DE1982391U

DE1982391U - Vorrichtung zum kontinuierlichen anreichern von getraenken mit kohlensaeure.

Info

Publication number: DE1982391U
Application number: DEE17033U
Authority: DE
Original assignee: Enzinger Union Werke AG
Current assignee: Enzinger Union Werke AG
Priority date: 1962-08-03
Filing date: 1962-08-03
Publication date: 1968-03-28

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen Anreichern von Getränken mit Kohlensäure

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anreichern, bzw. zum Sättigen von Getränken., wie Mineralwasser, Fruchtsäfte, mit Kohlensäure. Die Vorrichtung kann auch zur Herstellung von Mixgetränken Verwendung finden. Es ist bekannt, die Getränke mit gasförmiger Kohlensäure in einem Druckbehälter in Kontakt zu bringen. Dieser Kontakt kann entweder durch im Behälter eingebaute Rieselbleche, Zwischenboden und dgl. oder durch Verdüsen der Flüssigkeit erzielt werden. Bei dem Zerstäuben der Flüssigkeit entsteht in bekannter Weise eine verhältnismäßig große. Flüssigkeitsoberfläche, die die intensive, rasche Gasaufnahme fördert. Es ist bereits bekannt geworden, das Unterteil des Druckbehälters, in dem die Verdüsüng der zu sättigenden" Flüssigkeit erfolgt, als Sammelbehälter auszubilden und in. diesem Sammelbehälter ein Gasverteilerrohr oder sonstige-poröse Körper einzulegen und diese porösen Körpermit Kohlensäure, zu beschicken. Durch diese im Flüssigkeits-.sammelbehälter angeordnete Nachsättigungsvorrichtung wird nicht nur eine zusätzliche Anreicherung des Wassers mit CO₂ erzielt, sondern im Behälterinneren auch der Sättigungsbzw, eingestellte Gasdruck aufrecht erhalten. ,

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Es ist weiter bereits bekannt geworden, der zu zerstäubenden Flüssigkeit - also vor ihrem Eintritt in den Druckbehälter Kohlensäure von Sättigungsdruck zuzugeben, so daß bereits vor der Verdüsung eine Mischung des Wassers mit der Kohlensäure erzielt wird. Durch injektorartige Ausbildung der Zerstäuberdüse kann hierbei die Menge des vor der Zerstäubung zugegebenen gasförmigen GO₂ erhöht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich durch eine solche Vorrichtung die theoretisch mögliche C0₂"-Sättigung selbst bei noch so großem Reaktionsraum und ausgiebiger Verdüsung nur zu etwa 65 % erreichen läßt. Dabei müssen bereits optimale Verhältnisse herrschen und die Drücke und Temperaturen ganz aufeinander abgestimmt sein. Untersuchungen haben nun ergeben, daß' trotz des Zumischens von CO2 vor der Verdüsung und der Aufrechterhaltung des Sättigungsdruckes im Reaktionsbehälter im Inneren des Zerstäubüngskegels der Sprühdüse zu wenig Kohlensäure vorhanden ist und daher in der kurzen Zeit, in der die einzelnen Tröpfchen frei im Behälter der Gaseinwirkung ausgesetzt sind, nur eine mangelhafte Sättigung zustande kommt. Da in dem Behälter eine CÖ₂-Atmosphäre mit Sättigungsdruck aufrecht erhalten werden muß und da zudem der Spiegel der bereits carbonisierten Flüssigkeit im Behälterunterteil fällt und steigt und dadurch Druckschwankungen verursacht werden, kann die Zumischung des COg vor der Verdüsung natürlich nur einen geringen Anteil des zum Sättigen nötigen CO₂ decken. Die Hauptmenge des G0₂-Bedarfes wird s«mit aus der C0₂-Atmosphäre des Druckraumes entnommen» Die Gas-auf-

nähme des Sprühkegeis erfolgt aber nicht gleichmäßig und nur so, daß die äußeren Partien des Kegels eine ausreichende C0₂-Menge erhalten, der Kern des Sprühkegels Jedoch stark untersättigt bleibt. Daran ändert auch nichts die C0₂-Zugabe zu dem zu zerstäubenden Wasser, denn die erforderliche Gasmenge kann infolge der bestehenden Druckverhältnisse nicht ins Innere des Kegels gelangen. Zu berücksichtigen ist auch, daß während des Verdüsens der Wasserspiegel im Behälterunterteil ansteigt und eine gewisse Kompression wirkt der Einleitung von GO₂ in die Zerstäuberdüse entgegen. Praktisch wird also das GO₂ nur durch die Nachsättigungseinrichtung in den Behälter eingeführt und dies führt dazu, daß, selbst in den aller günstigsten Fällen, nur eine Sättigung von maximal 60 bis 65 % erreicht werden kann. ;

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird bei Vorrichtungen zum kontinuierlichen Anreichern von Getränken mi t CO₂ in Behältern gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß in der das gasförmige CO₂ in den Behälter einführenden Zuleitung ein den Gasdruck im Behälterinneren konstant auf Sättigungsdruck haltendes, selbsttätiges Steuerventil und in der zu der Flüssigkeitszuleitung geführten C0₂-Druekleitung ein in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitszulauf selbsttätig öffnendes oder schließendes Gasventil vorgesehen ist, wobei der Druck des der zu zerstäubenden Flüssigkeit zugeführten CO₂ den eingestellten Sättigungsdruck wesentlich, je nach Flüssigkeitsdurchsatz, um etwa 20 bis 70 % übertrifft.

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Dadurch kann im Druckbehälter der jeweils erwünschte Sättigungsdruck eingestellt, aufrechterhalten und gleichzeitig mit der Verdüsung die im Inneren des Zerstäubungskerns erforderliche COg-Menge eingebracht werden, wobei die Koppelung des Wasserzulaufs mit dem CO₂-Gaseinlaß in die zu zerstäubende Flüssigkeit das Steigen des Behälterdruckes über den Sättigungsdruck hinaus, etwa bei unterbrochener Flüssigkeitszufuhr, verhindert. Üblicherweise wird nämlich bei solchen kontinuierlichen Herstellungsanlagen zuweilen die Entnahme der Flüssigkeit, etwa wegen des Stillstandes des Äbfüllgerätes, gestoppt. Dadurch steigt der Spiegel des Getränkevorrates im Behälter an, wodurch schließlich die weitere Flüssigkeitszufuhr unterbunden wird. Synchron mit diesem Abschluß der Flüssigkeitszuleitung wird auch die Gaszuleitung, die das Zusatzgas erhöhten Druckes zu der zu zerstäubenden Flüssigkeit zugibt, abgesperrt. Entsprechend wird gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß das Unterteil des Druckbehälters als Flüssigkeitssammelbecken ausgebildet ist und eine Nachsättigungseinrichtung aufweist, welcher das den Sättigungsdruck im Druckbehälter aufrecht erhaltende gasförmige CO₂ über ein druckgesteuertes Regelventil zugeführt wird. - ^: \ - Weiter wird gemäß der Neuerung.vorgeschlagen, im Druckbehälterunterteil einen selbsttätig die Wasserzufuhr zu den Zerstäuberdüsen steuernden Flüssigkeitsniveauregler und außerdem ein gleichzeitig und gleichsinnig mit der Flüssigkeitszufuhr gesteuertes, in der C02-Druekleitung eingebautes Magnetventil für die Zufuhr gasförmiger CO2 erhöhten Druckes

zu der zu zerstäubenden Flüssigkeit vorzusehen, · Weiter wird vorgesehlagen, daß die Wasserzufuhr zu den Zerstäuberdüsen wahlweise auch durch Ein- und Aussehalten des Pumpenmotors in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsniveau im Behälterinneren steuerbar ausgebildet ist. Außerdem wird vorgeschlagen, daß außerhalb des Druekbehälters in der Wasserzuleitung eine Mischdüse mit Anschluß zum Einleiten von gasförmigem CO2 erhöhten Druckes angeordnet ist und daß die Mischdüse ausgangsseitig über eine Flüssigkeitsdruckleitung mit den Zerstäuberdüsen im Inneren des Druckbehälters verbunden ist.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung ein in der CC^-Druckleitung eingebautes, einstellbares Reduzierventil und eine in der Strömungsrichtung dahinter angeordnete Rohrverzweigung auf, deren eine Leitung über ein niveaugesteuertes Magnetventil zur Wasserdruckleitung oder zur Zerstäuberdüse, deren andere Leitung über ein vom voreinstellbaren Behälterinnendruck gesteuertes Magnetventil zur Nachsättigungsvorrichtung im Druckbehälter geführt ist.

Auf der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise und schematisch dargestellt. -

Abbildung 1 zeigt eine Ausbildung,bei der die Flüssigkeitszufuhr mit Hilfe eines Magnetventils gesteuert wird und Abbildung 2 zeigt imverkleinerten Maßstab eine ähnliche "Vorrichtung, bei der die Flüssigkeitszufuhr durch Ein- oder Ausschalten der Flüssigkeitspumpe bewirkt wird. Die in der Leitung 1 über die Mischdüse 2 und die Zerstäuberdüse 3 dem Druckbehälter 4 zugeleitete Flüssigkeit sammelt

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sich im Unterteil 5 des Behälters 4 und wird hier durch ein Nachsättigungsrohr 6 mit durch die Leitung 7 zugeführter CO₂ begast. Die fertige, rait CO2 angereicherte Flüssigkeit wird durch die Rohrleitung 8 dem Verbraucher -' etwa der nicht gezeichneten Füllmaschine - zugeführt. Je nach der augenblicklichen durch die Leitung 8 wegfließenden Flüssigkeitsmenge sinkt oder steigt der Flüssigkeitsspiegel 9 im Behälterunterteil 5· Bei höchstem Stand 9* wird über den Flüssigkeitsstandanzeiger 10 und das Schaltgerät 11 das Magnetventil 12 in der Flüssigkeitszuleitung 1 geschlossen, so daß keine weitere Flüssigkeit den Düsen 2> J5 zusifcrö'mt, Vom Schaltgerät 11 aus wird außerdem gleichzeitig und gleichsinnig das Magnetventil lj> in der Gäsdruekleitung geschlossen, so daß in die Mischdüse 2 auch kein weiteres GO₂ einströmen kann» Die CO₂ kann demgemäß nur noch über die Leitung 7 und den Nachsättiger β in das Behälterunterteil gelangen und zwar so lange, bis im Druckbehälter 4 der eingestellte Solldruck (Sättigungsdruck) erreicht ist. Über den Gasdruckschalter I5 und das Regelgerät 16 wird dann das Magnetventil 17 inder Gasdruckleitung 7 geschlossen,. Sobald sich jedoch der Druck im Inneren des Kessels 4 etwa durch weitere Gasaufnahme des Wassers wieder erniedrigt^ wird durch die Leitung 7 wieder die entsprechende Menge über den Nachsättiger β in den Behälter 4 eingeführt. Von den Kohlensäureflaschen 22 oder dem sonstigen Kohlensäuredruckbehälter führt eine Gasleitung l8 zum Druckreduzierventil 19, mit dem der in Leitung 18 herrschende hohe Gasdruck je nach Flüssigkeitsdurchsatz auf einen etwa 20 bis 70 % über dem Sättigungsdruck liegenden Gasdruck erniedrigt wird. - ■.".'.. - ■■ ■ ^: _ 7 _ ■■',■"■-■■.■■ ■ ." ■■

"-■'■' " "■ - " — 7 — ■'-'"■- ' ■" ■-Dieser COg-Druck herrscht auch in der an die Rohrverzweigung 23 angeschlossenen Leitung 14, die zu den Düsen 2, 3 führt. Ira Inneren des Druckbehälters 4 wird jedoch durch den Druckschalter I5, l6 und das Magnetventil 17 ein wesentlich niedrigerer Druck, nämlich der Sättigungsdruck, aufrecht und konstant gehalten. Dagegen wird die Gaszufuhr zu dem Mischventil 2 über das Magnetventil 13 völlig abgestellt, sobald auch das Magnetventil 12 die Zufuhr von Wasser in die Leitung 1 unterbindet. Die beiden Ventile 12, 13 schließen also gleichzeitig und öffnen auch wieder gleichzeitig. Durch die Zugabe von COg erheblich erhöhten Druckes über die Mischdüse 2 wird auch im Kern des Zerstäubungskegels 20 eine ausreichende CO^-Menge wirksam, so daß der gesamte Spritzkegel gleichmäßig mit Gas angereichert wird. Es läßt sich dabeieine Steigerung der Anreicherung von βθ"bis 65$ bis gegen 90 % Sättigung, also eine Verbesserung um ca. 25 bis 30 % abs., erzielen. Ein verbessertes Getränk mit bei verhältnismäßig niedrigem Druck gebundener Kohlensäure ist die Folge. Außerdem kann überraschenderweise auch der Reaktionsraum selbst stark verkleinert werden. Es wurden mit einem auf ein Drittel des Volumens verkleinertem Behälter praktisch gleich gute Ergebnisse erzielt. Durch die innige Gssberührung ist jedenfalls eine wesentlich bessere Sättigung zu erreichen als durch einen noch so großen Reaktionsraum, bei dem im Kern des Verdüsungskegels eine CO₂ Verarmung eintritt. Gemäß Abbildung 2 wird die Flüssigkeitsdruckpumpe 21 über den Niveauschalter 10 und das Steuergerät 11 je nach dem Stand des Flüssigkeitsspiegels 9 ein- oder ausgeschaltet.

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Gleichzeitig wird die Gaszufuhr duroh die Gasleitung 14* über das Magnetventil Γ5¹' gesperrt, so daß in die Mischdüse 2 und in die Flüssigkeitsleitung 1*, sowie in die
Zerstäuberdüse 3* weder Gas noch Flüssigkeit gelangt.
Die elektrischen Schalt- und Steuerleitungen sind in
Abbildung 2 gestrichelt gezeichnet, die Gasleitungen ein fach und die Flüssigkeitsleitungen doppelt ausgezogen.
Die Funktion der Vorrichtung gemäß Abbildung 2 ist sonst die gleiche wie die der Vorrichtung gemäß Abbildung 1.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Anreichern von Getränken, wie Mineralwasser, Fruchtsäfte mit Kohlensäure durch Verdüsen der Flüssigkeit in einem mit gasförmigem CO₂ angefüllten Druckbehälter, wobei wenigstens dessen Oberteil als Verdüsungsraum ausgebildet ist und das gasförmige CO₂ sowohl in den Behälter oder Verdüsungsraum, als auch vor oder in den Zerstäuberdüsen in die zugeleitete und zu zerstäubende Flüssigkeit eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der das gasförmige COg in den Behälter (4) einführenden Zuleitung (7) ein den Gasdruck im Behälterinneren konstant auf Sättigungsdruck haltendes, selbsttätiges Steuerventil (15, 16, I7) und in der zu der Flüssigkeitszuleitung geführten COp-Druckleitung (l4) ein in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitszulauf selbsttätig öffnendes oder schließendes Gasventil (13) vorgesehen ist, wobei der Druck des der zu zerstäubenden Flüssigkeit zugeführten gasförmigen CO₂ den eingestellten Sättigungsdruck wesentlich, zum Beispiel um 20 bis 70 fo übertrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Unterteil (5) des Druckbehälters (4) als Flüssigkeitssammelbecken ausgebildet ist und eine Nachsättigungs-

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen, im Druckbehälterunterteil (5) vorgesehenen, selbsttätig die Wasserzufuhr zu den Zerstäuberdüsen steuernden Flüssigkeitsniveauregler (10) und ein gleichzeitig und gleichsinnig mit der Flüssigkeitszufuhr gesteuertes, in der C0₂-Druckleitung eingebautes Magnetsteuerventil (Ϊ3) für die Zufuhr gasförmiger CO₂ erhöhten Druckes zu der zu zerstäubenden Flüssigkeit (l, 20).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,

daß die Wasserzufuhr zu den Zerstäuberdüsen (3* 3^l) dureh Ein- und Ausschalten des Pumpenmotors (21) in Abhängigkeit vom Flü^ssigkeitsniveau im Behälterinneren (5) steuerbar ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Druekbehälters in der Wasserzuleitung eine Mischdüse (2'*') mit Anschluß (14^! ) zum Einleiten von gasförmigem COg erhöhten Druckes angeordnet ist und ausgangssei.tig die Mischdüse über eine Flüssigkeitsdruckleitung (l¹) mit den Zerstäuberdüsen (3*) im Inneren.'"des Druckbehälter verbunden ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein in der COp—Leitung (18) eingebautes, einstellbares Reduzierventil (I9), eine in itrö-

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raungsrichtung dahinter angeordnete Rohrverzweigung, deren eine Leitung (14, 14*) über ein niveaugesteuertes Magnetventil (l>) zur Wasserdruckleitung (1,, I¹) oder zur Zerstäuberdüse 0)y deren andere Leitung (7Jj über ein vom voreinstellbaren Behälterinnendruek gesteuertes Magnetventil (l6, 17) zur Nachsättigungsvorriehtung (6) im Druckbehälterunterteil (5) geführt ist.