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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Behältersystem für flüssige Farbmittel, das eine Vorrichtung für die Einbringung mindestens eines flüssigen Mediums in einen Behälter des Systems umfasst. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung mindestens eine Behältereinheit mit einer darin integrierten, erfindungsgemäßen Applikationsvorrichtung und eine Dosierstrecke.
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Beschreibung
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Herkömmliche Dosiervorrichtungen für flüssige Farbmittel weisen in der Regel wenigstens einen Vorratsbehälter auf, der zur Entnahme des Mediums über mechanische oder elektrische Pumpen angesteuert wird. Dabei handelt es sich in der Regel um offene Systeme, in denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden. Die Behälter verfügen dazu beispielsweise über abnehmbare Deckel. Besondere Anforderungen werden an Dosieranlagen für flüssige Medien gestellt, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die durch Auskristallisation eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Die Dosieranlagen für solche Medien weisen z. B. Behälter auf, die ein mechanisches Rührwerk enthalten, um ein Absetzen des Feststoffs zu mindern oder günstigstenfalls zu vermeiden. Mit den an die Behälter angeschlossenen Pumpen werden die Medien in der gewünschten (d. h. zu dosierenden) Menge in einen Vorlagebehälter (Dosiervorlage) gefördert und gegebenenfalls gemeinsam mit anderen Medien zum gewünschten Produkt konfektioniert. Bei den meisten herkömmlichen Anlagen erfolgt die Herstellung einer bestimmten Produktmischung sequenziell aus Einzeldosen, das heißt jede der zur Erzeugung einer bestimmten Produktmischung benötigten Einzelkomponenten wird nacheinander aus dem jeweiligen Behälter zudosiert. Bei diesen Anlagen bilden der Vorratsbehälter und die Dosiervorrichtung baulich eine Einheit.
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Die bisherigen Dosiervorrichtungen weisen vielfältige Nachteile auf. So sind diese Vorrichtungen dadurch gekennzeichnet, dass sie offene Behältersysteme sind, bei denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden müssen. Bei offenen Systemen besteht die Gefahr, dass die Medien in den Behältern eindicken, da Flüssigkeit verdunsten kann. Der nicht eindeutig zu quantifizierende Flüssigkeitsverlust wird bei der Dosierung nicht berücksichtigt. Dies führt aufgrund des mit der Zeit sich anreichernden Feststoffgehaltes des Mediums dazu, dass die Produkte bei gleicher Dosierung unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Im schlimmsten Fall werden die Medien so eingedickt, dass eine Pumpenförderung nicht mehr möglich ist und/oder die Rührwerksmechanik blockiert oder zerstört wird. Dies kann dazu führen, dass die gesamte betroffene Dosiereinheit (Behälter mit Rühreinrichtung, Leitungen, Pumpe) ausgetauscht werden muss.
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Weitere Nachteile herkömmlicher Dosiervorrichtungen ergeben sich daraus, dass die Medien in den Dosierventilen häufig aufgrund der Anreicherung der flüssigen Medien im Behältersystem schneller eintrocknen und/oder diese verstopfen. Die Dosierventile funktionieren dann nicht zuverlässig, müssen aufwändig gereinigt und zudem häufig ersetzt werden.
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Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen, offenen Behältervorrichtungen ist es, dass aufgrund der Verderblichkeit oder Veränderlichkeit der Dosiermedien unter dem Einfluss der Umgebungsluftexposition und der darin enthaltenen Umweltkeime vielfach auf den Einsatz von Konservierungsmitteln nicht verzichtet werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, möglichst viele der zuvor beschrieben Nachteile herkömmlicher Dosieranlagen zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird demgemäß durch eine Dosiervorrichtung gelöst, bei der ein solches Behältersystem zusammen mit einer Fördereinrichtung und entsprechenden Leitungen eine Vorrichtung bildet, welche die Einbringung eines flüssigen Mediums in den Dosiermedienbehälter erlaubt. Das flüssige Medium kann somit in der Vorrichtung, einschließlich des Behältersystems, durch Zugabe von Flüssigkeit vor dem Eintrocknen bewahrt werden. Besonders vorteilhaft ist diese Vorrichtung zur Applikation von flüssigen Zubereitungen, die sich auf das im Behältersystem enthaltene Dosiermedium stabilisierend, homogenisierend oder hinsichtlich seiner Eigenschaften begünstigend auswirken.
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Dabei können Teile der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung auf bereits bestehende, konventionelle Dosiervorrichtungen als technische Erweiterung ergänzt werden um die beschriebene Aufgabe zu lösen.
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Bei den zu einzubringenden Zubereitungen kann Wasser, Lösemittel oder Lösungen beinhaltend mindestens ein Wirkstoff, wie etwa Emulgatoren, Antikoagulationsmittel, Stabilisatoren, Konservierungsmittel eingesetzt werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung des Behältersystems ist, dass Konservierungsmittel im Bedarfsfall selektiv eingebracht werden können. Dies erlaubt die konservierungsmittelreduzierte oder konservierungsmittelfreie Herstellung der Dosiermedien. Im Bedarfsfall können mit der beschriebenen Vorrichtung Konservierungsmittel nach dem Paracelsus Prinzip „so viel wie nötig - so wenig wie möglich“ am Verarbeitungsstandort eingebracht werden. In bisherigen Dosiervorrichtungen wurden Dosiermedien per se mit Konservierungsmittel versetzt um Produktbeeinträchtigungen auszuschließen, da bei konventionellen Dosieranlagen eine Beaufschlagung der flüssigen Medien mit anderen Fluiden nicht möglich ist. Dabei werden meist Breitbandkonservierungsmittel in erhöhten Standardkonzentrationen eingesetzt um unter allen zu erwartenden Betriebsbedingungen einer Dosiervorrichtung eine gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten.
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Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung kann gezielt unter den jeweiligen Betriebsbedingungen eine bedarfsgerechte Konservierung und Stabilisierung der flüssigen Dosiermedien selektiv vorgenommen und angepasst werden. Besonders geeignet zur präventiven Konservierung sind dabei moderate Stabilisatoren, wie etwa kolloidales Silber in einer Lösung.
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Mit der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung kann durch die gezielte Einbringung von Wasser, Löse,- und Verdünnungsmittel der Flüssigkeitsverlust ausgeglichen und einer Anreicherung von Feststoffen in den Dosiermedien entgegengewirkt werden.
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In einer speziellen Ausgestaltung ist das Behältersystem einer konventionellen Dosieranlage mit offenen Behältersystemen so ausgeführt, dass mindestens ein Behälter des Systems als Vorratsbehälter der zu applizierenden flüssigen Medien dient, von dem eine Dosierstrecke abgängig ist. Die Dosierstrecke beinhaltet wenigstens eine Pumpe und ein Schlauchsystem, welches an wenigstens einen Behälter, der das Dosiermedium beinhaltet, angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Systems ist der Zugang zum Behälter mit den Dosiermedien im oberen Bereich des Behälters, vorzugsweise am Behälterdeckel angebracht. Dies ermöglicht das Benetzen der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels, und der freiliegenden Behälterinnenseite.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Behältersystem, das einen konventionellen Behälter zur Aufnahme des flüssigen Mediums, umfasst, der wenigstens ein Anschluss aufweist, über den ein weiteres flüssiges Medium aus einem Vorratsbehälter eingebracht werden kann.
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Dabei handelt es sich bevorzugt um konventionelle, marktübliche Behälter/Pumpensysteme aus den Werkstoffen Kunststoffe, Metalle, Glas, oder Verbundmaterialien. Bei den Anschlüssen kann es sich um übliche, dem Fachmann bekannte und kommerziell erhältliche Anschlüsse handeln. Dazu zählen z. B. Hähne, wie beispielsweise Zapfhähne, Deckel, wie beispielsweise Schraubverschlüsse, Schläuche oder sonstige Konnektierungen.
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Die Zuführanschlüsse der Applikationsflüssigkeit in den Dosiermedienbehälter sind bevorzugt als sogenannte Zerstäuber- oder Tröpfchendüsen ausgestaltet, um möglichst ein gleichmäßiges Aufbringen der Flüssigkeit auf das Dosiermedium zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist dabei das feine Vernebeln des Applikationsmediums um möglichst die gesamte Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels des Dosiermediums und der freiliegenden Behälterinnenteile zu erreichen. Dabei wird durch die Verwendung des vorhandenen Deckels des Dosiermedienbehälters das Austreten der zerstäubten Applikationsflüssigkeiten wirkungsvoll verhindert.
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Die Anschlüsse werden durch technische Methoden wie Verschrauben, Einschweißen, Verkleben, Vulkanisieren, etc. dichtend mit dem Behältermaterial verbunden. Das erfindungsgemäße Behältersystem kann mehrere Dosier- und Applikationsbehälter enthalten.
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Vorzugsweise sind mehrere Dosiermedienbehälter mit wenigstens einem Applikationsmedienbehälter verbunden. Dabei werden die Behälter über ein Verteilsystem der Pumpe abgängig konnektiert. Diese Verteiler sind handelsübliche, dem Fachmann bekannte Schraub- oder Steckverteiler mit wenigstens einem Zugang und mehreren, mindestens zwei Abgängen.
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Die Leitung(en) des Behältersystems und der Dosierstrecke werden aus einem für das entsprechende Medium geeigneten, d. h. inerten Material gefertigt. Sie sind vorzugsweise flexibel und leicht auszutauschen. Geeignete Materialien sind z. B. kommerziell erhältliche Kunststoffschläuche, z. B. aus Polyethylen (PE), Polypropylen(PP) oder Polyurethan (PU) und Verbundmaterialien.
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Die Anschlüsse und Leitungen sind speziell so angeordnet, dass der Normalbetrieb der konventionellen Dosiervorrichtung erhalten wird. Dabei wird das Applikationsdosiersystem so in die Dosiervorrichtung integriert, dass diese als Erweiterung ein neuartiges Konzept darstellt ohne die Grundfunktion der ursprünglichen Vorrichtung negativ zu beeinflussen.
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Die so hergestellte, neuartige Dosiervorrichtung ermöglicht durch die Ansteuerung des Applikationsmedienbehälters die ein- oder mehrmalige Dosierung einer definierten Menge in zeitlich definierten Abständen und Mengen.
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In einer weiteren Ausführung enthält eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung wenigstens ein Ventil zur differenzierten Steuerung der Applikationsmenge.
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In dieser Ausgestaltung ist über die Steuerung der Dosiervorrichtung eine gezielte Ansteuerung einzelner Behälter durch Öffnen und Schließen des Ventils möglich. Die verwendeten Ventile sind handelsübliche, dem Fachmann bekannte Magnet-, Klappanker-, oder Drehschieberventile, vorzugsweise elektrisch oder pneumatisch betrieben.
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Unter einem flüssigen Medium wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur eine einphasige Flüssigkeit verstanden, sondern auch Emulsionen (zwei- und mehrphasige Flüssigkeiten) und flüssige Medien, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die aus dem Auskristallisieren eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Die Viskosität der flüssigen Medien kann in einem weiten Bereich variieren, der von leichtflüssig bis zähflüssig (pastös) reicht.
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In einer weiteren Ausführung konventioneller Dosiersysteme kann das flüssige Medium in Intervallen oder ständig mit einer Pumpe umgewälzt werden, so dass eine Entmischung des flüssigen Mediums oder ein Absetzen von Feststoffen vermieden oder zumindest stark vermindert werden kann. Das Behältersystem kann als Ein- oder Mehrweg-Wechselsystem konstruiert sein. Es kann modular an den Kreislauf angeschlossen werden. So ist die Befüllung der Vorrichtung mit dem zu dosierenden flüssigen Medium vergleichbar einfach und sauber möglich.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dosiersystem eine Entnahmevorrichtung.
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Bei einer solchen Entnahmevorrichtung kann es sich um einen Hahn, ein Ventil, einen Dispenser, ein Reduzierstück, ein Übergangsstück, wie beispielsweise eine Tülle, eine Olive etc., einen Adapter, eine Kupplung, ein Mehrweg-Fitting, wie beispielsweise ein Y- oder ein T-Stück, einen Verteiler, sonstige Fittings, wie beispielsweise ein Winkelstück, oder um eine beliebige andere, für den Anwendungsfall geeignete Entnahmevorrichtung handeln. Im Speziellen wird ein Mehrweg-Fitting, insbesondere ein Y- oder ein T-Stück, oder ein Dosierventil als Entnahmevorrichtung verwendet, um alternativ oder zusätzlich zu dem zu dosierenden flüssigen Medium mindestens ein weiteres flüssiges Medium dosieren zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die einzelnen Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventile der Vorrichtungen sowie die Fördereinheit und/oder das Ventil des flüssigen Applikationsmediums von einer zentralen Steuereinheit gesteuert.
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Innerhalb dieser Anordnung können mehrere Dosiermedienbehälter und/oder eine oder mehrere Applikationsmedienbehälter parallel oder alternierend betrieben werden. Eine entsprechende Steuerelektronik und Betriebssoftware erlaubt die Ansteuerung von Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventilen, so dass auch eine simultane Dosierung verschiedener flüssiger Medien möglich ist. Dabei ist es möglich konventionelle Dosieranlagen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachzurüsten, oder innerhalb neuer Entwicklungen zu integrieren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage zum Abfüllen und/oder Dosieren von flüssigen Medien, bevorzugt von Farbstoffzusammensetzungen, besonders bevorzugt von pigmenthaltigen Farbstoffzusammensetzungen.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich auch für ein Verfahren zum Mischen einer Farbformulierung, bei dem ein Farbmuster gewählt wird und entsprechend dem gewählten Farbmuster Farbstoffzusammensetzungen über eine erfindungsgemäße Dosieranlage bzw. mehrere erfindungsgemäße Dosiervorrichtungen einer Grundformulierung in einem geeigneten Behälter zudosiert werden. Anschließend wird diese Farbformulierung in dem Behälter zu einem fertigen Produkt konfektioniert.
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Unter Konfektionieren im Sinne der vorliegenden Erfindung wird das Fertigstellen eines Produktes verstanden. Damit umfasst sind alle Arbeiten, die nach dem Abfüllen der Komponenten zur Herstellung des verkaufsfertigen Produktes notwendig sind, wie beispielsweise das Veredeln, Mischen, Verpacken und/oder die Bildung von verkaufsfähigen Einheiten.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
- 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums in vereinfachter Darstellung.
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In einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung sind wenigstens ein Behälter (1 A (2)) und wenigstens ein Behälter (1 B (13)) angeordnet. In der Praxis werden jedoch meist mehrere, z.B. bei der Herstellung von Farbmischungen, bis zu 36 der Behälter B eingesetzt.
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Dabei sind die Behälter jeweils mit unterschiedlichen Farbmitteln definierter Farbstärke befüllt um durch das Dosieren bestimmter Farbmittel in einer festgelegten Menge durch Mischung in einem Vorlagebehälter einen bestimmten Farbton herzustellen.
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Der Behälter der flüssigen Farbmittel (13) wird nach dem Abnehmen der Behälterdeckel (4) durch Eingießen aus einem Vorratsgefäß befüllt. In der Praxis werden dann die, innerhalb einer aus mehreren Behälter bestehenden Dosiervorrichtung, flüssigen Medien über eine Dosierpumpe (11) in ein Vorlagegefäß dosiert. Zur Verhinderung des Erzeugens eines Unterdrucks im Behälter bei abnehmendem Flüssigkeitsniveau sind die Deckel (4) nicht dicht schließend.
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Dies hat zur Folge, dass Lösemittel, oder Wasser aus dem Behälter verdunsten kann, und das flüssige Medium eindickt, oder antrocknet. Dadurch wird die Zusammensetzung durch Anreicherung beeinflusst, was im Falle von Farbmittel zur Folge hat, dass die herzustellenden Farbtöne abweichen. Ein weiterer Nachteil dieser offenen Behälterkonstruktion ist, dass durch den permanenten Luftaustausch zum Behälterinneren Umweltkeime mit eingetragen werden. Das ohnehin feuchte Behälterklima begünstigt das Wachstum von Schimmel und Keimen.
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Aufgabe der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, durch das Einbringen eines weiteren flüssigen Mediums in den Behälter (1 B) den Nachteilen des Flüssigkeitsverlustes und der möglichen Verkeimung entgegenzuwirken.
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Dazu wird wenigstens ein weiterer Behälter (1 A), mit einem Behälter (1 B) gekoppelt. Dies geschieht indem der Behälter (1 A), mittels einer Förderpumpe (5) entweder direkt, oder über eine Verteilereinheit (7) an den Behälter (1 B) angeschlossen wird. Der Anschluss erfolgt über ein Leitungs- oder Schlauchsystem (6,8) und mündet im oberen Bereich des Behälters (1 B). Dazu eignet sich im Besonderen die Deckelkonstruktion. Dort wird eine Zerstäuber- oder Tröpfchendüse (9) an die Leitungsmündung angeschlossen.
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Durch die Betätigung der Förderpumpe (5) kann eine definierte Menge an Flüssigkeit aus dem Behälter (1 A) in den Behälter (1 B) appliziert werden. Dies erfolgt auf die gleiche Weise, wie auch die flüssigen Medien aus dem Behälter (1 B) zur Herstellung eines Produkts in einer Dosiervorlage verfahren wird.
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Dazu wird innerhalb einer Vorrichtung der Behälter (1 A) mechanisch angesteuert und durch das Betätigen der Pumpe die gewünschte Menge an flüssigen Medium (1) in den Behälter (1 B) eingebracht. Die Vorrichtung bildet zusammen mit der Pumpenmechanik, der elektronischen Steuerung und der Computeranbindung mit Dosiersoftware eine sog. Dosieranlage. Die Pumpen werden i.d.R. über Schrittmotoren durch die nachgeschaltete Steuerung unter Beteiligung einer rechnergestützten Software angesteuert. So ist es möglich die Dosieranlage zu kalibrieren um definierte Volumina zu dosieren.
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Wenn in der Folge des Betriebes einer Dosiervorrichtung Anreicherungseffekte der flüssigen Medien (10) in den Behältern (1 B) festgestellt werden, kann gezielt durch das Einbringen von Flüssigkeit (1) aus dem Behälter (1 A) ein Ausgleich erfolgen. Sind mehrere Behälter von unterschiedlichen Verlustmengen betroffen kann eine Dosiervorrichtung zusätzlich mit Ventilen nach der Verteilereinheit (7) ausgerüstet werden, die über die Steuerung wechselweise betätigt werden können, um dadurch einzelne Leitungen zu öffnen und zu schließen.
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Werden Zuschläge von flüssigen Zubereitungen welche die Eigenschaften der flüssigen Medien (10) beeinflussen erforderlich, werden diese als Befüllung in den Behälter (1 A) eingebracht. Es kann auch ein weiterer Behälter mit einer Befüllung anderer Qualität in die Dosiervorrichtung integriert werden.
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Zubereitungen als flüssiges Medium zur Applikation in den Behälter können nach Erfordernis hergestellt oder bezogen werden und zur Verwendung in den Behälter (1A) eingefüllt werden. Beispielsweise, hier einige, können so die Eigenschaften des flüssigen Mediums (10) beeinflusst werden:
- - Erhöhung oder Absenkung des pH-Werts.
- - Einstellung der Viskosität.
- - Nachträgliche, bedarfsgerechte Konservierung.
- - Verbesserung der Homogenität durch Dispergierungsmittelzugabe, oder Emulgatoren und Tenside.
- - Erhöhung oder Absenkung der Dichte.
- - Salzgehalt
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Sowohl die Zubereitungen als auch die flüssigen Medien (10) werden innerhalb der Dosiervorrichtung mechanisch, vorzugsweise durch Rührvorrichtungen (3,12), homogenisiert. In einer weiteren Ausführung können die Behälter zusätzlich durch Umwälzen, oder alleine durch Umwälzen homogen gehalten werden.
