DE2556067B2

DE2556067B2 - Mischeinrichtung in einem Getränkeausgabegerät und Verfahren bei der Verwendung dieser Mischeinrichtung

Info

Publication number: DE2556067B2
Application number: DE2556067A
Authority: DE
Inventors: Horst 2067 Reinfeld Koehl; Alexander 2000 Hamburg Kueckens
Original assignee: Dagma Deutsche Automaten- und Getraenkemaschinen & Co Kg 2067 Reinfeld GmbH
Current assignee: Douwe Egberts Getraenke-Serv KG
Priority date: 1975-03-21
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1979-12-06
Also published as: NL7602678A; IT1062493B; NL181189B; BR7601637A; IL49232A; AR209800A1; YU72676A; SE419535B; ES446199A1; DE2559651C3; AU501853B2; DE2556067A1; JPS51139663A; CH625402A5; DE2559651A1; CA1038345A; DE2556067C3; DE2559651B2; JPS5727734B2; GB1534361A

Description

Die Erfindung betrifft das Herstellen und Ausgeben von karbonisierten Flüssigkeiten in einem Getränkeausgabegerät.

Es ist eine Mischeinrichtung in einem Getränkeausgabegerät bekannt, die aus einem Vorratsbehälter für die heiße oder für die gekühlte Grundflüssigkeit und wenigstens einem mit Dosiereinrichtung versehenen Behälter für Geschmackstoff besteht, der mit seiner Abgabeöffnung oberhalb einer schwach geneigten Mischrinne angeordnet ist, an deren einem Ende ein Zugabeventil für die Grundflüssigkeit und an deren anderem Ende ein Auslauf für das Mischgetränk vorgesehen sind. (Vergl. DE-AS 12 92 327). Das bekannte Getränkeausgabegerät kann zur Herstellung eines heißen Getränkes, beispielsweise Tee, Kaffee od. dgl., oder eines kalten Getränkes, beispielsweise Fruchtsaft dienen. Bei der Grundflüssigkeit handelt es sich in der Regel um Wasser, während es sich bei den Geschmackstoffen um flüssige Konzentrate oder Sirupe handelt. Die Grundflüssigkeit wird in einem zur Atmosphäre offenen Behälter erhitzt oder gekühlt. Bevorzugt sind mehrere Behälter für verschiedene Geschrrsackstoffe im Inneren eines wärmeisoüerter. Abteils angeordnet, das über eine Kühleinrichtung gekühlt wird. Über eine Wähleinrichtung und eine Münzautomatik kann das Getränkeausgabegerät in Gang gesetzt werden. Die Behälter ragen mit ihrer Entnahme- und Belüftungsöffnung nach unten und sind jeweils mit einer Dosiereinrichtung verbunden, deren Abgabeöffnung wenig oberhalb der schwach geneigten Mischrinne angeordnet ist. Am oberen Ende der Rinne mündet über ein Zugabeventil der Zulauf für die Grundflüssigkeit, während am tiefer gelegenen Ende der Mischrinne der Auslauf für das Mischgetränk ist, welcher Auslauf oberhalb eines Becherhalters angeordnet ist. Dieses bekannte Getränkeausgabegerät ist nur für die Ausgabe von stillen Getränken bestimmt.

Zur Herstellung von Getränken im Getränkeautomaten ist es auch bereits bekannt, als Geschmackstoff einen Sirup mit einem zur Selbstkonservierung ausreichend hohen Brix-Wert zu verwenden (vergl. DE-OS 19 32 935 bzw. DE-Gbm 73 29 461). Der Sirup kann aus dem mit seiner Entnahmeöffnung nach unten weisenden Behälter entweder durch Zuführung von unter Druck stehenden Kohlendioxydgas oder aber durch sein Eigengewicht entnommen werden und gelangt in eine Mischzone, der auch das stille oder mit Kohlendioxydgas versetzte Wasser zugeführt wird und in der ein durch Motor angetriebener Mischflügel das karbonisierte Wasser mit dem Sirup vermischt. Aus der Mischkammer fließt das gemischte Getränk zur Abgabestelle.

Andere bekannte Verfahren in Getränkeautomaten zum Herstellen von karbonisierten Getränken unter Verwendung eines sirupförmigen Geschmackstoffes verwenden eine Mischkammer oder Mischzone, in der das unter Druck zugeführte Wasser und der unter Druck zugeführte Sirup durch Zusammentreffen der beiden Strömungen oder Strahlen und die dabei erzeugte Verwirbelung miteinander vermischt werden.

In allen bekannten Verfahren zur Herstellung von karbonisierten Getränken geht ein erheblicher Anteil des Kohlendioxydgases durch die starke Turbulenz und Verwirbelung aufgrund der mechanischen Strömungsenergie oder der mechanischen Rührwirkung verloren.

Weiterhin besteht die Gefahr, daß das gemischte Getränk beim Einlaufen in einen Becher oder ein Glas von dem Mischvorgang her noch stark schäumt Für das bisher vurnehmlich verwendete Mischen von Sirup und karbonisiertem Wasser durch Zusammenführung der beiden Flüssigkeiten in zwei Strömen oder Strahlen konnte bisher nur Sirup mit einem Brix-Wert verwendet werden, der unterhalb des zur Selbstkonservierung ausreichenden Wertes liegt, da bei höherem Zuckergehalt die Fließ- und Mischfähigkeit des Sirups nicht ausreichend ist und die Auslaufdüsen verkleben. Die Verwendung eines Sirups mit einem niedrigeren Brix-Wert führt aber zu hygienischen Problemen und der Notwendigkeit alle mit dem Sirup und dem Getränk in Berührung kommenden Teile einer ständigen sorgfältigen Überwachung und einer häufigen gründlichen Reinigung zu unterziehen.

Die Verwendung von Sirupen mit niedrigem Brix-Wert rührt weiterhin dazu, daß der Wassergehalt im Sirup relativ hoch ist, so daß zur Herstellung eines vorbestimmten Mischgetränkes eine größere Menge an Sirup verwendet werden muß, als bei der Herstellung eines Mischgetränkes unter Verwendung eines Sirups mit einem demgegenüber deutlich höherem Brix-Wert und entsprechend geringerem Wassergehalt. Es bedeutat weiterhin, daß der Sirup im Getränkeautomat gekühlt oder karbonisiert werden muß. Unabhängig von den hygienischen Problemen ist daher der Aufwand bei Verwendung von Sirupen mit niedrigem Brix-Wert sowohl apparatemäßig als auch bezüglich der Energie wesentlich höher als dies bei Verwendung von Sirupen mit hohem Brix-Wert zu erwarten ist. Eine zuverlässige Mischung von selbstkonservierenden Sirupen mit karbonisiertem Wasser konnte ohne zu hohem Kohlendioxydverlust in Getränkeautomaten bisher nicht erreicht werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit zu schaffen, um auch hochkonzentrierte Sirupe ohne von außen aufgezwungenen Mischvorgang zuverlässig und rasch und bei möglichst geringem Kohlensäureverlust mit karbonisiertem Wasser mischen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangs näher bezeichnete Mischeinrichtung in einem Getränkeausgabegerät, bestehend aus einem

Vorratsbehälter für die gekühlte Grundflüssigkeit und wenigstens einem mit Dosiereinrichtung versehenen Behälter für Geschmackstoff, der mit seiner Abgabeöffnung oberhalb einer schwach geneigten Mischrinne angeordnet ist, an deren einem Ende ein Zugabeventil 5 für die Grundflüssigkeit und an deren anderem Ende ein Auslauf für das Mischgetränk vorgesehen sind, zum Mischen von karbonisiertem Wasser und einem Sirup mit einem zur Selbstkonservierung ausreichenden Brix-Wert verwendet wird.

Durch die Verwendung der bekannten Mischeinrichtung werden die aufgezeigten Schwierigkeiten beim Herstellen von Getränken in Getränkeausgabegeräten unter Verwendung von Sirupen mit ausreichend hohem Brix-Wert überwunden.

Bei dieser Verwendung der bekannten Mischeinrichtung wird so verfahren, daß man die Wassermenge mit einer Temperatur unterhalb eines vorbestimmten Wertes in druckentspannter, schwacher und ruhiger Strömung durch die Mischrinne fließe.i läßt und die Geschmackstoffmenge mit einer Temperatur merklich oberhalb des vorbestimmten Wertes in einen begrenzten Fließbereich dieser Strömung einbringt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß man eine intensive Mischung von karbonisiertem Wasser und Sirup bei nur vergleichsweise geringem Verlust an Kohlendioxydgas auch dann "erreichen kann, wenn man das karbonisierte und gekühlte Wasser zunächst auf den Druck der Umgebungsatmosphäre entspannt und in eine ruhige, schwache Strömung überführt, in der somit nur geringe Turbulenzen vorliegen. Wenn man nun in einen begrenzten Fließbereich dieser Strömung die vorbestimmte Geschmackstoffmenge mit einer Temperatur einbringt, die deutlich oberhalb der Temperatur des karbonisierten Wassers liegt, ergibt sich dann, wenn das Wasser zuvor mit Kohlendioxydgas im ausreichenden und für den vorbestimmten Wert der Temperatur optimalen Umfange gesättigt worden ist, ein plötzliches Freisetzen von Kohlendioxydgas in dem begrenzten Fließbereich. Die Freisetzung des Kohlendioxydgas beruht dabei auf dem Temperaturunterschied zwischen Sirup und Wasser. Durch den in den begrenzten Fließbereich eingebrachten wärmeren Sirup wärmt sich das Wasser in den angrenzenden Bereichen rasch an. Das sich erwärmende Wasser kann nicht mehr die gleiche Menge an Kohlendioxydgas gelöst aufnehmen und gibt daher einen Teil des Kohlendioxydgases ab. Dieser Vorgang läuft praktisch explosionsartig in dem begrenzten Fiießbereich ab. Durch diesen explosionsartigen Vorgang wird der Sirupklumpen oder -tropfen in viele kleine Teilchen aufgesprengt und damit der Mischvorgang ausgelöst. Das aus der Rinne laufende und in einem Becher od. dgl. Gefäß aufgefangene Mischgetränk zeigt einen gegenüber dem karbonisierten Wasser nur geringen Temperaturanstieg, einen Kohlendioxydgasgehalt, der mindestens gleich dem von entsprechenden Getränken aus Flaschen entspricht, und zeigt eine vollständige und homogene Mischung des Sirups im karbonisierten Wasser.

Von den explosionsartigen Vorgängen wird nur ein begrenzter Fließbereich und daher nur eine Teilmenge des karbonisierten Wassers unmittelbar erfaßt. Nur aus diesem Bereich wird ein Teil des Kohlendioxydgases freigesetzt. Nur in diesem Bercichtfitt zunächst eine Temperaturerhöhung des Wassers auf. Der rasch ablaufende Mischvorgang in dem begrenzten Fließbereich sorgt auch dafür, daß der Sirup praktisch gar nicht erst mit dem Boden der Rinne in Berührung tritt.

So werden auf sehr einfache Weise die hygienischen Probleme weitgehend ausgeschaltet Dadurch, daß bei dem neuen Verfahren geschmackstoffreies Wasser in der Rinne vorläuft und nachläuft, wie dies an sich bekannt ist (vergL DE-Gbm 73 29461), findet eine Selbstreinigung der Rinne statt. Da außerdem ein Sirup mit einem für die Selbstkonservierung ausreichenden Brix-Wert verwendet wird, treten auch an den Dosiereinrichtungen und an den Steilen, an denen ein Sirupteilchen hängenbleibt, keine hygienischen Probleme auf. So konnten Getränkeausgabegeräte mit einer Mischeinrichtung gemäß der Erfindung über Wochen mit langen Pausen zwischen zwei Entnahmevorgängen ohne jede Wartung betrieben werden, ohne daß irgendwelche hygienischen Probleme aufgetreten sind. Aufgrund des hohen Brix-Wertes ist der Wassergehalt des Sirups nur gering. Zweckmäßigerweise wird der Sirup in seinem Behälter bei normaler Raumtemperatur gehalten, während das karbonisierte Wasser zweckmäßigerweise auf eine Temperatur nahe Null Grad gekühlt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die wesentlichen Teile eines Getränkeausgabegerätes mit einer Mischeinrichtung gemäß der Erfindung in Seitenansicht;

Fig.2 in Seitenansicht teilweise im Schnitt eine Mischeinrichtung bisher üblicher Art zum Mischen von Sirup und karbonisiertem Wasser;

F i g. 3 bis 5 in gleicher Darstellung die Mischeinrichtung während verschiedener Phasen eines Abgabe- und Mischvorganges.

Das in F i g. 1 gezeigte Getränkeausgabegerät weist in einem Gehäuse A mehrere Behälter 10a bis 10</ für Geschmackstoffe unterschiedlicher Geschmacksrichtung auf. Dabei wird angenommen, daß in den Behältern jeweils ein Sirup mit einem zur Selbstkonservierung ausreichend hohem Brix-Wert enthalten ist.

Jeder der Behälter weist in seiner in F i g. 1 gezeigten Betriebsstellung mit seiner Entnahmeöffnung nach unten. An diese Entnahmeöffnung ist eine z. B. elektromagnetisch betätigbare Dosiervorrichtung 13 angeschlossen, die jeweils zur Abgabe einer vorbestimmten Menge Sirup aus dem Sirupvorrat 9 in den Behältern 10 bestimmt ist. Der Flüssigkeitsstand innerhalb der Behälter ist mit 14 bezeichnet. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist ein Kopfraum angeordnet, der nicht unmittelbar mit der Atmosphäre in Verbindung steht und in dem daher eine erhöhte Luftfeuchtigkeit und ein verringerter Druck vorliegen kann. Dadurch wird das Verkrusten des Sirups im Bereich des Kopfraumes verhindert.

Die zur Dosierung notwendige Einführung von Luft in den Behälter erfolgt über ein Röhrchen 11, das vom nach oben weisenden Boden des Behälters ausgeht und in einem geringen Abstand oberhalb der nach unten weisenden Entnahmeöffnung des Behälte-s mündet.

In dem Gerätegehäuse A ist weiterhin eine Aufbereitungseinrichtung für karbonisiertes Wasser vorgesehen. Diese weist einen druckdichten Behälter 26 auf. dem eine nicht dargestellte Kühleinrichtung zum Kühlen des Wasservorrates 27 zugeordnet ist. Die kühlung erfolgt zweckmäßigerweise auf einen Wert von etwa 0°C. Die Behälter und der darin befindliche Sirupvoirat 9 sind dagegen normalerweise der Umgebungstemperatur ausgesetzt.

Dem druckdichten Behälter 26 wird Frischwasser

über ein steuerbares Ventil 30 und einen Vernebelungskopf 31 in fein verteilter Form im Bereich des Kopfraumes zugeführt. Das Kohlendioxydgas wird über ein steuerbares Ventil 28 in den Wasservorrat 27 direkt, z. B. unter Druck über einen porösen keramischen Stein 29 geleitet. Das karbonisierte Wasser kann über die Steigleitung 32, ein Entnahmeventil 33 und eine Druckentspannungseinrichtung 34 entnommen werden.

Die Druckentspannungseinrichtung 34 ist am oberen Ende einer schwach geneigten Mischrinne 38 angeordnet, an deren unterem Ende ein Auslauf 40 für das Mischgetränk vorgesehen ist. Die Abgabeöffnungen der Dosiervorrichtungen 13 liegen im geringen Abstand oberhalb der Mischrinne 38. Die Druckentspannungseinrichtung 34 dient dazu, die durcii das Entnahmeventil 33 bestimmte Menge an gekühltem, karbonisiertem Wasser auf den Druck der Umgebungsatmosphäre zu entspannen und das Wasser in einer schwachen und ruhigen Strömung von geringer Höhe in die Mischrinne 38 zu leiten. Die Rinne steht in freiem Druckausgleich mit der Umgebungsatmosphäre, ist selbstverständlich durch entsprechende Schutzhauben od. dgl. gegen Eindringen von Schmutz geschützt.

Das Entnahmeventil 33 und die Dosiervorrichtungen 13 werden so gesteuert, daß in die schwache, ruhige, flache Wasserströmung die vorbestimmte Menge Sirup so eingebracht wird, daß der Sirup nur in einen begrenzten Fließbereich der Wasserströmung eintritt und jeweils vor und nach dem Eintreten des Sirups in die Wasserströmung ein Teil von sirupfreiem, karbonisiertem Wasser durch die Mischrinne 38 strömt.

Der Auslauf 40 weist einen relativ breiten Austrittsquerschnitt auf, so daß das fertige Getränk mit relativ niedriger Strömungsgeschwindigkeit und geringer Turbulenz in ein nicht dargestelltes und unter dem Auslauf 40 angeordnetes Gefäß eintreten kann. Der Auslaufoder Abgabeöffnung kann dabei ein Sieb zugeordnet sein.

Fi g. 2 veranschaulicht schematisch die Mischvorgänge bei den bisherigen Getränkeautomaten zur Herstellung von karbonisierten Mischgetränken. Der unmittelbar über dem Gefäß 35 angeordnete Mischkopf H weist zwei getrennte Druckleitungen auf, die jeweils in aufeinander zu konvergierende Düsen 5' und S" münden. Die aufeinander zu gerichteten Düsen für Sirup bzw. mit Kohlendioxyd versehenes gekühltes Wasser liegen dicht oberhalb des Gefäßes 35. Beide miteinander zu mischende Flüssigkeiten werden durch die beiden Druckleitungen unter Druck gleichzeitig abgegeben, so daß die beiden Flüssigkeitsstrahlen aufeinander treffen und mit hoher Turbulenz in das Gefäß 35 eintreten, so daß durch die Turbulenz einerseits eine intensive Vermischung, andererseits aber durch Freisetzen großer Mengen an Kohlendioxydgas ein starkes Aufschäumen bewirkt wird, wie dies bei 36 im Kopfraum des Gefäßes 35 durch eine Schaumkrone deutlich wird.

Demgegenüber erfolgt der Mischvorgang bei dem neuen Verfahren in der aus den F i g. 3 bis 5 ersichtlichen Weise. Beim Auslösen eines Getränkeausgabevorganges wird das Entnahmeventil 33 geöffnet und eine vorbestimmte Menge an gekühltem, kohlensäurehaltigem Wasser der Druckentspannungseinrichtung 34 zugeführt. Das druckentspannte und in schwacher, ruhiger Strömung aus der Druckentspannungseinrichtung 34 in die schwach geneigte Mischrinne 38 eintretende Wasser weist bei dem Austritt aus der Druckentspannungseinrichtung nur wenige Kohlendioxydbläschen 39 von größerem größerem Durchmesser auf. Diese entweichen aus der Strömung relativ rasch nach Eintreten des Wassers in die Mischrinne. Von dem Wasser fließt zunächst eine vorbestimmte Menge in Richtung des Pfeiles 38c über den schwach geneigten Bogen 3Sb in Richtung auf den Auslauf 40. Der Raum 38a oberhalb der Wasserströmung 3Sd steht in freier Druckverbindung mit der Umgebungsatmosphäre. Unter dem Auslauf 40 ist ein Gefäß 42 angeordnet, in das

ίο die Flüssigkeit in Richtung des Pfeiles 40a praktisch ohne Strahlwirkung durch die weite Auslauföffnung eintritt.

Nach Erreichen des Zustandes, wie er annähernd aus Fig.3 ersichtlich ist, wird die Dosiervorrichtung 13 eines der Behälter 10 betätigt, so daß eine vorbestimmte geringe Sirupmenge, deren Temperatur merklich höher als die des Wassers liegt, in die schwache Wasserströmung 38c/ eingebracht wird. Der Sirup tritt dabei nur in einen sehr begrenzten Bereich 39a der Strömung ein.

Infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem zudosierten Sirup und dem umgebenden Wasser wird in dem angrenzenden Wasser schlagartig ein merklicher Teil des Kohlendioxydgases aufgrund des Temperaturanstieges des Wassers in diesen Bereichen freigesetzt. Es läßt sich in dem begrenzten Bereich 39a eine explosionsartige Freisetzung des Kohlendioxydgases beobachten. Diese Wirkung reicht aus, den Sirup von hoher Viskosität in kleine Teilchen zu zerreißen, deren Konzentration rasch abnimmt und die sich so leicht mit dem karbonisierten Wasser mischen. Die Freisetzung und Teilverdünnung des Sirups erfolgen so schlagartig, daß sich dieser auf dem flach geneigten Boden 3Sb nicht absetzen kann.

Hatte das Wasser eine Temperatur von 0 bis 2°C und der Sirup eine Umgebungstemperatur von 18 bis 20⁰C, so ergibt das fertige Getränk eine Temperatur von etwa 5°C. Der in dem Getränk 42a des Gefäßes 42 gemessene Kohlendioxydgehalt entspricht etwa der maximalen Löslichkeit des Kohlendioxydgases in Wasser bei der Getränketemperatur und unter atmosphärischen Druckverhältnissen.

Bis zum Einfüllen des Gefäßes 42 ist der Mischvorgang nahezu vollständig beendet. Die letzte von der dosierten Menge durch die Mischrinne 38 fließende Wassermenge ist wiederum geschmackstoffrei und dient zum nachträglichen Säubern der Rinne, so daß keinerlei Reste des Sirups zurückbleiben können. Dieses geschmacksfreie CO2-Wasser vermischt sich ebenfalls mit dem Getränk durch das Fallgewicht und durch die

so normalerweise ohne mechanische Turbulenzen ausgelöste Freisetzung von CC^-Gas nach kurzer Zeit so vollständig, daß das gesamte Getränk kurz nach seiner Ausgabe völlig homogenisiert ist Auch ohne Reinigung und ohne Wartung bleibt somit die Mischeinrichtung nach jedem Ausgabevorgang stets hygienisch einwandfrei sauber.

Beim Ausströmen der Flüssigkeiten aus dem relativ weiten Auslauf 40, dem zweckmäßigerweise ein Sieb zugeordnet sein kann, tritt nur eine geringe Turbulenz auf. Da außerdem das Getränk nicht in Form eines durch Druck beschleunigten Strahles in das Gefäß 42 eintritt, bildet sich beim Einfüllen im Kopfraum des Gefäßes über dem Getränk 43 praktisch keine Schaumkrone.

Die Mischrinne 38 ist zweckmäßigerweise leicht herausnehmbar ausgebildet Sollte sich herausstellen, daß Sirup-Spritzer auf der Rinne verbleiben, stellen diese keine hygienischen Probleme dar, da es sich um

Sirup von zur Selbstkonservierung ausreichender Konzentration handelt. Bei der schlagartigen Freisetzung von Kohlendioxyd an der Eintropfstelle 39a des Sirups werden unter Zugrundelegung der üblichen Flüssigkeitsmengen etwa 10% des im Wasser gelösten Kohlendioxydgases innerhalb eines Bruchteiles einer

Sekunde freigesetzt. Da der Mischvorgang und der Abgabevorgang drucklos erfolgen, können überall große Strömungsquerschnitte verwendet werden, so daß trotz des drucklosen Vorganges für den Misch- und Ausgabevorgang nur wenige Sekunden benötigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Mischeinrichtung in einem Getränkeausgabegeräf, bestehend aus einem Vorratsbehälter für die gekühlte Grundflüssigkeit und wenigstens einen mit Dosiereinrichtung versehenen Behälter für Geschmackstoff, der mit seiner Abgabeöffnung oberhalb einer schwach geneigten Mischrinne angeordnet ist, an deren einem Ende ein Zugabeventil für die Grundflüssigkeit und an deren anderem Ende ein Auslauf für das Mischgetränk vorgesehen sind, zum Mischen von karbonisiertem Wasser und einem Sirup mit einem zur Selbstkonservierung ausreichenden Brix-Wert

2. Verfahren bei der Verwendung einer Mischeinrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wr>ssermenge mit einer Temperatur unterhalb eines vorbestimmten Wertes in druckentspannter, schwacher und ruhiger Strömung durch die Mischrinne fließen läßt und die Geschmackstoffmenge mit einer Temperatur merklich oberhalb des vorbestimmten Wertes in einen begrenzten Fließbereich dieser Strömung einbringt.