DE3422349C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Carbonation bzw. zur Anreicherung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge mit Kohlensäure gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus DE-PS 6 52 028 ist eine Vorrichtung zum Carbonisieren einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge der vorstehend ge­ nannten Art bekannt. Die hierbei vorgesehene Entlüftungs­ einrichtung, die fluidmäßig mit dem Kopfraum verbunden ist, um kontinuierlich den Kopfraum unter Aufrechterhaltung ei­ nes vorbestimmten Druckes zu entlüften, wird von einem Kanal und einem zugeordneten Entlüftungsventil gebildet. Wenn ein vorbestimmter Druck im Kopfraum überschritten wird, wird das Entlüftungsventil geöffnet und es kann momentan eine Ent­ lüftung über den Kanal und das Entlüftungsventil erfolgen. Sobald der Druck im Kopfraum wieder abgesunken ist, schließt das Entlüftungsventil. Bei der momentanen Öffnung des Ent­ lüftungsventils findet eine plötzliche Entlüftung statt, die zur Schaumbildung im Erzeugnis führt, so daß das Erzeug­ nis bei der Entlüftung über die Entlüftungseinrichtung mit­ gerissen werden kann und ein Produktverlust entsteht. Wenn hingegen die Entlüftungseinrichtung nicht auslöst, so daß keine zuverlässige Entlüftung vorhanden ist, so wird in dem geschlossenen System schnell ein Gleichgewichtszustand erreicht, so daß die Carbonationsrate und die Geschwindig­ keit der Carbonation drastisch abnehmen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Über­ windung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Vor­ richtung zur Carbonation bereitzustellen, die eine effizien­ tere Carbonation innerhalb möglichst kurzer Zeit gewähr­ leistet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Carbonation bzw. zur Anreicherung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge mit Kohlensäure mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 in Verbindung mit den Merk­ malen seines Kennzeichens gelöst.
Bei der Erfindung ist eine Entlüftungseinrichtung vorgesehen, die eine kontinuierlich gesteuerte Entlüftung über eine Leitung ermöglicht, die zwischen dem Kopfraum und der Umge­ bung angeordnet ist. Die Auslegung ist hierbei derart ge­ troffen, daß man in Verbindung mit den weiteren Maßnahmen nach der Erfindung die Massenstromgeschwindigkeit durch diese Entlüftungseinrichtung so steuert, daß wirksam ein Mitreißen von hergestelltem Erzeugnis aufgrund einer zu ho­ hen Durchtrittsgeschwindigkeit durch die Entlüftungsein­ richtung vermieden wird, als auch eine zu geringe Geschwin­ digkeit bei der Entlüftung vermieden wird, um eine effizien­ te Kohlendioxidaufnahme durch das Produkt im Produktbehälter derart sicherzustellen, daß man die gewünschte Carbonations­ rate innerhalb möglichst kurzer Zeit erreicht. In diesem Zusammenhang kommt insbesondere der mit einer vorbestimmten Öffnung versehenen Platte oder der porösen Membran eine we­ sentliche Bedeutung im Hinblick auf die Steuerung der Massen­ stromgeschwindigkeit zu.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 wiedergegeben.
Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zur Cartonation einer vorbestimmten Flüssig­ keitsmenge,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Hauptleitung der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Hauptleitung nach Fig. 2,
Fig. 4 eine Querschnittsansicht zur Verdeutlichung des Bereiches von Hauptleitung und Entlüftungs­ einrichtung,
Fig. 5 ein Diagramm, bei dem der Druck im Kopfraum auf der Abszisse und die Zeit auf der Ordi­ nate aufgetragen ist, wobei auf eine Vorrich­ tung mit Entlüftungseinrichtung und auf eine solche ohne Entlüftungseinrichtung Bezug ge­ nommen wird,
Fig. 6 ein Diagramm, bei dem der Druck im Kopfraum auf der Abszisse und die Ausströmgeschwindigkeit über die Entlüftungseinrichtung auf der Ordinate aufgetragen ist, wobei als Beispiele eine poröse Membran mit einer Porosität von 0,22 µm und eine poröse Membran mit einer Po­ rosität von 0,8 µm verdeutlicht sind, und
Fig. 7 ein Diagramm, bei dem das Carbonations- Volumen auf der Abszisse und die Zeit auf der Ordinate aufgetragen ist, wobei eine Kurve für eine Entlüftungseinrichtung mit einer Membran mit einer Porosität von 0,22 µm eingetragen ist.
In Fig. 1 ist eine kompakte Vorrichtung 11 zur Carbonation gezeigt. Die Vorrichtung 11 weist einen Reaktionsbehälter 13, eine Hauptleitung 15 und einen Produktbehälter 17 auf. Der Reaktionsbehälter 13 und der Produktbehälter 17 bestehen zweckmäßigerweise aus einem Kunststoff, wie Polycarbonat, PET, oder dgl. Kunst­ stoffe werden gegenüber Glas bevorzugt verwendet, da Glas platzen könnte und Bruchstücke durch die unter hohem Druck stehenden Gase in die Behälter getrieben werden könn­ ten, wodurch möglicherweise Verletzungen verusacht wür­ den. Der Reaktionsbehälter 13 und der Produktbehälter 15 sollten aus einem Kunststoff hergestellt werden, der den Drücken und Temperaturen standhalten kann, die während des Carbonationsprozesses auftreten, und zwar ohne nennens­ werte Verformung. Das Material sollte auch beim üblichen Waschen auftretenden Temperaturen standhalten, wenn wie­ derverwendbare Flaschen zur Anwendung kommen.
Der obere Teil des Reaktionsbehälters 13 ist mit einem mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 21 oder mit einem oberen Abschnitt versehen, der derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er eine übliche Schnellkupplungsver­ bindung bildet, die in der Hauptleitung 15 eingebaut sein kann. Der Reaktionsbehälter 13 kann mit Pegelanzei­ geeinrichtungen 23 versehen sein, die im inneren Teil des Reaktionsbehälters 13 eingegossen sind. Die Aufgabe der Pegelanzeigeeinrichtung 23 ist darin zu sehen, daß sie den Füllgrad des Reaktionsbehälters 13 angibt, so daß die entsprechende Wassermenge für die Reaktion leicht gemessen werden kann.
Der Produktbehälter 17 ist mit einer stabilen Basis 25 versehen, die ein flaches zylindrisches, schalenähnli­ ches Element sein kann, das an einer Flasche angebracht ist oder die ein flacher Abschnitt sein kann, der ein­ stückig mit der Flasche ausgebildet ist. Eine gewünschte stabile Stellfläche bzw. Basis 25 würde eine pettaloid­ geformte Flasche haben, die eine Anzahl von Vorsprüngen (Stegen bzw. Schenkel) enthält, die eine stabile Stell­ fläche bzw. Grundfläche bilden. Der Produktbehälter 17 kann mit einer ersten Füllpegelmarkierung 27 versehen sein, die für den Pegel des Getränkesirups zur Anzeige bestimmt ist oder eines Pulvers bestimmt ist, das dem Behälter zuzugeben ist, um ein entsprechendes Getränke­ erzeugnis zu erhalten. Eine zweite Füllpegelmarkierung 29 kann ebenfalls vorgesehen sein, um den Pegel anzuzeigen, auf den der Produktbehälter 17 mit Kaltwasser für den Carbonationsprozeß aufgefüllt werden sollte. Der Produkt­ behälter 17 ist auch mit einem mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 31 oder einer üblichen Schnellkupplungs­ verbindung versehen.
Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, weist die Hauptleitung 15 einen Block aus einem Material, zweckmäßigerweise einem Polymeren von Methylmethacrylat, oder einem anderen Mate­ rial auf, das leicht bearbeitet oder durch Spritzgießen verarbeitet werden kann. Die Hauptleitung 15 bzw. der Hauptteil 15 enthält eine erste mit Gewinde versehene Öffnung 33, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie in den mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 21 des Reaktionsbehälters 13 paßt. Wie vorstehend angegeben ist, kann anstelle der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 eine übliche Schnellkupplungseinrichtung vor­ gesehen sein. Um das Oberteil der ersten mit Gewinde ver­ sehenen Öffnung 33 ist ein O-Ring 35 angeordnet, der aus einem elastomeren Material besteht, das einen luft­ dichten Abschluß mit dem Oberteil des mit Gewinde ver­ sehenen Halsabschnitts 21 des Reaktionsbehälters 13 ge­ stattet. Als eine Sicherheitseinrichtung sollte eine Entlüftungseinrichtung 37 zwischen der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 und der Außenseite der Hauptleitung 15 vorgesehen sein, so daß das Hochdruckgas zur Atmosphä­ re hin über die Entlüftungsleitung 37 abgeleitet wird, falls ein Benutzer versucht, den Reaktionsbehälter 13 abzunehmen, während dem er unter Druck steht.
Wie in Fig. 2 detalliert gezeigt ist, ist eine Haupt­ kammer 39 in der Nähe der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 angeordnet und ist mit der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung mit Hilfe einer Reaktionsleitung 41 verbunden. Die Hauptkammer 39 ist mit einer Seitenöffnung 43 versehen, an der ein Überdruckventil 44 angeordnet ist, das eine Entlüftung zur Außenseite gestattet. Das Überdruckventil 44 kann ein federbelastetes Ventil sein, das manuell geöffnet werden kann oder das automatisch ausgelöst wird, wenn der Druck in der Hauptkammer 39 einen vorbestimmten maximalen Sicherheitsdruck unterschreitet. Die Hauptkammer 39 kann dadurch gebildet werden, daß eine mit Gewinde versehene Öffnung 45 am Ende der Hauptleitung 15 ausgebildet ist. Ein Stopfen 46 ist auf die mit Ge­ winde versehene Öffnung 45 gesetzt und bildet eine herme­ tisch dicht abgeschlossene Rückwandung der Hauptkammer 39. Ein Hohlraum 47 ist in der Nähe der Hauptkammer 39 vorgesehen und ein Rückschlagventil 48 ist im Hohlraum 47 angeordnet. Eine in Längsrichtung verlaufende Leitung 49 ist zwischen dem Rückschlagventil 48 und einer verti­ kalen Leitung 51 angeordnet. An dem unteren Ende der vertikalen Leitung 51 ist ein Diffusorrohr 53 mit einer vorbestimmten Länge angebracht (vgl. hierzu insbesondere Fig. 1). Die Länge des Diffusorrohrs 53 hängt von der Höhe des Produktbehälters 17 ab. Das Diffusorrohr 53 ist so ausreichend groß, daß es bis etwa zur Nähe des Bodens des Produktbehälters 17 reicht, wenn der Produktbehälter 17 an der Hauptleitung 15 angebracht ist. Das Diffusor­ rohr 53 enthält einen porösen unteren Teil 55, der ein Austreten von Kohlendioxidgas ermöglicht.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Hauptleitung 15 mit einer zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung 57 versehen, die einen O-Ring 59 aus elastomerem Material hat. Der mit Gewinde versehene Halsabschnitt 31 des Produktbehäl­ ters 17 kann fest mit der zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung 57 verbunden werden und bildet mit dem O-Ring 59 einen luftdichten Abschluß. Ein Entlüftungskanal 61 ist von der Seite der zweiten mit Gewinde versehenen Öff­ nung 57 zu dem Äußeren der Hauptleitung 15 vorgesehen, um die zweite mit Gewinde versehene Öffnung 57 zur Außenseite hin zu entlüften. Der Entlüftungskanal 61 entlüftet die zweite mit Gewinde versehene Öffnung zur Umgebung hin, wenn der Produktbehälter 17 abgenommen ist.
In Fig. 2 ist eine durchgehende Ausströmleitung bzw. Entlüftungsleitung gezeigt. Die Entlüftungsleitung 65, enthält eine vertikale Ausströmleitung 67, die mit einer horizontalen Ausströmleitung 69 verbunden ist. Eine mit Gewinde versehene Ausströmöffnung 71 ist an einem Ende der Hauptleitung 15 ausgebildet, so daß die horizontale Ausströmleitung 69 mit der mit Gewinde versehenen Aus­ strömöffnung 71 in Verbindung steht (siehe insbesondere Fig. 4). Ein Ausströmstopfen 73, der eine Öffnung 75 hat, ist in die mit Gewinde versehene Ausströmöffnung 71 auf der Seite der Hauptleitung 15 eingeschraubt. Ein O-Ring 77 ist am Ende der mit Gewinde versehenen Ausströmöffnung 71 angeordnet, um einen luftdichten Abschluß zwischen dem Ausströmstopfen 73 und den Seitenwandungen der mit Ge­ winde versehenen Ausströmöffnung 71 zu erreichen. Der O-Ring 77 dient auch dazu, eine mit einer Öffnung verse­ hene Platte 79 festzulegen, die ein dünnes Materialstück mit einer einzigen Öffnung aufweisen kann, die in der Mitte angeordnet ist, oder die ein dünnes Materialstück von bekannter Porosität (beispielsweise ein Filterpapier oder eine Membrane ähnlich Celluloseacetat oder Teflon) aufweisen kann. Die Aufgabe der durchgehenden Entlüftungs­ leitung 65 wird nachstehend erläutert.
Die Carbonation bzw. die Anreicherung eines Getränks mit Kohlensäure erfolgt dadurch, daß der Produktbehälter 17 mit einem gewünschten Sirup gefüllt und dann der Rest des Behälters mit Wasser gefüllt wird, das zweckmäßigerweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 0°C bis 8,8°C hat. Der Rest des Behälters wird mit Wasser aufgefüllt, bis das Wasser und der Sirup die zweite Füllpegelmarkierung 29 erreichen. Der Produktbe­ hälter 17 wird dann dicht schließend fest mit Hilfe sei­ nes mit Gewinde versehenen Halsabschnitts 31 mit der zwei­ ten mit Gewinde versehenen Öffnung 37 mit der Hauptleitung 15 verbunden. Der Reaktionsbehälter 13 wird dann bis zur Markierung 23 mit Wasser aufgefüllt, das zweckmäßigerweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 43,3°C bis 93,2°C hat.
Eine Packung 81, die chemische Substanzen enthält, die in Anwesenheit von Wasser reagieren können, um Kohlen­ dioxid zu erzeugen, ist in Fig. 1 schematisch gezeigt.
Wenn die Packung 81 in heißes Wasser eingetaucht wird, ist der Reaktionsbehälter 13 dicht schließend mit der ersten im Gewinde versehenen Öffnung 33 der Hauptleitung 15 verbunden. Nach etwa zehn Sekunden löst das Wasser den Kleber auf und die chemischen Stoffe beginnen zu reagieren. Das durch die chemische Reaktion erzeugte Kohlendioxid­ gas geht durch die Leitung 41 in die Hauptkammer 39, durch die in Längsrichtung verlaufende Öffnung 49 und ge­ langt in das Diffusorrohr 53. Das Kohlendioxid wird dann in die Flüssigkeit im Produktbehälter 17 über den porösen unteren Teil 55 des Diffusorrohrs 53 diffundiert. Wenn der Druck in der Hauptkammer 39 einen vorbestimmten Druck überschreitet, wird das Überdruckventil 44 in der Seiten­ öffnung 43 geöffnet, um den Überdruck zur Außenstelle hin abzuleiten. Das Überdruckventil 44 verhindert, daß der Druck im Reaktionsbehälter einen gefährlichen Wert er­ reicht, der dazu führen könnte, daß die Materialien des Reaktionsbehälters im Ernstfalle versagen und brechen. Wenn die Reaktion fortschreitet, steigt der Druck im Kopf­ raum (dem Raum zwischen dem Flüssigkeitspegel und dem Oberteil des Halsabschnitts des Behälters) des Produkt­ behälters 17 an. Wenn die Ansammlung von Kohlendioxid im Kopfbereich nicht zur Außenseite über die Entlüftungsleitung 65 abgeleitet wird, könnte der Druck in dem Kopfraum eventuell jeden weiteren Kohlendioxidstrom durch das Dif­ fusorrohr 53 verhindern, wodurch die Carbonationsrate beträchtlich herabgesetzt wird. Durch gesteuertes Ent­ lüften des Kopfraums mit einer durchgehenden Entlüftungsleitung 65 kann der Druck im Kopf­ raum auf einem gewünschten Wert konstant gehalten werden, währenddem ein kontinuierlicher Kohlendioxidstrom durch das Diffusorrohr 53 aufrechterhalten wird. Nach etwa drei (3) bis fünf (5) Minuten ist die Carbonation des Produktes abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt muß der Druck im Reaktionsbehälter und im Produktbehälter auf Umgebungs­ druck abgesenkt werden, so daß der Produktbehälter 17 ab­ genommen werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Überdruckventil 44 entlastet wird oder ausgelöst wird. Das Rückschlagventil 48 verhindert, daß das Pro­ dukt im Produktbehälter 17 in den Reaktionsbehälter 13 zurückgedrückt wird. Nach der Druckentlastung wird der Produktbehälter 17 abgenommen und die Erzeugnisse können verbraucht oder der Produktbehälter 17 kann für einen späteren Gebrauch verschlossen werden.
Ein bedeutender Parameter zur Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Entlüftungsleitung 65 ist die Größe der Öffnung der mit einer Öffnung versehenen Platte 79 oder die Porosität der Membrane, die in der durchge­ henden Entlüftungsleitung 65 vorgesehen ist. Es hat sich herausgestellt, daß das Produkt dazu neigt, daß es durch die Entlüftungsleitung 65 gedrückt wird, wenn die Membrane zu porös ist. Wenn die Membrane nicht porös genug ist, dann läuft die Carbonation mit einer geringeren Geschwin­ digkeit ab.
Eine bedeutende Einflußgröße ist die Massenstromgeschwindigkeit durch die Entlüftungsleitung 65. Die Strömungsgeschwindigkeit sollte so aus­ reichend sein, daß der Druck im Kopfbereich auf einem Wert konstant gehalten wird, der einen Kohlendioxidstrom durch das Diffusorrohr 53 sicherstellt. Die mit einer Öffnung versehene Platte 79 begrenzt die Strömungsgeschwindigkeit durch die Entlüftungsleitung 65. Der Zusammenhang läßt sich in Abhängigkeit von dem Druck P H im Kopfraum, dem vertikalen Abstand zwischen dem Boden des Diffusorrohrs 53 und der Oberfläche des Produktes im Produktbehälter, dem spezifi­ schen Gewicht des Produktes im Produktbehälter 17, 25 und dem Druck P D von Kohlendioxid am Austritt aus dem Diffusorrohr 53 ausdrücken. Somit ergibt sich als gewünsch­ ter Zusammenhang für eine Hauptdauer des Carbonations­ prozesses folgendes:
P H <P d -hw.
Wenn keine Entlüftung (siehe Fig. 5) vorhanden ist, er­ reicht das geschlossene System schnell einen Gleichge­ wichtszustand, in dem somit ein kontinuierlicher Kohlen­ dioxidstrom durch das Diffusorrohr verhindert wird. Es hat sich herausgestellt, daß eine zu starke Entlüftung zur Schaumbildung des Erzeugnisses führt, woraus ein Produktverlust über die Entlüftungsleitung 65 resultiert. In Fig. 5 sind die Werte für eine Membrane mit einer Porosität von 24 µm gezeigt. Obgleich ein kontinuierli­ cher Kohlendioxidstrom erreicht wurde, wurde eine über­ mäßige Schaumbildung festgestellt. Eine ungenügende Ausströmmenge führt zu einer ineffizienten Carbonation.
Die Charakteristika der Entlüftungsleitung 65 wurden empirisch für eine horizontale Ausströmleitung 69 bestimmt, die einen Durchmesser von etwa 0,8 mm hat. Die volu­ metrische Strömungsgeschwindigkeit an einer Öffnung läßt sich als eine Funktion der Fläche der horizontalen Aus­ strömleitung, der Fläche der Öffnung, des Drucks strom­ auf der Öffnung und des Drucks stromab von der Öffnung ausdrücken. Da der Druck mit der Zeit ansteigt, ist der beste Weg zur Bestimmung der Öffnungsgröße der empirische Weg. Es hat sich gezeigt, daß eine Membrane aus Cellulose­ acetat oder Teflon mit einer Porosität von 0,8 bis 1,2 µm zweckmäßigerweise verwendet werden kann (mit einer horizonta­ len Ausströmleitung von etwa 0,8 mm und einem Produktbehälter mit einem Fassungsvermögen von 2 Liter). Selbstverständlich kann die günstigste effektivste Öff­ nungsgröße für verschieden bemessene Behälter sowie wei­ tere Parameter dadurch ermittelt werden, daß unterschied­ liche Membranen bekannter Porosität eingeführt werden und jene Größe gewählt wird, die bei dem gewünschten speziellen Ausführungsbeispiel die besten Resultate ermöglicht.
Versuchswerte
Nachstehend sind die Resultate eines Versuchs aufgelistet, bei dem der Druck im Kopfraum für einen Produktbehälter mit einem entlüfteten Kopfraum mit jenem für einen Produkt­ behälter ohne Entlüftung über der Zeit verglichen wird.
Die Ergebnisse der vorstehend angegebenen Versuchsdurch­ führung sind in Fig. 5 gezeigt, das eine graphische Dar­ stellung des Carbonationsdrucks im Kopfraum eines 2-Liter- Produktbehälters 17 aufgetragen über der Zeit für drei Ausführungsbeispiele ist.
Fig. 5 zeigt, daß, wenn der Kopfraum nicht entlüftet wird, der Druck des Kohlendioxids im Kopfraum schnell einen Gleichgewichtszustand erreicht, so daß der Druck im Kopf­ raum ein Weiterströmen durch das Diffusorrohr verhin­ dert. Ohne eine gesteuerte Entlüftung und fehlender Agi­ tation des Produktbehälters wird eine Carbonation von weniger als 1 Volumen nach etwa 10 Minuten erreicht. Dieser Carbonationsgrad ist für die meisten alkoholfrei­ en Getränke unzureichend.
Die bei jedem Versuch erhaltenen Werte hingegen, bei dem der Kopfraum über eine 0,8 µm Membrane in einer Entlüftungs­ leitung mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm entlüftet wurde, erhält man eine Carbonation von 4,0 Volu­ mina Kohlendioxid. Ähnlich war bei einer 24 µm Membrane die endgültige Carbonation nach etwa 5 Minuten 3,8 Volu­ mina CO₂. Wie in Fig. 1 gezeigt, zeigen die Ausführungs­ formen mit einer geregelten Entlüftung einen schnellen Druckanstieg auf einen Maximalwert und eine anschlie­ ßende allmähliche Abnahme. Es erscheint widersprüchlich, daß man eine bessere Carbonation einer Ausführungsform mit einer gesteuerten Entlüftung erreichen könnte, da der Druck im Kopfraum abnimmt und sich die Carbonations­ rate direkt mit dem Druck des Kohlendioxids ändert. Der Grund für die bessere Carbonation liegt darin, daß trotz eines niederen Kohlendioxiddruckes ein größeres Kohlen­ dioxidvolumen dem Produkt ausgesetzt wird, da der durch das Diffusorrohr gehende Kohlendioxidstrom sicherstellt, daß eine größere Kontaktfläche zwischen dem Produkt und Kohlendioxid vorhanden ist. Hierdurch wird derselbe Zweck wie bei der Agitation erreicht, um zu erreichen, daß mehr CO₂ dem Produkt ausgesetzt wird.
Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Druck im Kopf­ raum und der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit durch die Entlüftungsleitung der Membran unterschiedlicher Porosität. Bei einer 0,22 µm Membrane ist die Strömungs­ geschwindigkeit als eine Funktion des Druckes beträcht­ lich kleiner als bei der 0,8 µm Membrane. Obgleich der Carbonationsgrad bei der porösen Membrane von 0,22 µm in einigen Fällen adäquat war, ist es schwierig, das Hochdruck-Kohlendioxid im Kopfraum abzuführen. Das Ab­ führen ist der Vorgang der Druckentlastung im Kopfraum bevor das enthaltene Produkt aus der Hauptleitung ent­ fernt wird. Wenn der Druck im Kopfraum zu groß ist, be­ wirkt der plötzliche Druckabfall, daß das Produkt plötz­ lich aufschäumt, verspritzt und ein beträchtlicher Teil des Produktes verloren geht.
Die poröse Membrane sollte keine zu großen Porenabmessun­ gen haben. Wenn man beispielsweise eine 24 µm Membrane verwendet, würde das Produkt durch die Entlüftungsleitung geleitet. Ferner ist es nachteilig, wenn das Produkt durch CO₂-Blasen mitgerissen wird, die an der Membrane vorbei­ strömen, da hierdurch die Neigung des Verstopfens der Poren besteht.
Fig. 7 zeigt den Carbonationsgrad, den man nach einer Zeitperiode bei einer 0,8 µm Membrane in einer Ausström­ leitung mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm erhält. Fig. 7 verdeutlicht, daß bei einer gesteuerten Entlüftung innerhalb eines relativ kurzen Zeitraumes eine effektive Anreicherung mit einer Kohlensäuremenge er­ reicht werden kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Carbonation bzw. zur Anreicherung einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge mit Kohlensäure, mit
  • - einer Quelle (13, 81) für Hochdruck-Kohlendioxid,
  • - einem Behälter (17) mit vorbestimmten Volumen, das größer als das Volumen der Flüssigkeitsmenge ist, wobei ein Kopfraum gebildet wird, wenn die Flüssigkeits­ menge im Behälter (17) ist,
  • - einer Einrichtung (55), die die Quelle (13, 81) fluidmäßig mit dem Boden des Behälters (17) verbindet, und
  • - einer Entlüfungseinrichtung, die fluidmäßig mit dem Kopfraum verbunden ist, um kontinuierlich den Kopfraum unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes zu ent­ lüften,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ent­ lüftungseinrichtung aufweist:
  • - eine Leitung (65), die zwischen dem Kopfraum und der Umgebung angeordnet ist, und
  • - zur Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung (65) eine mit einer vorbestimmten Öffnung ver­ sehene Platte (79), oder eine poröse Membrane, die jeweils in der Leitung (65) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (65) einen Durchmesser von etwa 0,8 mm und die poröse Membrane eine Porosität zwischen 0,22 und 24 µm aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Membrane eine Porosität zwischen 0,8 und 1,2 µm aufweist.
DE19843422349 1983-06-15 1984-06-15 Verfahren und vorrichtung zur schnellen carbonation Granted DE3422349A1 (de)

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Publication Number Publication Date
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