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Verfahren und Vorrichtung zum Entlüften von Wasser
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zur Getränkeherstellung Die Erfindung wird angewendet zur Herstellung
C02-haltiger nicht-alkoholischer Getränke und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Entlüften von Wasser unter Vakuum9 bei dem das mit Luft gesättigte Wasser innerhalb
eines Vakuums fein verteilt, z. B. versprüht wird und dabei der Luftanteil bis auf
einen Restluftanteil entweicht und dann das entlüftete Wasser gesammelt und weiteren
Verarbeitungsstuw fen zugeführt wird, wobei zur Durchfahrung is Verfahrens ein Vakuumkessel
mit einem Wasserzulauf und einer Verspruheinrichtung sowie einer Gasabsaugleitung
mit Vakuumpumpe versehen ist.
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Bei der Herstellung von C02-haltigen nicht-alkoholischen Getränken
ist es notwendig9 um eine vollständige wad feste Bindung des Wassers mit CO2 zu
erreichen, das Wasser vorher zu entlüften. Dazu sind einmal die Druckentlüftung
und die Vakuument lüftung bekannt.
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Bei der Druckentlüftung wird dem Frischwasser C02 oder CO2-haltiges
Abgas aus einer Karbonisierstufe zugeleitet. Dabei wird die Luft aus dem Wasser
entbunden, indem sie durch das C02 entsprechend der Partialdrucke verdrängt wird0
Eine zugehörige Vorrichtung (DD 103 385) ist derart gestaltet, daß innerhalb einer
Teilstromleitung der Frischwasserzufuhr eine Injektordüse angeordnet ist, die mit
einer im Dom des Karbonisierkessels beginnenden C02-Luftgemisch-Abgasleitung in
Verbindung steht, und daß nach Vereini3ung beider Teilströme eine Mischstrecke vorgesehen
ist, deren Ausgangs leitung im Wasserbehälter endet0 Nachteilig wirkt sich hierbei
aus, daß der Entlüftungseffekt vom Fremdgasanteil des verwendeten C02-Gases abhängig
ist, d. h. bei der Verdrängung noch geringer Restsauerstoffmengen im Getränk ist
ein CO2- Gas von höchster Reinheit notwendig.
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Desweiteren ist bei weitestgehender Entlüftung (< 1 mg 02/1) ein
großer CO2- Überschuß im Abblasegas notwendig, da entsprechend den physikalischen
Gesetzmäßigkeiten sonst kein Partialdruckunterschied besteht und somit keine Entlüftung
erfolgt. Durch diesen Sachverhalt steigt der C02-Verbrauch an und es entsteht ein
C02-Verlust.
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Bei der Vakuumentlüftung wird Frischwasser unter Vakuum fein verteilt,
wobei das Wasser entlüftet wird.
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Zur Erzeugung des Unterdruckes ist es bekannt (DE 1692740), den Saugstutzen
einer Vakuumpumpe mit dem Gasraum des Vakuumkessels zu verbinden und den Unterdruck
ständig aufrecht zu erhalten. Es ist auch möglich, den Unterdruck so weit zu erhöhen,
daß für die Flüssigkeit im Entgasungsbehälter Siedezustand erreicht wird. Als Vakuumpumpe
für diese Zwecke sind in der Anschaffung und im Betrieb sehr kostenaufwendige, große
und komplizierte Vakuumpumpen notwendig.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist vorgeschlagen worden, ein hohes
Vakuum durch einen Betriebewasserkreislauf zu erzeugen. Dazu mündet die Absaugleitung
des Entgasungsbehälters in einen Injektor, durch den Betriebswasser im Kreislauf
gepumpt wird. Der Betriebswasserkreislauf besteht aus einem Betriebswassersammelbehälter,
einer Druckpumpe, dem Injektor und verbindende Rohrleitungen.
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An diesem Beispiel wird deutlich, welcher Aufwand zur Erzeugung eines
hohen Vakuums als Voraussetzung für eine fast völlige Entlüftung des Wassers betrieben
wird.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Entlüften von mit C02
zu sättigendem Wasser (DE 16 92 734) zur Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke,
wobei der Entzug der in der Flüssigkeit vorhandenen Luft durch einen Unterdruck
erfolgt, ist zur Feinverteilung des zu entlüftenden Wassers und zur Erzeugung eines
hohen Vakuums ein Strahlapparat vorgesehen. Dabei ist der im Vakuumraum des Entgasungskessels
angeordnete Strahlapparat von einer Manschette umgeben. Am Strahlapparat ist einmal
eine Wasserleitung und zum anderen eine Gaszuleitung angeschlossen. Die Gaszuleitung
beginnt im Dom des Entgasungskessels
neben der Manschette. Damit
soll ein hohes Va° kuum zur Entlüftung des Wassers erreicht werden0 Nachteilig wirkt
sich auch hierbei der hohe Aufwand aus der betrieben wird, um durch einen hohen
Unterdruck eine fast völlige Entlüftung des Wassers zu erreichen0 Ziel der Erfindung
ist die Beseitigung der Mängel des Standes der Technik durch eine effektive Entlüftung
des Wassers0 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugxandep Frischwasser zur Herstellung
C02-haltiger nicht-alkoholischer Getränke vor der Karbonisierung unter Vakuum durch
einfache Mittel vollständig zu entlüften.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem mit Luft
gesättigtem Wassers bevor es unterVakuum versprüht wird9 CO, oder C02-haltiges Gas
zugeführt wird9 dieses Gas sich entsprechend den Partialdrücken teilweise im Wasser
löst und den Luftanteil lockert, anschließend dieses Wasser unter Vakuum versprüht
und entlüftet wird9 wobei sich außer der Luft noch schon gebundenes C02 entbindet
und dieses Gasgemisch abgesaugt wird und das entlüftete und noch mit einem durch
das Vakuum nicht mehr zu entfe:#nende Restgasanteil behaftete Wasser, wobei der
Restgasanteil nur noch aus C02 besteht, gesammelt und weiteren Verarbeitungsetufen
zugeführt wird.
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Dabei wird als C02-haltiges Gas das noch etwa 90 % C02 enthaltende
Abblasegas aus einer Karbonisier- oder Beruhigungsstufe dem Wasser vor dem Versprühen
im Vakuum zugeführt0 Die Zuführung erfolgt durch Injektorwirkung in einem He.uptt
oder Teilstrom des Wassers.
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Die Lösung vorrichtungsgemäß besteht darin9 daß im Wasserzulauf zum
Vakuumkessel eine Injektordüse angeordnet ist, des sen Treibgaszuleitung mit einer
C02-Quelle in Verbindung steht, wobei vorzugsweise die Treibgaszuleitung zur Inj
ektordüse im Oberteil eines Karbonisierkessels oder eines Beruhigungsgefäßes beginnt
und mit einem Rückschlagventil, einer einstellbaren Drossel und einem Absperrventil
versehen ist.
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Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung bestehen in der, restlosen
Entfernung der Luft aus dem Wasser, in der Einsparung von C02-Gas sowie in der Verbesserung
der Qualität der aus dem völlig entlüfteten Wasser hergestellten Getränke.
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Desweiteren ist nur eine vereinfachte Vakuumeinrichtuztg es forderlich,
da zusätzlich der veränderte Partialdruck ausgenutzt wird. Damit verringert sich
auch der Energiebedarf für die Vakuumpumpe, und es wird zusätzlich noch Wasser,
welches bei einer Hochvakuumeinrichtung als Sperrflüssigkeit angewendet werden müßte,
eingespart.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Für das Beispiel der Vorrichtung zeigt die zugehörige Zeichnung
das Prinzip der Entlüftung von Wasser unter Vakuum.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Frischwasser, bevor es innerhalb
eines Vakuums versprüht wird, C02 gasförmig zugeführt. Dieses C02 kann aus einer
gesonderten C02-Quelle stammen oder günstiger Weise wird das Abblasegas aus einer
Karbonisier- oder Beruhigungsstufe benutzt, das etwa noch bis zu 90 % C02-Anteil
besitzt. Die C02-Zuführung erfolgt durch Injektorwirkung und kann direkt in dem
Hauptstrom des Frischwassers oder in einen Nebenstrom eingeleitet werden.
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Ist das C02-Gas in das mit Luft gesättigte Frischwasser eingeleitet,
wird der Luftanteil im Wasser gelockert und C02 beginnt sich im Wasser entsprechend
der Partialdrücke zu lösen.
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Dieses Frischwasser mit schon gelösten C02-Anteilen und gelockertem
Luftanteil wird nun unter Vakuum fein verteilt, z.
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B. versprüht.
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Durch das Vakuum wird das Wasser entlüftet, d.h. die noch im Wasser
gelöste Luft fl und aber auch wieder ein Teil des schon gelösten C02 entbindet sich
aus dem Wasser und wird durch das ständig aufrecht gehaltene Vakuum abgesaugt. Da
sich Luft entsprechend den inneren Gasdrücken leichter entbindet als C02, wird die
Luft vollständig aus dem Wasser ausgetrieben. Das sich über dem Wasser befindende
Vakuum besteht
in seinem noch vorhandenen Gasanteil aus Luft und
C°2s wobei sich die Gasatmosphäre in Richtung eines niedrigen Luftpartialdruckes
ständig verändert0 Der noch im Wasser verbliebene Restgasanteil, der durch das Vakuum
nicht mehr zu entfernen ist, beinhaltet nur noch C02. Somit ist nur noch vollständig
entlüftetes und schon leicht karbonisiertes Wasser vorhan den, was gesammelt und
weiteren Verarbeitungsstufen9 z. B.
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Karbonisieren, Beruhigen und Mischen zugeführt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Vakuumkessel 1,
einem Beruhigungsgefäß 2 und einem Fertiggetränkkessel 3. Die Entlüftung des Wassers
erfolgt im Vakuumkessel 1. Dazu ist der Vakuumkessel 1 mit einer Gasabsaugleitung
4 versehen, die im Dom des Vakuumkessels 1 beginnt und mit einer Vakuumpumpe 5 mit
Motor 6 in Verbindung steht0 Zur Frischwasserzufuhr ist die Wasserzulaufleitung
7 vorgesehen0 Die Wasserzulaufleitung 7 besitzt ein Absperrven@il 89 eine Injektordüse
9 und ist mittig durch das Oberteil des Vakuumkessels 1 bis zu einem Verteiler 10
geführt0 Der Verteiler 10 ist vorzugsweise eine VersprüheinricVtungO Die Injektordüse
9 steht außer mit der Wasserzulaufleitung 7 noch mit einer Treibgaszuleitung 11
in Verbindung0 Die Treibgaszuleitung 11 beginnt im Dom des Beruhigungsgefäßes 2
und leitet das Abblasegas dieses Gefäßes, welches aus Luft und etwa noch 90 % C02
besteht, zur Injektordüse 90 Vor dem Injektor 9 besitzt die Treibgasleitung 11 noch
ein Rückschlagventil 12, eine einstellbare Drossel 13 und ein Absperrventil 14.
Im Vakuumkessel 1 sammelt sich das entlüftete Wasser. Zur Förderung dieses Wassers
zur Karbonisierstufe ist am Vakuumkessel 1 eine Abförderleitung 15 mit Pumpe 16
angeordnet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung entspricht dem Verfahren0 Das mit
Luft gesättigte Frischwasser wird durch die Injektordüse 9 geleitet und dort mit
CO2-Abblasegas, welches durch die Drossel 13 in der Menge dosiert wird, aus dem
Beruhigungsgefäß 2 ternischt. Hierbei erfolgt bis zum Vakuumkessel 1 eine Lockerung
der Bindung der Luft und ein Lösen von C02 im
Wasser. Im Vakuumkessel
1 wird das Wasser versprüht. Durch das Vakuum im Vakuumkessel 1 wird der gelockerte
Luftanteil entbunden unter gleichzeitiger Entbindung auch eines Teiles des C02,
welches das Entbinden der Luft zusätzlich untere stützt. Im Vakuumkessel 1 befindet
sich ein Vakuum, dessen vorhandener Gasanteil aus Luft und C02 besteht und der ständig
durch die Vakuumpumpe 5 abgesaugt wird. Durch das Absaugen verändert sich der Gasanteil
im Vakuumkessel 1 in Richtung des niedrigen Luftpartialdruckes. Das im Vakuumkessel
1 sich sammelnde Wasser ist vollständig entlüftet.
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Der im Wasser durch das Vakuum nicht mehr zu entfernende Gasanteil
besteht nur noch aus C02. Das entlüftete und gesammelte Wasser wird vom Vakuumkessel
1 durch die Pumpe 16 einer weiteren Injektordüse 17 zur Karbonisierung zugeführt.
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Aufstellung der Bezugszeichen 1 Vakuumkessel 2 Beruhigungsgefäß 3
Fertiggetränkkessel 4 Gasabsaugleitung 5 Vakuumpumpe 6 Motor 7 Wasserzulaufleitung
8 Absperrventil 9 Injektordüse 10 Verteiler 11 Treibgas zuleitung 12 Rückschlagventil
1 3 Drossel 14 Absperrventil 15 Abförderleitung 16 Pumpe 17 Injektordüse
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