schiedlichen ringförmigen, durch die Glocke 21 gebildeten Streckenteile, kann eine Drosselstelle 22 arr oberen Rand dt r Steigesäule 11 vorgesehen werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Zuführleitung 12 für den Sirup an der oberen Seite dei Glocke 21 angeschlossen, so daß das Mischen mit den vorgesättigten Wasser und den noch vorhandener Gasblasen über eine erhebliche Strecke erfolgen kann Eine Drossclstcllc kann auch an einer zurückliegender

wi Stelle, z. B. zwischen dem Mischkesscl 1 und dei anschließenden Steigesäulc 11, angebracht werden, vgl Fig. 1. Dies gilt nicht nur für das Ausführungsbeispie nach Fig. 1, sondern auch für das Ausführungsbeispie nach Fig. 2.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Imprägnieren von Wasser oder Frischtrank mit Kohlendioxid, bestehend aus mindestens zwei hintereinander geschalteten, miteinander in offener Verbindung stehenden Mischkesseln, aus einer an der unteren Seite des ersten Kessels angeschlossenen Zuführleitung für die Flüssigkeit und für das Gas und aus einer an die obere Seite des ersten Mischkessels angeschlossenen und in den letzten, zugleich zur Beruhigung des imprägnierten Wassers dienenden Mischkessel bzw. Vorratsbehälter einmündenden Abführleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (3) für das Wasser-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel (1) an mindestens einer Steigesäule (11) angeschlossen und die Ausmündung der letzten Steigesäule mit dem letzten Mischkessel bzw. Vorratsbehälter (2) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Drosselstellc (22) in der Abführleitung (3) zwischen dem ersten Mischkessel (1) und dem Vorratsbehälter (2) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (3) für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel (1) an der unteren Seite des letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters (2) in eine zweite Steigesäule (11) einmündet, die an ihrer oberen Seite offen ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steigesäule (11) an der Einmündungsstelle der Abführleitung (3) am Boden des letzten Mischkessels bzw. Vorratsbehälters (2) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Mischkessel (1) wenigstens teilweise innerhalb der zweiten Steigesäule (11) angeordnet ist, und daß die Abführleitung (3) für das Flüssigkeits-Gasgemisch durch eine Glocke (21) zwischen der Wand des ersten Mischkessels (1) und der zweiten Steigesäule (11) gebildet ist, wobei die Glocke (21) in der Nähe ihres unteren Randes einen Durchlaß aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Zuführleitung für Sirup zur Zubereitung von Brauselimonaden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (12) für den Sirup an die Abführleitung (3) für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel (1) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (12) für den Sirup im Scheitelbereich der Glocke (21) über den oberen offenen ersten Mischkessel (1) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem deir vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (3) für das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem ersten Mischkessel (1) mit einer zusätzlichen Zuführeinrichtung (16) für Gas in feinverteiltem Zustand versehen ist.