DE285488C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pasteurisieren von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten unter Benutzung eines teilweise mit Wasser und Luft gefüllten geschlossenen Behälters zur Erwärmung des die kohlensäurehaltige Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes und besteht darin, daß in dem Behälter durch Kompression der eingeschlossenen Luft in kaltem Zustande vor Einleitung

ίο des Pasteurisiervorganges ein Druck erzeugt wird, der sich auf das eingeschlossene Gefäß überträgt, und darin, daß das Verhältnis zwischen der im Behälter eingeschlossenen L'uft- und Wassermenge so bemessen ist, daß der Druck, welcher in dem Behälter infolge der Ausdehnung des Wassers und der Luft durch die Wärme entsteht, in allen Stadien des Verfahrens größer ist als der innerhalb des Gefäßes zum Gelöstbleiben der Kohlensäure erforderliche. Mittels eines an das Gefäß (welches der Einfachheit halber Flasche genannt werden soll) angeschlossenen Ausdehnungsgefäßes mit elastischen Wandungen, welche zu Beginn des Verfahrens zusammengepreßt sind und keinen nennenswerten Hohlraum umschließen, wird erreicht, daß der im Behälter entstehende Druck, sobald sich der Inhalt der Flasche erwärmt, auf die Flüssigkeit innerhalb der Flasche übertragen wird, so daß sich Außen- und Innendruck auf die Flaschenwandungen ausgleichen und letztere keiner Beanspruchung ausgesetzt sind. Um zu erreichen, daß nur Flüssigkeit in das Ausdehnungsgefäß übertritt, ist an demselben ein Steigrohr angebracht, welches in die Flüssigkeit eintaucht.

Beim Pasteurisieren von kohlensäürehaltigen Flüssigkeiten zeigt sich der Übelstand, daß durch das geringere Lösungsvermögen der letzteren für Gase bei steigender Temperatur und durch die sich ausdehnende Flüssigkeit der Druck innerhalb der geschlossenen Gefäße so stark ansteigen kann, daß die Wandungen der Gefäße unzulässig hoch beansprucht werden, was zu einem Zersprengen, mindestens aber zu einer Deformation derselben führen muß. Bei den neuerdings häufig benutzten, innen emaillierten eisernen Fässern würde dies zum Abspringen der Emaille und dadurch zum Unbrauchbarwerden der Fässer führen. Um dieser Gefahr vorzubeugen, sind schon die verschiedensten Verfahren vorgeschlagen worden, die aber sämtlich die an ein brauchbares Verfahren zu stellenden Bedingungen nicht erfüllt haben.

Es ist z. B. vorgeschlagen und versucht worden, die übermäßige Zunahme des Druckes durch ein Ausdehnungsgefäß zu verhindern, in das die bei der Erwärmung ausscheidende Kohlensäure übertreten kann, so daß durch entsprechende Abmessungen dieses Ausdehnungsgefäßes der .Druck innerhalb der zulässigen Grenzen gehalten werden könnte. Dieses Verfahren hat wohl den Vorteil, daß möglichst volle Fässer pasteurisiert werden können, es hat aber den großen Nachteil, daß

die ausgeschiedene Kohlensäure dem Bier verlorengeht, denn sie könnte nur durch umständliche Verfahren, z. B. längeres Schütteln, dem Bier wieder zugeführt werden. Mangel an Kohlensäure beeinträchtigt aber den Geschmack des Bieres.

Von anderer Seite ist auch versucht worden, den im Innern der die gashaltige Flüssigkeit enthaltenden Flasche auftretenden

ίο Druck durch einen von außen einwirkenden Druck auszugleichen und dadurch eine Beanspruchung der Flaschenwandungen zu verhindern. Zu diesem Zwecke sollen die Flaschen in einem teilweise mit Wasser und Luft gefüllten Behälter pasteurisiert werden. Der Druck im Behälter muß dann entsprechend dem in der Flasche entstehenden reguliert werden, bzw. umgekehrt, und es müssen Mittel geschaffen werden, damit ein Druckausgleich eintreten kann. Dieser Ausgleich ist aber schwierig herbeizuführen, weil die Druckzunahme in der Flasche nach anderen- Gesetzen erfolgt als die im Behälter. Denn in der Flasche, welche die mit Kohlensäure gesättigte Flüssigkeit enthält, wird der Druck in erster Linie durch das mit steigender Temperatur sinkende Lösungsvermögen und in zweiter Linie erst durch die Volumenvergrößerung der Flüssigkeit und der im Luftraum der Flasche mit mit eingeschlossenen Gase bestimmt. Im Behälter dagegen wird der Druck, (da das Lösungsvermögen von Wasser für Luft verschwindend gering ist) praktisch einzig und allein durch die Volumenvergrößerung des Wassers und der eingeschlossenen Luft bestimmt. Da der Ausdehnungskoeffizient des Wassers durch die Wärme bei niedrigen Temperaturen sehr klein ist, mit steigender Temperatur aber zunimmt und sehr rasch anwächst, so wird die Druckzunahme im Behälter bei den Anfangstemperaturen nur sehr gering sein und erst gegen das'Ende des Verfahrens bei Erreichen der.höheren Temperaturen rascher ansteigen. In der Flasche steigt dagegen der Druck sofort mit eintretender Erwärmung sehr stark an. Wird die Luftmenge im Vergleich zu der Wassermenge im Behälter sehr klein gewählt, wie es vorgeschlagen worden ist, so ist der Druck in der Flasche anfangs stets höher als im Behälter; in letzterem kann er aber wohl so groß werden wie in der Flasche, die Druckzunahme ist aber dann eine so schnelle, daß bei der geringsten Überschreitung der Höchsttemperatur oder bei einer geringen Abweichung im Verhältnis von Luft- zu Wassermenge die Behälterwandungen unzulässig hoch beansprucht und zersprengt werden. Das als Druckausgleichorgan hierzu vorgesehene Mittel, nämlich ein Rohr, in welchem sich der Verschlußkork verschieben soll, kann aber seinen Zweck nicht erfüllen, weil der Reibungswiderstand nicht berücksichtigt worden ist; die behauptete Wirkung, daß der Kork durch den Außendruck wieder in den Flaschenhals zurückgetrieben werde, kann ebenfalls niemals eintreten.

Es ist weiter noch versucht worden, durch ein mittels einer Membran gesteuertes Ventil, welche mit einer ■ mit zu pasteurisierenden Flasche verbunden ist, zum Zwecke des Druckausgleichs von einer fremden Druckquelle aus den Druck im Pasteurisierbehälter so zu regulieren, daß er stets gleich dem im Innern der Flasche auftretenden wird. Abgesehen von der Kompliziertheit des Verfahrens sind bei demselben auch die Reibungswiderstände der Ventilspindel nicht berücksichtigt; ' ferner hat es den Nachteil, daß bei der Abkühlung die Zuleitung der fremden Druckquelle abgesperrt werden muß. Dadurch wird der Druck im Behälter allein abhängig von den durch die Abkühlung der eingeschlossenen. Luft- und Wassermenge eintretenden Volumenänderungen. Wenn auch vorher im Behälter und in der Flasche ein gleicher Druck geherrscht hat (ein höherer Druck im Behälter kann mit dem zur Ausführung des Verfahrens dienenden Apparat nicht erzeugt werden), so kann ein Druckausgleich bei der Abkühlung nicht mehr eintreten, weil dazu unbedigt erforderlich wäre, daß die Temperatur der Flasche rascher sinkt als die des Behälters, und daß der Druck im Behälter in allen Stadien der Abkühlung höher als in der Flasche ist.

Die vorstehend geschilderten Nachteile vermeidet das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung. Durch dasselbe werden die Bedingungen erfüllt, daß der Druck im Pasteurisierbehälter in allen Stadien des Pasteurisiervorganges höher ist als in der zu pasteurisierenden Flasche, ohne daß eine unzulässig hohe Beanspruchung der Flasche oder der Behälterwandungen auftreten kann, und daß durch ein geeignetes Hilfsmittel ein vollkommener Druckausgleich zwischen Flasche und Behalter geschaffen wird, der gleichzeitig die Ausdehnung der zu pasteurisierenden Flüssigkeit gestattet, ohne daß die Faschenwandung infolge der geringen Zusammendrückbarkeit der zu pasteurisierenden Flüssigkeit zersprengt werden kann, wenn zufällig der Luftraum derselben zu klein ausgefallen sein sollte.

Nach einem bekannten physikalischen Gesetz ist das Volumen eines Gases, das bei einer bestimmten Temperatur in einer Flüssigkeit gelöst werden kann, konstant; die Menge des in der gesättigten Flüssigkeit gelösten Gases ist proportional dem Druck, unter dem die Flüssigkeit steht. Da die Löslichkeit von Kohlensäure in Bier bekannt ist, so läßt sich

leicht berechnen, unter welchem Druck das Bier bei Erreichen der Pasteurisiertemperatur stehen muß, damit sämtliche bei Beginn des Pasteurisierens im Bier gelöst gewesene Kohlensäure gelöst bleibt. Diesen verhältnismäßig hohen Druck kann kein gewöhnliches Transportgefäß aushalten; es ist daher notwendig, den Innendruck durch einen Außendruck auszugleichen.

ίο Dies wird bei Ausführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß die Flasche c innerhalb eines verschlossenen Behälters a-b pasteurisiert wird, der zum Teil mit Wasser und zum Teil mit Luft gefüllt ist. Auf der Flasche wird ein Ausdehnungsgefäß e angeordnet, dessen Inneres durch ein Steigrohr mit der Flüssigkeit in Verbindung steht.

Damit nun erreicht wird, daß der Außendruck in jedem Stadium des Pasteurisierverfahrens größer ist als der Innendruck der Flasche, ist es notwendig, daß der Behälter von vornherein, das heißt schon im kalten· Zustande, einem bestimmten Druck ausgesetzt wird, der natürlich nur so hoch genommen wird, als die Festigkeit der Flasche zuläßt, ohne daß eine Deformation auftritt. Das Verhältnis zwischen Luft- und Wasservolumen im Behälter und ihre Menge wird so gewählt, daß bei Erreichen der Höchsttemperatur ■ der Druck höher ist als der in der Flasche zum Gelöstbleiben der Kohlensäure erforderliche. Denn da die Temperatur des Wassers in dem Behälter bei der Abkühlung, bei welcher es der Flasche Wärme entziehen soll, niedriger sein muß als die der Flasche, so ist es notwendig, von vornherein den Druck im Behälter , höher zu halten als in ' der Flasche, und zwar um so viel, als dieser Temperaturdifferenz entspricht. Diese Temperaturdifferenz läßt sich durch Versuche feststellen.

Es ist natürlich erwünscht, daß die Transportgefäße möglichst voll zum Versand kommen. Um nun die Ausdehnung des Bieres zu ermöglichen und gleichzeitig ein Organ zu erhalten, welches einen vollkommenen Druckausgleich unter Vermeidung von Reibungswiderständen, die diesen stören würden, ermöglicht, ist das Ausdehnungsgefäß e der Flasche so beschaffen, daß es, solange es einem Innendruck nicht ausgesetzt ist, einen nennenswerten Hohlraum nicht umschließt, unter einem Innendruck aber infolge der großen Elastizität seiner Wandungen einen Hohlraum bildet, der die sich ausdehnende Flüssigkeit aufnimmt. " Durch die elastischen Wandungen wird der Außendruck auf das Innere der Flasche übertragen. Um den Druckausgleich schon bei Beginn des Verfahrens, wenn der Behälter unter Druck gesetzt wird, einzuleiten, kann in das Ausdehnungsgefäß etwas Bier, entsprechend dem Luftraum der Flasche, eingefüllt werden, welches dann in die Flasche gedrückt wird und die eingeschlossene Luft komprimiert.

Auf der Zeichnung ist die Pasteurisiervorrichtung schematisch in einem senkrechten Schnitt dargestellt. Das Außengefäß besteht aus einem Unterteil a, der durch einen Deckel b luftdicht verschlossen wird. In dem Gefäß β-δ steht die mit Bier gefüllte Flasche c mit dem Ventil d. An das letztere wird das Ausdehnungsgefäß mit elastischen Wandungen e angeschlossen. Durch einen Hahn f kann dem Gefäß, dessen Unterteil α nach dem Einbringen der Flasche c ganz mit Wasser gefüllt wurde, noch mehr Wasser zugeführt werden, bis der Druck auf etwa 3¹Z₂ Atm. Überdruck steigt, was durch Versuche als zulässig fest- ., gestellt worden ist. Nachdem dieser Druck 80 ' erreicht ist, wird durch irgendeine Vorrichtung das Außengefäß a-b mit dem darin befindlichen Wasser und damit auch die Flasche c mit dem Bier angewärmt. Das Bier steigt dann durch ein Steigrohr durch das geöffnete Ventil d in die Membran c und drückt dieselbe in konvexe Form. Der Druck des Inhaltes des Außengefäßes a-b steigt gleichfalls teils infolge eigener Ausdehnung, teils infolge der Volumenvergrößerung der Membran, bis die Endtemperatur von 75 ° erreicht ist. Nachdem dieselbe genügend lange eingewirkt hat, wird das Außengefäß a-b abgekühlt, bis die Anfangstemperatur wieder erreicht ist. Nach Ablassen des Druckes' wird das Außengefäß a-b geöffnet, die Flasche c herausgenommen und nach Verschließen des Ventils d die Membran e abgenommen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: 1o°

1. Verfahren zum Pasteurisieren von gashaltigen Flüssigkeiten unter Benutzung eines teilweise mit Wasser und Luft gefüllten Behälters zur Erwärmung des die gashaltige Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (c) schon in kaltem Zustande einem erhöhten Außendruck ausgesetzt wird, wobei die im Behälter eingeschlossene Luft komprimiert wird, und daß der Luftraum so bemessen ist, daß der durch die Erwärmung infolge der Ausdehnung der Flüssigkeiten und der Gase entstehende Druck auf die Flasche in allen Stadien größer ist als der innerhalb der Flasche zum Gelöstbleiben der Gase erforderliche.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit an das die gashaltige Flüssigkeit enthältende Gefäß

angeschlossenem Ausdehnungsgefäß, da- j sie unter Druck einen Zwischenraum zwidurch gekennzeichnet, daß die Wandungen · sehen sich entstehen lassen, der der Vodes Ausdehnungsgefäßes derart gestaltet ; lumenvergrößerung der gashaltigen Flüssigsind, daß sie, ohne einem Druck ausgesetzt ι keit entspricht, die mittels eines Steigzu sein, einen nennenswerten Hohlraum j rolires' in den entstehenden Hohlraum einzwischen sich nicht einschließen, während tritt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI. '