EP0977497A2 - Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks - Google Patents

Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks

Info

Publication number
EP0977497A2
EP0977497A2 EP98924126A EP98924126A EP0977497A2 EP 0977497 A2 EP0977497 A2 EP 0977497A2 EP 98924126 A EP98924126 A EP 98924126A EP 98924126 A EP98924126 A EP 98924126A EP 0977497 A2 EP0977497 A2 EP 0977497A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
volume
syrup
water
buffer tank
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98924126A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kristina BÖE
Karl Welchner
Holger Grossmann
Thomas Herold
Werner Bendfeldt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Tuchenhagen GmbH
Original Assignee
Tuchenhagen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1997116447 external-priority patent/DE19716447C1/de
Application filed by Tuchenhagen GmbH filed Critical Tuchenhagen GmbH
Publication of EP0977497A2 publication Critical patent/EP0977497A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
    • A23L2/52—Adding ingredients
    • A23L2/54—Mixing with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/29—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
    • B01F23/451—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting one liquid into another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/40—Beverage-making apparatus with dispensing means for adding a measured quantity of ingredients, e.g. coffee, water, sugar, cocoa, milk, tea
    • A47J31/41—Beverage-making apparatus with dispensing means for adding a measured quantity of ingredients, e.g. coffee, water, sugar, cocoa, milk, tea of liquid ingredients

Definitions

  • the invention relates to a method for starting up a liquid metering system with in-line properties, in particular in the production of soft drinks from water, syrup and carbon dioxide, according to the preamble of claim 1.
  • a multi-component liquid dosing system is used to produce soft drinks, carbon dioxide (carbonization) being added to a water stream that has been freed from air admixtures (carbonation) and then the concentrate, the syrup, is metered in in the required ratio (metering) .
  • carbonization carbon dioxide
  • a method and a device such as are described in the patent application DE-A-196 25 108 are used to implement the degassing of the water flow.
  • the carbonization of the liquid mixture takes place by means of a method and an arrangement for dissolving a quantity of gas in a flowing quantity of liquid, which are known from the document DE-A-42 38 971.
  • in-line capability means that containers with noteworthy volumes are dispensed with and the entire system essentially consists of a series of pipeline sections.
  • the multicomponent liquid dosing system mentioned at the outset has the desirable in-line properties in all of its essential structural units, namely degassing, carbonation and metering.
  • it differs in terms of the method that can be carried out with it, for example for the production of soft drinks from water, syrup and carbon dioxide, from the method of the generic type in that, in the older method, the degassed water is first carbonized and then the syrup is then metered in.
  • the method of the generic type namely first of all producing a liquid mixture from degassed water and syrup, which is then carbonized, leads to better solubility in carbon dioxide, i.e. leads to a more stable loading of the liquid mixture and moreover to a better mixed liquid mixture of water and syrup.
  • the method focuses on avoiding syrup losses in the area of carbonization, i.e. between a dosing point for the syrup and an entry into a buffer tank (see also process description, process variant 1, page 12). Such a method is indicated if the provision of syrup in a syrup line upstream of the aforementioned metering point and a storage container for the syrup can be regarded as unproblematic.
  • volume VCLT the available system volume of the liquid dosing system (hereinafter also referred to as volume VCLT) is known and can be delimited, it can be filled with degassed water first, first with carbon dioxide and then with syrup in a respective amount (amount in the meaning of mass), which must be contained in a soft drink volume corresponding to the system volume.
  • both the supply of carbon dioxide and syrup briefly allows water to pass from the system volume into the buffer tank.
  • carbon dioxide is metered in before the syrup is metered in, with suitable measures, for example circulation currents in the system volume in question, first completely dissolving the carbon dioxide in the water supplied.
  • a complete mixing of the syrup dosed into the system volume is not absolutely necessary in the water, since the buffer tank is available for this purpose, in which the carbonated water and the syrup metered in from the system volume by continuously supplying degassed water, syrup and carbon dioxide is displaced in the quantity ratio required for the production of the soft drink at the designated points of the liquid dosing system (stationary operation).
  • care is therefore taken to ensure that, after the system volume between the metering point and the buffer tank has been filled with degassed water, the quantity balance relating to carbon dioxide and syrup, based on the amount of water originally introduced in the system volume concerned, is met.
  • Adequate mixing and blending of the entire carbonized liquid mixture takes place in the buffer tank, which is filled after start-up in the course of production (stationary operation).
  • a defined, definable volume VSLT upstream of the volume VCLT is first of all of the liquid dosing system, which is located between the dosing point and a supply container for the second liquid ( Syrup) is also to be filled completely with degassed water.
  • the volume VSLT is known, can be delimited precisely and, if necessary, can be reproduced by a suitable procedure.
  • the value for the volume VSLT can be freely parameterized in a control of the liquid dosing system.
  • the volume VCLT is known, can be precisely delimited and can be reproduced if required.
  • the value for the volume VCLT can be freely parameterized in the control of the liquid metering system, a volume VC02 being introduced as a parameter in this connection.
  • the volume VCO2 corresponds exactly to the volume VCLT.
  • the syrup and water components are metered in proportion to the mass according to the respective recipe.
  • the buffer tank is filled up to a certain, freely parameterizable mixing volume VB2X0. This ensures the complete transfer of the beverage components pre -dosed during the introduction of the initial volume V into the buffer tank and their sufficiently homogeneous mixing.
  • the VB2X0 in the buffer tank is dosed with a carbon dioxide mass ⁇ M necessary for the volume VCLT, a resulting total carbon dioxide mass M C02 required, which is provided in the buffer tank.
  • mixed volume VB2X0 with the desired carbon dioxide concentration of the soft drink In this so-called precarbonization, the C0 2 setpoint of the normal recipe, c c02 ⁇ S oi ⁇ , is not used, but a precarbonization setpoint c C02, v ⁇ increased by the overdosing factor X.
  • the overdosing factor X can be freely parameterized, just like the above-mentioned mixing volume VB2X0, with whose fine adjustment it is possible to react specifically to residues of adhesive water in the buffer tank and in a filler downstream of it, even with different filler sizes. As a result, very high dosing accuracies can be achieved even during the start-up process.
  • the overdosing factor X is determined so that the target carbon dioxide concentration is below saturation in any case.
  • At least parts of the aforementioned method steps are carried out simultaneously.
  • another embodiment of the proposed method provides that the buffer tank is pretensioned to an operating pressure provided in stationary operation.
  • a further embodiment of the proposed method provides that the buffer tank is biased to a starting pressure that is above the operating pressure in stationary operation. This compensates for the more unfavorable gassing conditions during start-up and prevents the release of carbon dioxide due to these conditions.
  • the proposed method assumes a different approach in the case of incorrect dosing.
  • the buffer tank filled and flowing through it allows a single, brief exceeding of an upper or lower limit of a lower syrup concentration in the buffer tank, without operating with the above-mentioned method of 'digital blending'. If, however, the two aforementioned limit values are exceeded or undershot a second time, alarms are triggered in accordance with the proposal and relevant conditions, additional indications, consequences and possible causes, reactions and measures are displayed and / or read out.
  • This information is intended to enable early diagnosis and search for errors, so that, if necessary, it can be prevented in good time that the content of the buffer tank falls outside the required specification.
  • the liquid dosing system shown with in-line properties consists, in a highly simplified manner, mainly of four areas: a first area for the preparation of syrup between a syrup inlet 1 (syrup S) and a dosing point 3; • a second area for degassing water between a water inlet 2 (H 2 0) and the dosing point 3; A third area for carbonizing a liquid mixture of degassed water and syrup between the metering point 3 and a buffer tank 7 and
  • a storage container B1 for syrup S with a volume VB1 Arranged in the first area 1-3 are, inter alia, a storage container B1 for syrup S with a volume VB1, a syrup pump 8, a temperature measurement 9a, a mass and volume integrator 9 for syrup S and a changeover valve 17 with a drain to a shut-off valve 18.
  • a syrup line SL emerges from the supply container B1 and ends at the dosing point 3.
  • the exit S1 of the syrup line SL from the supply container B1 is designated as the interface S1.
  • the plate delimiting the syrup line SL in the changeover valve 17 is identified as the interface S2.
  • Another interface S3 is formed by the plate of the shut-off valve 18 between the syrup line SL and the environment (gully).
  • volume VSLT in the line section of the syrup line SL between the interfaces S1, S2 and S3. This is known, can be delimited precisely and, if necessary, can be reproducibly provided by a suitable procedure.
  • the value for the volume VSLT can be freely parameterized in the control of the liquid dosing system.
  • a degassing tube not specified, in which the water is finely divided and subjected to vacuum degassing and thereby collected to form a free surface, the gas bubbles separated over the free surface, the liquid at the foot of a liquid column, which is delimited at the top by the free surface, is removed and the gas mixture emerging from the liquid is continuously sucked off while maintaining the pressure drop required for vacuum degassing.
  • an essential component of the degassing is a return line (not specified), a pump 10, a temperature measuring point 11 and a flow meter 19.
  • a water line WL opens from the above arrangement and meets the syrup line SL at the metering point 3.
  • the third area includes, among other things behind the metering 3 in addition to a pump 12, a check valve 6 immediately before the occurrence of the line into the buffer tank 7 and a line for the supply of carbon dioxide with a C0 2 - inlet 4 and a CO 2 outlet.
  • a recirculation pump 13 is provided in a recirculation line opening out of a separation container (not shown) with an inlet 3J and an outlet 3.2.
  • a static mixing device (not shown) is arranged between outlet 3.2 and inlet 3J.
  • a mass and volume integrator 14 for CO 2 is provided between the C0 2 inlet 4 and the shut-off valve 15.
  • An interface S4 is formed by the plate of the shut-off valve 6 to the buffer tank 7.
  • the plate of the shut-off valve 15 forms a further interface S5 in the area of carbonization.
  • a volume VCLT is formed in the line sections between the interfaces S2, S4 and S5. This is known to be precisely delimitable and reproducible if required.
  • the value for the volume VCLT can be freely parameterized in the control of the liquid dosing system.
  • the fourth area, the buffer tank 7 with its upstream and downstream line section, is delimited on the one hand by the interface S4 and on the other hand by an interface S6 on the plate of a shut-off valve 16 arranged downstream behind the buffer tank 7.
  • a volume VB2 of the buffer tank 7 is limited between the interfaces S4 and S6.
  • process variant 1 (claim 1) and 2 (claim 2) are each shown in the form of a block diagram on pages 12 and 13; the relevant procedural steps are briefly explained below with reference to the nomenclature given there.
  • Process description (process variant 1)
  • the relevant process according to the invention essentially comprises the process steps 'deaerating carbonization' (1.2.2.2), 'filling carbonation with C0 2 and syrup' (1.3) and 'filling buffer tank' (1.4).
  • the process step 'deaerate carbonation' (1.2.2.2) mainly takes place by providing degassed water from the degassing (area 2-3) and via the dosing point 3 into the line sections in question between the dosing point 3 and the shut-off valve 6, the Recirculation line between points 3.1 and 3.2 and the parts of the line for supplying carbon dioxide between the CO 2 inlet 4 and the CO 2 outlet 5, namely the line system between the points 5, 4.1 and 4.2, is introduced.
  • the pump 12 and the recirculation pump 13 are in operation in this area. IS "
  • a mass of carbon dioxide (M C02, vcL ⁇ ( t )) is added to the volume VCLT via the mass and volume integrator 14 (first part of the process step 'carbonization with Fill C0 2 and syrup '(1.3)), which must be contained in a soft drink volume corresponding to the volume VCLT, ie which gives the desired target concentration c c02 , S oi ⁇ .
  • the supply of carbon dioxide is stopped when the following condition (1) is fulfilled (mass flow carbon dioxide: M C02 ):
  • a volume of syrup is then added to the volume VCLT (second part of the process step 'Filling carbonization with CO 2 and syrup' (1.3)), which must also be contained in a soft drink volume corresponding to the volume VCLT.
  • the necessary mass is determined and specified via the mass and volume integrator 9 in connection with a temperature measurement via the temperature measuring point 9a.
  • the required mass of syrup is dimensioned such that the required target concentration c z , G , So n of syrup is ultimately contained in the volume VCLT.
  • the design is based on the following condition (2) (mass flow syrup: M s ): t
  • a first partial volume of the water in the volume VCLT is discharged into the buffer tank 7 preloaded with carbon dioxide via the briefly opened shut-off valve 6 in the course of the supply of carbon dioxide.
  • a second partial volume of the carbonized water in the volume VCLT is transferred into the buffer tank 7 via the temporarily open shut-off valve 6 for the purpose of pressure equalization in the course of the supply of syrup.
  • the presentation of syrup in front of the dosing point 3 in the range 1-3 (process steps 1.21; ' ⁇ .2A A to 1.2.12) at the same time as the degassing of the water in the range 2-3 (Process step 1.2.2.1) and the subsequent venting of the carbonization (process step 1.2.2.2).
  • the buffer tank 7 can also be preloaded with carbon dioxide at the same time as the method steps 1.2.1 and 1.2.2 (1.2.2.1 + 1.2.2.2), this preloading to an operating pressure provided in stationary operation or to a starting pressure which is above the above operating pressure is carried out.
  • Process steps 1, 1.1, 1.2, 1.2.1, 1.2.1.1 and 1.2.1.2 are largely identical to the corresponding process steps of process variant 1 (these are process steps 1, 1.1, 1.2 , 1.2.1, 1.2.1.1, 1.2.1.1.1, 1.2.1.1.2 and 1.2.1.1.3).
  • the process steps relating to carbonization are also identical up to process step 1.2.2.2 (venting carbonization).
  • the buffer tank is preloaded in process step 1.2.3.
  • the process essentially includes under the generic term “Provide product for start of production” (1.3) the process steps “Show syrup in the control room” (1.3.1), “Fill buffer tank for start of production” (1.3.3) and, in parallel with this Process steps, “Pre-carbonize the product for the start of production” (1.3.2). It consists of two sub-processes and works as follows: 19 sub-process "dosing liquid components"
  • the storage container B1 for syrup S and the line section 1 in the flow of the storage container B1 are emptied except for residual amounts of adhesive water (Figure). If necessary, this state can be reproducibly produced using a suitable procedure.
  • the volume VSLT formed between the interfaces S1, S2 and S3 is completely filled with degassed and non-carbonated beverage water. As already explained above, the volume VSLT is known, can be precisely delimited and, if necessary, provided reproducibly by a suitable procedure. The value for the volume VSLT can be freely parameterized in the control of the liquid dosing system.
  • the volume VCLT is located in the line section between the interfaces S2, S4 and S5. It is completely filled with degassed and non-carbonated beverage water.
  • the volume VCLT is also known, can be delimited precisely and can be reproduced if required.
  • the value for the volume VCLT can be freely parameterized in the control.
  • the buffer tank 7 and all line sections located downstream of the interface S6, including the filler, not shown, are emptied except for residual amounts of adhesive water. If necessary, this state can be reproducibly produced using a suitable procedure.
  • Syrup S is placed in the storage container B1 (process step "fill inlet pipe and ventilation lantern (storage container) with syrup” (1.2.1.2)).
  • the template volume V Vor VSLT + VSLT + VCLT (3)
  • DV V means the volumetric metering ratio of drink water to syrup specified in the respective recipe.
  • the supply volume V in front is therefore a constant for each recipe and is calculated in the control system.
  • the introduction of the initial volume V before syrup into the control room V ⁇ space between the interfaces S1, S3, S5 and S6) ensures exactly the correct water-syrup dosing ratio in the control room V ⁇ for the respective recipe.
  • the mass and volume integrator Through constant numerical integration (in the control of the liquid dosing system) of the quotient from the respective mass flow M and the respective density p M of the medium flowing through the mass and volume integrator 9 (index M), the mass and volume integrator also acts as a density meter, and comparison with the initial volume V before determines the stop time for step 2. current time •
  • an advantageous embodiment of the method provides that during the introduction of the initial volume (V before ) an outlet volume (VSLENT), consisting of degassed first liquid (water), is discharged from the volume (VSLT) in front of the dosing point 3 and discarded and thereby recorded volumetrically.
  • VSLENT outlet volume
  • the syrup and water components are metered in proportion to the mass according to the respective recipe.
  • the buffer tank 7 is filled up to a certain, freely parameterizable mixing volume VB2X0. This ensures the complete transfer of the beverage components dosed during the second step into the buffer tank 7 and their sufficiently homogeneous mixing (end of the process step "fill the buffer tank for the start of production" (1.3.3)).
  • the volume VC02 of degassed and non-carbonated beverage water is located in the line section between the interfaces S2, S4 and S5.
  • the volume VCO2 is known to be precisely delimitable and reproducible if required. It can be freely parameterized in the control of the liquid dosing system. As already explained above, the volume VC02 physically corresponds exactly to the volume VCLT. The advantages of distinguishing between the two volumes have also been justified above.
  • the task of the “carbonization” sub-process is to provide the mixing volume VB2X0 provided in the buffer tank 7 during the “dosing liquid components” sub-process with the desired C0 2 concentration. For this purpose, the C0 2 mass ⁇ M required for the volume VCO2 must be metered in addition to the one resulting from the recipe (M 0 ).
  • the volume-proportional C0 2 in-line dosing is started.
  • overdosing factor X depends on the operating conditions. Alternatively, the amount in the denominator of equation (4) also allows the input of overdosing factors X ⁇ 1.
  • the stop point for the pre-carbonation is determined by constant numerical integration in the control of the liquid dosing system and comparison with M c02, n otw . current time
  • the quantity M represents the respective mass flow that flows through the mass flow / density meter 9 in the syrup preparation SL during the pre-carbonation and is measured there.
  • the size p M denotes the respective density of this mass flow.
  • the quantity Q w represents the respective volume flow of the degassed water which is fed to the metering point 3 via the water line WL and is continuously determined via the flow meter 19 arranged in the water line WL.
  • the precarbonization takes place both during the second and the third step of the sub-process "dosing liquid components" (process step "precarbonize the product for the start of production" (1.3.2)).
  • the method can be used independently of the respective recipe, ie regardless of the respective dosage ratios and CO 2 contents.
  • the parameters themselves represent volumes or factors that can be determined in a first approximation by a one-time, simple measurement (VSLT, VCLT, VC02) or sensibly defined (VB2X0, X). This is of great advantage when commissioning systems.
  • VSLT, VCLT, VC02 simple measurement
  • VB2X0, X sensibly defined

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Non-Alcoholic Beverages (AREA)
  • Devices For Dispensing Beverages (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-line-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid, mit dem Produktverluste, insbesondere des Sirups bei der Softdrink-Herstellung, beim Anfahren minimiert oder gänzlich vermieden und die Dosier- und Karbonisiergenauigkeit deutlich erhöht werden. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass ein definiertes, abgrenzbares Volumen (VCLT) der Flüssigkeits-Dosieranlage zwischen einer für die Dosierung der zweiten (Sirup) in die erste Flüssigkeit (Wasser) vorgesehenen Dosierstelle und einem Eintritt in den Puffertank mit entgaster erster Flüssigkeit (Wasser) vollständig befüllt wird, dass dem Volumen (VCLT) eine Menge Kohlendioxid zugeführt wird, die in einem dem Volumen (VCLT) entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muss, dass das Kohlendioxid im vorgelegten Wasser gelöst wird, dass dem Volumen (VCLT) eine Menge Sirup zugeführt wird, die in einem dem Volumen (VCLT) entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muss, dass im Zuge der Zuführung von Kohlendioxid und Sirup jeweils ein Teilvolumen des im Volumen (VCLT) befindlichen Gemisches in den mit Kohlendioxid vorgespannten Puffertank entlassen wird, und dass anschliessend der Puffertank befüllt wird durch kontinuierliche Zufuhr von entgastem Wasser, von Sirup und Kohlendioxid im für die Herstellung des Softdrinks erforderlichen Mengenverhältnis an den dafür vorgesehenen Stellen der Flüssigkeits-Dosieranlage.

Description

Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Iine-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Iine-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Mehrkomponenten-Flüssigkeits-Dosieranlage, insbesondere für die Getränkeindustrie, dient zur Herstellung von Softdrinks, wobei einem von Luftbeimengungen befreiten Wasserstrom (Entgasung) zunächst Kohlendioxid beigemischt wird (Karbonisierung) und anschließend das Konzentrat, der Sirup, im erforderlichen Mengenverhältnis zudosiert wird (Dosierung). Zur Realisierung der Entga- sung des Wasserstroms finden in diesem Zusammenhang ein Verfahren und eine Vorrichtung Anwendung, wie sie in der Patentanmeldung DE-A-196 25 108 beschrieben sind. Die Karbonisierung des Flüssigkeitsgemisches erfolgt mittels eines Verfahrens und einer Anordnung zur Lösung einer Gasmenge in einer strömenden Flüssigkeitsmenge, die aus der Druckschrift DE-A-42 38 971 bekannt sind.
Die vorstehend erwähnte Flüssigkeits-Dosieranlage mit der Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeiten und der Anordnung zur Lösung einer Gasmenge ist insgesamt in-line-fähig ausgebildet. In-Iine-Fähigkeit bedeutet in diesem Anwen- dungsfali, daß auf Behälter mit nennenswerten Volumina verzichtet wird und die gesamte Anlage im wesentlichen aus einer Aneinanderreihung von Rohrleitungsstrecken besteht.
Es sind in diesem Zusammenhang Betriebsanforderungen aus dem Softdrink- Bereich bekannt geworden, die bis zu zehn Produktwechsel je Schicht vorsehen. Wirtschaftlich sind diese Anforderungen nur zu realisieren, wenn sie nach Möglichkeit mit einer einzigen Anlage, in der die Entgasung, die Dosierung und die Karbonisierung vorgenommen werden kann, durchgeführt werden. Dies ist wiederum nur mit Anlagen möglich, die vorgenannte In-Iine-Fähigkeit besitzen, d.h. die unter anderem auf große Ausmischvolumina verzichten können, wodurch bei
Produktwechsel zwar in jedem Falle immer noch relativ geringe Produktverluste bei kleinen Umschaltzeiten für diese Produktwechsel in Kauf zu nehmen sind.
Die eingangs erwähnte Mehrkomponenten-Flüssigkeits-Dosieranlage weist in allen ihren wesentlichen Baueinheiten, nämlich Entgasung, Karbonisierung und Dosierung die wünschenswerten In-Iine-Eigenschaften auf. Sie unterscheidet sich allerdings bezüglich des mit ihr durchführbaren Verfahrens, beispielsweise zur Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid, vom Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch, daß beim älteren Verfahren das entgaste Wasser zunächst karbonisiert und dann anschließend erst der Sirup zudosiert wird. Es hat sich zwischenzeitlich herausgestellt, daß das Verfahren der gattungsgemäßen Art, nämlich zunächst ein Flüssigkeitsgemisch aus entgastem Wasser und Sirup herzustellen, welches anschließend karbonisiert wird, zu einer besseren Kohlendioxidlöslichkeit, d.h. zu einer stabileren Beladung des Flüssigkeitsgemisches und darüber hinaus zu einem besser ausgemischten Flüssigkeitsgemisch aus Wasser und Sirup führt.
Eine andere Flüssigkeits-Dosieranlage mit ausgeprägten In-Iine-Eigenschaften, mit der das Verfahren der gattungsgemäßen Art durchgeführt werden kann, erlaubt ebenfalls häufige Produktwechsel bei minimierten Produktverlusten und kurzen Umschaltzeiten; die Produktverluste beim jeweiligen Anfahren sind aber bislang grundsätzlich unvermeidlich. Sie resultieren aus der Tatsache, daß die Flüssigkeits-Dosieranlage zwischen der Dosierstelle und dem Puffertank nach dem Produktausschub und der vollständigen Entleerung zunächst erst wieder mit einem Gemisch aus entgastem Wasser und Sirup befüllt und im Zuge dieser Befül- lung dann karbonisiert werden muß. Bei diesem instationären Anfahren ist es nicht möglich, von Beginn an eine der gewünschten Sollkonzentration an Sirup in Wasser entsprechende Istkonzentration darzustellen. Das gleiche gilt für die Be- ladung des Flüssigkeitsgemisches mit Kohlendioxid. Das beim Anfahren erzeugte Produkt, welches nicht die geforderte Spezifikation aufweist, muß daher zur Zeit noch verworfen werden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art Produktverluste, insbesondere Sirupverluste bei der Softdrink- Herstellung, beim Anfahren zu minimieren oder gänzlich zu vermeiden und die Dosier- und Karbonisiergenauigkeit deutlich zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß Anspruch 1 konzentriert sich das Verfahren auf die Vermeidung von Sirupverlusten im Bereich der Karbonisierung, d.h. zwischen einer Dosierstelle für den Sirup und einem Eintritt in einen Puffertank (s. auch Prozeßbeschreibung, Verfahrensvariante 1 , Seite 12). Ein derartiges Verfahren ist angezeigt, wenn die Sirupbereitstellung in einer Sirupleitung vor der vorgenannten Dosierstelle und einem Vorlagebehälter für den Sirup dabei als unproblematisch angesehen werden kann.
Dadurch, daß beim gattungsgemäßen Verfahren das Ausmischen von Wasser und Sirup und die Karbonisierung in einem gemeinsamen Abschnitt der Flüssig- keits-Dosieranlage stattfinden, nämlich zwischen einer für die Dosierung der zweiten in die erste Flüssigkeit vorgesehenen Dosierstelle und einem Eintritt in den Puffertank, wobei letzterer in den Ausmischprozeß einbezogen ist, kann gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren das Volumen der diesbezüglichen In-Iine- Dosieranlage genutzt werden, um hier einen absatzweisen Ansatz (batch) des gewünschten Produktes mit der erforderlichen Spezifikation vorzunehmen. Da das zur Verfügung stehende vorgenannte Anlagenvolumen der Flüssigkeits- Dosieranlage (nachfolgend auch mit Volumen VCLT bezeichnet) bekannt und abgrenzbar ist, läßt sich dieses, das zunächst mit entgastem Wasser vollständig befüllt wird, zunächst mit Kohlendioxid und danach mit Sirup in einer jeweiligen Menge (Menge in der Bedeutung von Masse), die in einem dem Anlagenvolumen entsprechenden Softdrink-Volumen jeweils enthalten sein muß, anreichern. Um sowohl die erforderliche Kohlendioxid-Menge als auch die Menge Sirup in das vollständig mit entgastem Wasser aufgefüllte Anlagenvolumen einzubringen, wird zum Zwecke des Druckausgleichs sowohl im Zuge der Zuführung von Kohlendioxid als auch von Sirup kurzzeitig ein Übertritt von Wasser aus dem Anlagenvolumen in den Puffertank zugelassen. Die Dosierung von Kohlendioxid erfolgt, zeitlich gesehen, vor der Dosierung des Sirups, wobei durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise Zirkulationsströmungen im infrage kommenden Anlagenvolumen, das Kohlendioxid im vorgelegten Wasser zunächst vollständig gelöst wird. Ein vollständiges Ausmischen des in das Anlagenvolumen dosierten Sirups ist dort im Wasser nicht unbedingt notwendig, da hierzu der Puffertank zur Verfügung steht, in den das karbonisierte Wasser und der zudosierte Sirup aus dem Anlagenvolu- men durch kontinuierliche Zufuhr von entgastem Wasser, von Sirup und Kohlendioxid im für die Herstellung des Softdrinks erforderlichen Mengenverhältnis an den dafür vorgesehenen Stellen der Flüssigkeits-Dosieranlage (stationärer Betrieb) verdrängt wird. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird demnach dafür Sorge getragen, daß nach dem Auffüllen des Anlagenvolumens zwischen Dosier- stelle und Puffertank mit entgastem Wasser die Mengenbilanz bezüglich Kohlendioxid und Sirup bezogen auf die in dem betreffenden Anlagenvolumen ursprünglich vorgelegte Menge Wasser erfüllt wird. Eine hinreichende Durchmischung und Ausmischung des gesamten karbonisierten Flüssigkeitsgemisches findet im Puffertank statt, der nach dem Anfahren im Zuge der Produktion (stationärer Betrieb) befüllt wird.
Der Wunsch nach einer Vielzahl von Produktwechseln je Schicht, verbunden mit der Notwendigkeit, Verluste des hochwertigen Sirups in allen Bereichen der Flüssigkeits-Dosieranlage nicht nur zu minimieren, sondern gänzlich zu vermeiden, lenkt bei einem Verfahren gemäß Anspruch 1 die Aufmerksamkeit auch auf die Sirupbereitstellung im Bereich der Sirupleitung vor der Dosierstelle. Die dort zunächst mit entgastem Wasser befüllte Sirupleitung wird, beginnend vom Vorlagebehälter für den Sirup, mit Sirup befüllt. Dabei kann sich aufgrund axialer Mischungseffekte keine scharfe Phasengrenzfläche zwischen Sirup und Wasser einstellen, sondern es bildet sich dort in Abhängigkeit von den Strömungsbedingungen eine mehr oder weniger groß ausgeprägte Mischphase aus. Das Volumen dieser Mischphase wird aus Sicherheitsgründen vor der Dosierstelle über ein Um- schaltventil in die Umgebung ausgeschoben, d.h. als sogenannter Sirupverlust verworfen.
Die aus dem vorgenannten Sachverhalt resultierenden Sirupverluste beim Anfah- ren der Flüssigkeits-Dosieranlage werden gänzlich vermieden, wenn das Verfahren gemäß Anspruch 2 ausgestaltet wird, wobei es aus zwei Teilverfahren besteht, die teilweise zeitlich parallel ablaufen. Es sind dies die Verfahrensschritte „Sirup im Kontrollraum vorlegen" und „Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren" (siehe auch Prozeßbeschreibung, Verfahrensvariante 2, Seite 13, Punkte 1.3.1 und 1.3.2) und „Puffertank für Produktionsbeginn befüllen" und „Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren" (Punkte 1.3.3 und 1.3.2).
Bevor ein aus Sirup bestehendes Vorlagevolumen Vvor in den Kontrollraum Vκ eingebracht wird, ist zunächst ein dem Volumen VCLT stromaufwärts vorgeordne- tes, definiertes, abgrenzbares Volumen VSLT der Flüssigkeits-Dosieranlage, das sich zwischen der Dosierstelle und einem Vorlagebehälter für die zweite Flüssigkeit (Sirup) befindet, gleichfalls mit entgastem Wasser vollständig zu befüllen. Das Volumen VSLT ist bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf durch eine geeignete Verfahrensweise reproduzierbar bereitzustellen.
Falls das Volumen VSLT sehr groß ist (beispielsweise sehr lange Sirupleitung), und es unmöglich oder nicht von Vorteil ist, das darin enthaltene Wasser beim Anfahren in den Puffertank vollständig zu überführen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß im Zuge der Einbringung des Vorlagevolu- mens (Vvor) ein Ablaufvolumen (VSLENT), bestehend aus entgaster erster Flüssigkeit (Wasser), vor der Dosierstelle aus dem Volumen (VSLT) abgeführt und verworfen und dabei volumetrisch erfaßt wird, wobei das Ablaufvolumen (VSLENT) vor seiner Abfuhr so festgelegt wird, daß sich in ihm keine Mischphase aus erster und zweiter Flüssigkeit (Wasser/Sirup) befindet (VSLENT < VSLT), und daß das Verfahren zum Anfahren der Flüssigkeits-Dosieranlage mit einem Volumen (VSLT* = VSLT - VSLENT) durchgeführt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens ist der Wert für das Volumen VSLT in einer Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar.
In gleicher Weise ist das Volumen VCLT bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf reproduzierbar bereitzustellen. Der Wert für das Volumen VCLT ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar, wobei in diesem Zusammenhang als Parameter ein Volumen VC02 eingeführt wird. Physikalisch entspricht das Volumen VCO2 genau dem Volumen VCLT. Eine Unterscheidung und die Möglichkeit, die beiden Volumina getrennt parametrieren zu können, ist jedoch notwendig und sinnvoll. Es wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, den Sirup- und C02-Gehalt im Getränk unabhängig voneinander zu manipulieren. Dies ist notwendig, um eine C02-Entbindung oder aber Nachkarbonisiereffekte während des Anfahrvorganges zu kompensieren.
Die Einbringung des aus Sirup bestehenden Vorlagevolumens Vvor in den Kontrollraum Vκ, der aus dem Volumen VSLT, dem Volumen VCLT und dem Volumen VB2 des Puffertanks besteht, ist abgeschlossen, wenn im Kontrollraum Vκ exakt das korrekte Wasser-Sirup-Dosierverhältnis für die jeweilige Rezeptur des Softdrinks vorliegt.
Nach dem Einbringen des Vorlagevolumens Vvor in den Kontrollraum Vκ wird begonnen, die Komponenten Sirup und Wasser entsprechend der jeweiligen Rezep- tur massenproportional zu dosieren. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens wird dabei der Puffertank bis zu einem bestimmten, frei parametrierbaren Ausmischvolumen VB2X0 aufgefüllt. Dies gewährleistet die komplette Überführung der während der Phase der Einbringung des Vorlagevolumens Vvor dosierten Getränkekomponenten in den Puffertank und deren hinrei- chend homogene Ausmischung.
Beginnend mit der Einbringung des aus Sirup bestehenden Vorlagevolumens Vvor in den Kontrollraum Vκ und spätestens endend mit Erreichen des Ausmischvolu- mens VB2X0 im Puffertank wird zusätzlich zu der sich aus der jeweiligen Rezeptur ergebenden Kohlendioxid-Masse M0 eine für das Volumen VCLT notwendige Kohlendioxid-Masse ΔM dosiert, wobei eine daraus resultierende notwendige, gesamte Kohlendioxid-Masse MC02 notw das im Puffertank bereitgestellte Aus- mischvolumen VB2X0 mit der gewünschten Kohlendioxid-Konzentration des Softdrinks versieht. Bei dieser sogenannten Vorkarbonisierung wird nicht der C02- Sollwert der normalen Rezeptur, cc02ιSoiι zugrunde gelegt, sondern ein um den Überdosierfaktor X erhöhter Vorkarbonisierungs-Sollwert cC02,vκ- Der Überdosierfaktor X ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens frei parametrierbar, ebenso wie das vorstehend bereits genannte Ausmischvolumen VB2X0, mit dessen Feinjustierung gezielt auf Haftwasserreste im Puffertank und in einem diesem nachgeordneten Füller, sogar bei unterschiedlichen Füllergrößen, reagiert werden kann. Dadurch können selbst während des Anfahrvorganges sehr hohe Dosiergenauigkeiten erzielt werden. Der Überdosierfaktor X wird so festgelegt, daß die Kohlendioxid-Sollkonzentration in jedem Falle unterhalb der Sättigung liegen.
Die Feinjustierung der Parameter Volumen VC02 und Überdosierfaktor X schafft die Möglichkeit, zusätzlich noch gezielt auf Gasentbindungs- bzw. auf Nachkar- bonisiereffekte zu reagieren, wie sie beim Anfahren eines Füllers auftreten können. Dadurch können selbst während des Anfahrvorganges sehr hohe Karbonisiergenauigkeiten erzielt werden.
Um die Zeit für den Produktwechsel weiter zu verkürzen, sieht eine andere Wei- terbildung des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß Anspruch 1 vor, daß in der Abfolge notwendiger Verfahrensschritte einander nicht unmittelbar bedingende Verfahrensschritte, wie Sirup vor der Dosierstelle vorlegen, Entgasung des Wassers starten und Karbonisierung entlüften sowie Puffertank vorspannen, jeweils zeitgleich durchgeführt werden. Wo dies in diesem Umfang aufgrund der indivi- duellen Bedingungen und Gegebenheiten nicht möglich ist, werden wenigstens Teile der vorgenannten Verfahrensschritte, wie beispielsweise Sirup in einem ersten Bereich vor der Dosierstelle vorlegen und Entgasung des Wassers starten e oder Sirup in einem zweiten Bereich vor der Dosierstelle vorlegen und Karbonisierung entlüften, jeweils zeitgleich durchgeführt.
Bezogen auf das Verfahren gemäß Anspruch 2 werden wenigstens Teile der vor- genannten Verfahrensschritte, wie beispielsweise Zulaufleitung und Entlüftungslaterne entleeren und Entgasung des Wassers starten oder Zulaufleitung und Entlüftungslaterne mit Sirup befüllen und Karbonisierung entlüften, jeweils zeitgleich durchgeführt. Das gleiche gilt für die Verfahrensschritte, wie Sirup im Kontrollraum (Sirupleitung, Karbonisierung und Puffertank) vorlegen und Produkt für Produkti- onsbeginn vorkarbonisieren sowie für die nachgeordneten Verfahrensschritte
Puffertank für Produktionsbeginn befüllen und Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren.
Damit bei der Überführung der dosierten Getränkekomponenten aus dem dem Puffertank vorgeordneten Anlagenvolumen in den Puffertank keine Entbindung von Kohlendioxid stattfindet, sieht eine andere Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, daß der Puffertank auf einen im stationären Betrieb vorgesehenen Betriebsdruck vorgespannt wird.
Da im Anfahrbetrieb die Bedingungen für die Begasung mit Kohlendioxid ungünstiger als im stationären Betrieb sind, sieht eine weitere Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, daß der Puffertank auf einen Anfahrdruck vorgespannt wird, der über dem Betriebsdruck im stationären Betrieb liegt. Dadurch werden die im Anfahrbetrieb ungünstigeren Begasungsbedingungen kompensiert und eine Entbindung von Kohlendioxid infolge dieser Bedingungen verhindert.
Bekannte Verfahren zur Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid sind beispielsweise derart ausgestaltet, daß bei Über- oder Unterdosierung entsprechende Kompensationen durch Verminderung oder Erhöhung der Sirupdosierung über einen gewissen Zeitraum vorgenommen werden (digital blending). Ein derartiges Vorgehen ist allerdings nur dann von Erfolg gekrönt, wenn die Fehldosierungen von temporärer Natur sind und nicht auf nachhaltig wirksame Fehlfunktionen zurückzuführen sind. 3
Das vorgeschlagene Verfahren geht demgegenüber bei einer Fehldosierung von einem anderen Ansatz aus. Es läßt bei befülltem und durchströmten Puffertank ein einmaliges, kurzzeitiges Überschreiten eines oberen oder Unterschreiten ei- nes unteren Grenzwertes der Sirupkonzentration im Puffertank zu, ohne mit dem vorstehend erwähnten Verfahren des 'digital blending' zu operieren. Werden allerdings die beiden vorgenannten Grenzwerte ein zweites mal über- bzw. unterschritten, dann werden gemäß dem Vorschlag Alarme ausgelöst und diesbezügliche Bedingungen, zusätzliche Indikationen, Folgen und mögliche Ursachen, Re- aktionen und Maßnahmen angezeigt und/oder ausgelesen. Durch diese Informationen soll eine frühzeitige Fehlerdiagnose und -suche ermöglicht werden, so daß ggf. rechtzeitig verhindert werden kann, daß der Inhalt des Puffertank außerhalb der geforderten Spezifikation gerät.
Die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens beim Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Iine-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid, wird nachfolgend anhand einer konkret ausgeführten Flüssigkeits-Dosieranlage beispielhaft erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Verfahrensschema einer Flüssigkeits- Dosieranlage zur Durchführung des Verfahrens der gattungsgemäßen Art. Die beiden Prozeßbeschreibungen können auch anhand der einzelnen Verfahrensschritte den beiden weiter unten dargestellten Blockschaltbildern (Seiten 12 und 13 ) entnommen werden.
Die dargestellte Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Iine-Eigenschaften (Figur) besteht, stark vereinfacht, hauptsächlich aus vier Bereichen: • einem ersten Bereich zur Sirupbereitstellung zwischen einem Sirup-Eintritt 1 (Sirup S) und einer Dosierstelle 3; • einem zweiten Bereich zur Entgasung von Wasser zwischen einem Wasser- Eintritt 2 (H20) und der Dosierstelle 3; • einem dritten Bereich zur Karbonisierung eines Flüssigkeitsgemisches aus entgastem Wasser und Sirup zwischen der Dosierstelle 3 und einem Puffertank 7 und
• einem vierten Bereich, dem Puffertank 7, zur Ausmischung und Bevorratung der dosierten Getränkekomponenten.
Im ersten Bereich 1-3 sind unter anderem ein Vorlagebehälter B1 für Sirup S mit einem Volumen VB1 , eine Siruppumpe 8, eine Temperaturmessung 9a, ein Massen- und Volumenintegrator 9 für Sirup S sowie ein Umschaltventil 17 mit einem Ablauf zu einem Absperrventil 18 angeordnet. Eine Sirupleitung SL tritt am Vorlagebehälter B1 aus und endet an der Dosierstelle 3. Als Schnittstelle S1 ist der Austritt der Sirupleitung SL aus dem Vorlagebehälter B1 bezeichnet. Als Schnittstelle S2 ist der die Sirupleitung SL begrenzende Teller im Umschaltventil 17 gekennzeichnet. Eine weitere Schnittstelle S3 wir durch den Teller des Absperπ/en- tils 18 zwischen der Sirupleitung SL und der Umgebung (Gully) gebildet. In dem Leitungsabschnitt der Sirupleitung SL zwischen den Schnittstellen S1 , S2 und S3 befindet sich ein Volumen VSLT. Dieses ist bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf durch eine geeignete Verfahrensweise reproduzierbar bereitzustellen. Der Wert für das Volumen VSLT ist in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar.
Im zweiten Bereich 2-3 ist unter anderem ein nicht näher bezeichnetes Entgasungsrohr vorgesehen, in dem das Wasser feinverteilt einer Vakuumentgasung unterworfen und dabei unter Bildung einer freier Oberfläche gesammelt, die Gas- blasen über die freie Oberfläche abgeschieden, die Flüssigkeit am Fuße einer Flüssigkeitssäule, die oben von der freien Oberfläche begrenzt ist, abgeführt und das aus der Flüssigkeit austretende Gasgemisch unter Aufrechterhaltung der zur Vakuumentgasung erforderlichen Druckabsenkung laufend abgesaugt wird. Desweiteren ist wesentlicher Bestandteil der Entgasung eine nicht näher bezeichnete Rückführleitung, eine Pumpe 10, eine Temperaturmeßstelle 11 und ein Durchflußmesser 19. Eine Wasserleitung WL mündet aus der vorstehenden Anordnung aus und trifft an der Dosierstelle 3 mit der Sirupleitung SL zusammen. Der dritte Bereich beinhaltet unter anderem hinter der Dosierstelle 3 neben einer Pumpe 12, ein Absperrventil 6 unmittelbar vor dem Eintritt der Leitung in den Puffertank 7 sowie eine Leitung zur Zufuhr von Kohlendioxid mit einem C02- Eintritt 4 und einem CO2-Austritt 5. In einer aus einem nicht dargestellten Trenn- behälter ausmündenden Rezirkulationsleitung mit einem Eintritt 3J und einem Austritt 3.2 ist eine Rezirkulationspumpe 13 vorgesehen. Zwischen Austritt 3.2 und Eintritt 3J ist eine nicht näher bezeichnete statische Mischvorrichtung angeordnet. Im Leitungsabschnitt zur Zufuhr von Kohlendioxid zwischen den Stellen 4 und 5 befinden sich ein Absperrventil 15 und ein schaltbarer Abzweig 4.1 zu einer an einer Stelle 4.2 in die Rezirkulationsleitung 3J - 3.2 einmündenden Verbindungsleitung. Zwischen dem C02-Eintritt 4 und dem Absperrventil 15 ist ein Massen- und Volumenintegrator 14 für CO2 vorgesehen. Eine Schnittstelle S4 wird durch den Teller des Absperrventils 6 zum Puffertank 7 gebildet. Eine weitere Schnittstelle S5 im Bereich der Karbonisierung bildet der Teller des Absperrventils 15. In den Leitungsabschnitten zwischen den Schnittstellen S2, S4 und S5 wird ein Volumen VCLT gebildet. Dieses ist bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf reproduzierbar bereitzustellen. Der Wert für das Volumen VCLT ist in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar.
Der vierte Bereich, der Puffertank 7 mit seinem vor- und nachgeordneten Leitungsabschnitt, wird einerseits durch die Schnittstelle S4 und andererseits durch eine Schnittstelle S6 am Teller eines stromabwärts hinter dem Puffertank 7 angeordneten Absperrventils 16 begrenzt. Zwischen den Schnittstellen S4 und S6 wird ein Volumen VB2 des Puffertanks 7 begrenzt.
Die Verfahrensvarianten 1 (Anspruch 1) und 2 (Anspruch 2) sind jeweils in Form eines Blockschaltbildes auf den Seiten 12 bzw. 13 dargestellt; die diesbezüglichen Verfahrensschritte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die dort angegebene Nomenklatur kurz erläutert. Prozeßbeschreibung (Verfahrensvariante 1)
Prozeßbeschreibung (Verfahrensvariante 2)
Verfahrensvariante 1 :
Nach den Verfahrensschritten 'Startbedingung prüfen' (1.1) und 'Vorbereitungen' (1.2) können die nachfolgenden drei Verfahrensschritte zeitgleich beginnen. Es handelt sich um den Verfahrensschritt 'Sirup vorlegen' (1.2.1) im Bereich 1-3, desweiteren um den Verfahrensschritt 'Entgasung starten und Karbonisierung entlüften' (1.2.2), wobei die Einzelschritte 'Entgasung starten' (1.2.2.1) und 'Karbonisierung entlüften' (1.2.2.2) nacheinander ablaufen. Der Verfahrensschritt 'Entgasung starten' (1.2.2.1) findet im Bereich 2-3 statt, während der Verfahrensschritt 'Karbonisierung entlüften' (1.2.2.2) im Bereich 3-7, und hier zwischen der Dosierstelle 3 und dem Absperrventil 6 zum einem und, in Richtung zum C02-
Eintritt 4 gesehen, bis zum Absperrventil 15 zum anderen, erfolgt. Die Abfolge der Verfahrensschritte unter 'Sirup vorlegen' (1.2.1) soll an dieser Stelle nicht näher erläutert werden, da sie mit Blick auf das vorgeschlagene Verfahren lediglich von tangierender Bedeutung sind. Zeitgleich zu den vorstehend genannten Verfah- rensschritten 'Sirup vorlegen' (1.2.1) und 'Entgasung starten' (1.2.2.1) erfolgt der Verfahrensschritt 'Puffertank vorspannen' (1.2.3). Die Bezeichnung RM bedeutet, daß der Vollzug des jeweiligen Verfahrensschrittes an die Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage rückgemeldet wird.
Das diesbezügliche Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen die Verfahrensschritte 'Karbonisierung entlüften' (1.2.2.2), 'Karbonisierung mit C02 und Sirup befüllen' (1.3) und 'Puffertank befüllen' (1.4).
Der Verfahrensschritt 'Karbonisierung entlüften' (1.2.2.2) erfolgt in der Hauptsache dadurch, daß entgastes Wasser aus der Entgasung (Bereich 2-3) bereitgestellt und über die Dosierstelle 3 in die infrage kommenden Leitungsabschnitte zwischen der Dosierstelle 3 und dem Absperrventil 6, der Rezirkulationsleitung zwischen den Stellen 3.1 und 3.2 sowie den Teilen der Leitung zur Zufuhr von Kohlendioxid zwischen dem CO2-Eintritt 4 und dem CO2-Austritt 5, nämlich dem Lei- tungssystem zwischen den Stellen 5, 4.1 und 4.2, eingebracht wird. Dabei sind in diesem Bereich die Pumpe 12 und die Rezirkulationspumpe 13 in Betrieb. IS"
Sobald das gesamte infrage kommende System mit seinem Anlagenvolumen, dem Volumen VCLT, hinreichend entlüftet ist, wird dem Volumen VCLT über den Massen- und Volumenintegrator 14 eine Masse Kohlendioxid (MC02,vcLτ(t)) zugeführt (erster Teil des Verfahrensschrittes 'Karbonisierung mit C02 und Sirup befül- len' (1.3)), die in einem dem Volumen VCLT entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muß, d.h. die die gewünschte Sollkonzentration cc02,Soiι ergibt. Die Zufuhr von Kohlendioxid wird gestoppt, wenn die nachfolgende Bedingung (1) erfüllt ist (Massenstrom Kohlendioxid: MC02):
t !
I M co2( )dt = MC02,vcLτ(t) = cc02,soiι VCLT. (1 ) o
Anschließend wird dem Volumen VCLT eine Masse Sirup zugeführt (zweiter Teil des Verfahrensschrittes 'Karbonisierung mit CO2 und Sirup befüllen' (1.3)), die ebenfalls in einem dem Volumen VCLT entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muß. Die notwendige Masse wird über den Massen- und Volumenintegrator 9 in Verbindung mit einer Temperaturmessung über die Temperaturmeßstelle 9a ermittelt und vorgegeben. Die erforderliche Masse an Sirup wird derart bemessen, daß im Volumen VCLT letztlich die erforderliche Sollkonzentration cz,G,Son an Sirup enthalten ist. Die Bemessung erfolgt nach der nachstehenden Bedingung (2) (Massenstrom Sirup: Ms): t
I cZιS(t) Ms(t)dt o Mz(t) ! = = c2 G(t) = cz G Son, (2) t MG(t)
Pw VCLT + | Ms(t)dt o wobei im Zähler die über den Zeitraum der Dosierung dem Volumen VCLT zugeführte Masse an Sirup Mz(t) dargestellt ist und im Nenner die Masse des im gleichen Zeitraum im Volumen VCLT befindlichen und letzteres zeitweise beaufschlagenden Flüssigkeitsgemisches MG(t), das sich aus der im Volumen VCLT enthaltenen Masse entgasten Wassers pw VCLT (der Dichtewert pw ist temperaturab- hängig, wobei die Temperatur über die Temperaturmeßstelle 11 erfaßt wird) zuzüglich der Masse des im Zeitraum der Dosierung zugeführten Sirups Ms(t) zu- sammensetzt, zu ersehen ist. Die Dosierung des Sirups wird gestoppt, wenn dessen Konzentration cz G(t) der Sollkonzentration cZιGιSon, entspricht. Die Sirupkonzentration cz s(t) ist nicht zwangsläufig eine Funktion der Zeit; es kann sich auch um eine feste Sirupkonzentration handeln.
Bevor der Sirup in das Volumen VCLT dosiert wird, werden zwei Mischkreisläufe zur Lösung des Kohlendioxids im Volumen VCLT gestartet. Der eine Mischkreislauf erfolgt durch die Rezirkulationsleitung zwischen den Stellen 3J und 3.2 über die Rezirkulationspumpe 13, der andere verläuft über den Leitungsabschnitt zwi- sehen den Stellen 5, ΛΛ und 4.2 infolge des von der Rezirkulationspumpe 13 zwischen den Stellen 5 und 4.2 geschaffenen Druckunterschiedes.
Zum Zwecke des Druckausgleichs wird im Zuge der Zuführung von Kohlendioxid eine erstes Teilvolumen des im Volumen VCLT befindlichen Wassers in den mit Kohlendioxid vorgespannten Puffertank 7 über das kurzzeitig geöffnete Absperrventil 6 entlassen. Desgleichen wird zum Zwecke des Druckausgleichs im Zuge der Zuführung von Sirup ein zweites Teilvolumen des im Volumen VCLT befindlichen karbonisierten Wassers in den Puffertank 7 über das zeitweise geöffnete Absperrventil 6 überführt.
Nunmehr kann sich der Verfahrensschritt 'Puffertank befüllen' (1.4) (s. Prozeßbeschreibung, Seite 12) anschließen. Zu diesem Zweck wird über den Sirup- Eintritt 1 kontinuierlich Sirup zugeführt. An der Dosierstelle 3 wird zeitgleich und ebenfalls kontinuierlich entgastes Wasser aus der Entgasung (Bereich 2-3) bereit- gestellt und zugeführt, und über den CO2-Eintritt 4 erfolgt eine ebenfalls kontinuierliche Zufuhr von Kohlendioxid, welches am C02-Austritt 5 in die Rezirkulationsleitung zwischen der Rezirulationspumpe 13 und der Stelle 3.2 eingebracht wird. Während des Füllens des Puffertanks 7 gleichen sich die im Volumen VCLT vorhandenen Konzentrationsunterschiede, insbesondere bezüglich der Sirup- Konzentration, durch Ausmischen aus. Am Ende der Befüllung des Puffertanks 7 befindet sich in diesem das gewünschte Produkt mit der erforderlichen Spezifikation (cc02,soiι. cZιG,soiι). und zwar ohne daß beim Anfahren Produktverluste (Verwerfen von Produkt mit nicht hinreichender Spezifikation) in Kauf genommen werden müssen.
Um die Zeit für einen Produktwechsel weiter zu verkürzen, kann beispielsweise das Vorlegen von Sirup vor der Dosierstelle 3 im Bereich 1-3 (Verfahrensschritte 1.21 ; '\ .2A A bis 1.2.12) zeitgleich mit der Entgasung des Wassers im Bereich 2-3 (Verfahrensschritt 1.2.2.1) und dem nachfolgenden Entlüften der Karbonisierung (Verfahrensschritt 1.2.2.2) erfolgen. Ebenfalls zeitgleich zu den Verfahrensschritten 1.2.1 und 1.2.2 (1.2.2.1 + 1.2.2.2) kann der Puffertank 7 mit Kohlendioxid vor- gespannt werden, wobei dieses Vorspannen auf einen im stationären Betrieb vorgesehenen Betriebsdruck oder auf einen Anfahrdruck, der über dem vorstehend genannten Betriebsdruck liegt, erfolgt.
Verfahrensvariante 2:
Die Verfahrensschritte 1 , 1.1 , 1.2, 1.2.1 , 1.2.1.1 und 1.2.1.2 (s. Prozeßbeschreibung, Seite 13) sind weitestgehend identisch mit den entsprechenden Verfahrensschritten der Verfahrensvariante 1 (dort handelt es sich um die Verfahrensschritte 1 , 1.1 , 1.2, 1.2.1 , 1.2.1.1 , 1.2.1.1.1 , 1.2.1.1.2 und 1.2.1.1.3). Auch die Verfahrensschritte bezüglich der Karbonisierung sind bis zum Verfahrensschritt 1.2.2.2 (Karbonisierung entlüften) identisch. Bei beiden Verfahrensvarianten wird der Puffertank im Verfahrensschritt 1.2.3 vorgespannt.
Das Verfahrens umfaßt im wesentlichen unter dem Oberbegriff „Produkt für Pro- duktionsbeginn bereitstellen" (1.3) die Verfahrensschritte „Sirup im Kontrollraum vorlegen" (1.3.1), „Puffertank für Produktionsbeginn befüllen" (1.3.3) und, zeitlich parallel zu diesen Verfahrensschritten, „Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren" (1.3.2). Es besteht aus zwei Teilverfahren und läuft im einzelnen wie folgt ab: 19 Teilverfahren „Dosieren Flüssigkomponenten"
Ausgangszustand
Der Vorlagebehälter B1 für Sirup S und das Leitungsstück 1 im Vorlauf des Vorlagebehälters B1 sind bis auf Haftwasser-Restmengen entleert (Figur). Dieser Zu- stand ist bei Bedarf durch eine geeignete Verfahrensweise reproduzierbar herzustellen. Das zwischen den Schnittstellen S1 , S2 und S3 gebildete Volumen VSLT ist mit entgastem und nicht karbonisiertem Getränkewasser vollständig befüllt. Das Volumen VSLT ist, wie vorstehend bereits dargelegt, bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf durch eine geeignete Verfahrensweise reproduzierbar bereitzustellen. Der Wert für das Volumen VSLT ist in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar. In dem Leitungsabschnitt zwischen den Schnittstellen S2, S4 und S5 befindet sich das Volumen VCLT. Es ist mit entgastem und nicht karbonisiertem Getränkewasser vollständig befüllt. Das Volumen VCLT ist ebenfalls bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf reproduzierbar be- reitzustellen. Der Wert für das Volumen VCLT ist in der Steuerung frei parametrierbar. Der Puffertank 7 und alle von der Schnittstelle S6 stromabwärts davon gelegenen Leitungsstücke inklusive des nicht dargestellten Füllers sind bis auf Haftwasser-Restmengen entleert. Dieser Zustand ist bei Bedarf durch eine geeignete Verfahrensweise reproduzierbar herzustellen.
I. Schritt
Es wird Sirup S in den Vorlagebehälter B1 vorgelegt (Verfahrensschritt „Zulaufleitung und Entlüftungslaterne (Vorlagebehälter) mit Sirup befüllen" (1.2.1.2)).
2. Schritt
Das Vorlagevolumen VVor = VSLT + VSLT + VCLT (3)
wird aus dem Vorlagebehälter B1 mittels der Siruppumpe 8 in den Puffertank 7 gefördert und dabei „in line" karbonisiert. Dabei bedeutet DVV das in der jeweiligen Rezeptur festgeschriebene volumetrische Dosierverhältnis von Getränkewasser zu Sirup. Das Vorlagevolumen Vvor ist somit für jede Rezeptur eine Konstante und wird in der Steuerung berechnet. Das Einbringen des Vorlagevolumen Vvor an Sirup in den Kontrollraum Vκ (Raum zwischen den Schnittstellen S1 , S3, S5 und S6) gewährleistet exakt das korrekte Wasser-Sirup-Dosierverhältnis im Kontrollraum Vκ für die jeweilige Rezeptur. Durch ständige numerische Integration (in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage) des Quotienten aus dem jeweiligen Massenstrom M und der jeweiligen Dichte pM des über den Massen- und Volu- menintegrator 9 fließenden Mediums (Index M), wobei der Massen- und Volumenintegrator auch als Dichtemesser fungiert, und Vergleich mit dem Vorlagevolumen Vvor wird der Stop-Zeitpunkt für Schritt 2 bestimmt. aktuelle Zeit •
Wenn die Bedingung dt = VVor (4) erfüllt ist, dann ist der Stop-Zeitpunkt für Schritt 2 erreicht. Dabei ist es nicht von Bedeutung, ob Wasser, Sirup oder eine Mischphase aus beiden Komponenten über den Massendurchfluß-/Dichtemesser 9 fließen. Es ist weiterhin nicht von Bedeutung, wie stark ausgeprägt die Mischphase ist und ob sie sich bereits komplett stromabwärts der Dosierstelle 3 befindet oder nicht (Verfahrensschritt „Sirup im Kontrollraum vorlegen" (1.3.1)).
Falls das Volumen VSLT sehr groß ist (beispielsweise sehr lange Sirupleitung), und es unmöglich oder nicht von Vorteil ist, das darin enthaltene Wasser beim Anfahren in den Puffertank 7 vollständig zu überführen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß im Zuge der Einbringung des Vorlagevo- lumens (Vvor) ein Ablaufvolumen (VSLENT), bestehend aus entgaster erster Flüssigkeit (Wasser), vor der Dosierstelle 3 aus dem Volumen (VSLT) abgeführt und verworfen und dabei volumetrisch erfaßt wird. Das Ablaufvolumen (VSLENT) wird vor seiner Abfuhr so festgelegt (VSLENT < VSLT), daß sich in ihm keine Mischphase aus erster und zweiter Flüssigkeit (Wasser/Sirup) befindet. Alle folgenden Schritte und Berechnungen des Verfahrens gemäß der Erfindung werden nun mit einem reduzierten Volumen (VSLT* = VSLT - VSLENT) durchgeführt.
3. Schritt
Nach dem Einbringen des Vorlagevolumens Vvor an Sirup S in den Kontrollraum Vκ wird begonnen, die Komponenten Sirup und Wasser entsprechend der jeweiligen Rezeptur massenproportional zu dosieren. Der Puffertank 7 wird dabei bis zu einem bestimmten, frei parametrierbaren Ausmischvolumen VB2X0 aufgefüllt. Dies gewährleistet die komplette Überführung der während des zweiten Schrittes dosierten Getränkekomponenten in den Puffertank 7 und deren hinreichend homogene Ausmischung (Ende des Verfahrensschrittes „Puffertank für Produktionsbeginn befüllen" (1.3.3)).
Teilverfahren „Karbonisieren"
Ausgangszustand
In dem Leitungsabschnitt zwischen den Schnittstellen S2, S4 und S5 befindet sich das Volumen VC02 an entgastem und nicht karbonisiertem Getränkewasser. Das Volumen VCO2 ist bekannt, genau abgrenzbar und bei Bedarf reproduzierbar bereitzustellen. Es ist in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar. Wie vorstehend bereits dargelegt, entspricht das Volumen VC02 physikalisch genau dem Volumen VCLT. Die Vorteile der Unterscheidung zwischen den beiden Volumina wurde vorstehend ebenfalls begründet. Aufgabe des Teilverfah- rens „Karbonisieren" ist es, das während des Teilverfahrens „Dosieren Flüssigkomponenten" im Puffertank 7 bereitgestellte Ausmischvolumen VB2X0 mit der gewünschten C02-Konzentration zu versehen. Dazu muß die für das Volumen VCO2 notwendige C02-Masse ΔM zusätzlich zu der sich aus der Rezeptur ergebenden (M0) dosiert werden.
Realisierung
Beginnend mit dem Start des zweiten Schrittes des Teilverfahrens „Dosieren Flüssigkomponenten" wird die volumenproportionale C02-ln-line-Dosierung ge- startet. Dabei wird jedoch nicht der CO2-Sollwert der normalen Rezeptur, cc02,soiι. zugrundegelegt, sondern ein um den frei parametrierbaren Überdosierfaktor X erhöhter Vorkarbonisierungs-Sollwert cC02,Vκ: cco2,vκ = cco2,soiι ■ x (5)
Mit diesem Vorkarbonisierungs-Sollwert wird so lange karbonisiert, bis die für das Volumen VCO2 notwendige C02-Masse ΔM (ΔM = VC02 cc02,soiι ) zusätzlich zu der bis zu diesem Zeitpunkt ohnehin im Normalbetrieb notwendigen C02-Masse M0 dosiert wurde. Die folglich notwendige, gesamt zu dosierende CO2-Masse Mco2 notw (Mco2,notw = M0 + ΔM) ist außer von dem Volumen VC02 auch vom Über¬ dosierfaktor X abhängig und berechnet sich nach Gleichung (6) zu
Bei schwacher Überdosierung während dieses Vorganges muß länger und mehr CO2 dosiert werden als bei starker Überdosierung. Die Wahl des Überdosierfaktors X hängt von den Betriebsbedingungen ab. Der Betrag im Nenner von Gleichung (4) gestattet alternativ auch die Eingabe von Überdosierfaktoren X<1. Durch ständige numerische Integration in der Steuerung der Flüssigkeits- Dosieranlage und Vergleich mit Mc02,notw wird der Stop-Zeitpunkt für die Vorkarbonisierung bestimmt. aktuelle Zeit
Wenn die Bedingung J • cCOaιSoll - X - dt = Mcθ2ιIIOtw (7)
Startzeit erfüllt ist, dann ist der Stop-Zeitpunkt für die Vorkarbonisierung erreicht. In Gleichung (7) stellt die Größe M den jeweiligen Massenstrom dar, der während der Vorkarbonisierung über den Massendurchfluß-/Dichtemesser 9 in der Sirupbereitung SL fließt und dort gemessen wird. Mit der Größe pM wird die jeweilige Dichte dieses Massenstromes bezeichnet. Die Größe Qw stellt den jeweiligen Volumenstrom des entgasten Wassers dar, der über die Wasserleitung WL der Dosierstelle 3 zugeführt und über den in der Wasserleitung WL angeordneten Durchflußmes- ser 19 laufend ermittelt wird. Die Vorkarbonisierung findet sowohl während des zweiten als auch während des dritten Schrittes des Teilverfahrens „Dosieren Flüssigkomponenten" statt (Verfahrensschritt „Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren" (1.3.2)).
Die Besonderheiten und Vorteile der Verfahrensvariante 2 gemäß der Erfindung sind nachfolgend noch einmal zusammengestellt:
• Es geht während des Anfahrens kein Tropfen Sirup verloren.
• Durch die Verwendung des oben beschriebenen Parametersatzes kann das Verfahren unabhängig von der jeweiligen Rezeptur, d.h. unabhängig von den jeweiligen Dosierverhältnissen und C02-Gehalten angewandt werden. • Die Parameter selbst stellen Volumina oder Faktoren dar, die in erster Näherung durch eine einmalige, einfache Vermessung ermittelt (VSLT, VCLT, VC02) bzw. sinnvoll festgelegt (VB2X0, X) werden können. Dies ist bei der Inbetriebnahme von Anlagen von großem Vorteil. • Durch Feinjustierung der Parameter Volumen VSLT und Ausmischvolumen VB2X0 kann gezielt auf Haftwasserreste im Vorlagebehälter 7 für Sirup S, im Puffertank 7 und im nachgeordneten Füller, sogar bei unterschiedlichen Füllergrößen, reagiert werden. Dadurch können selbst während des Anfahrvorganges sehr hohe Dosiergenauigkeiten erzielt werden. • Durch Feinjustierung der Parameter Volumen VC02 und Überdosierfaktor X kann zusätzlich noch gezielt auf Gasentbindungs- bzw. auf Nachkarbonisieref- fekte reagiert werden, wie sie beim Anfahren eines Füllers auftreten können. Dadurch können selbst während des Anfahrvorganges sehr hohe Karbonisiergenauigkeiten erzielt werden. Falls die Nachkarbonisierung so stark ist, daß der beim Anfahren der Anlage im Normalfall unterstellte C02-Mangel sogar überkompensiert wird, kann selbst darauf durch die Wahl eines Überdosierfaktors X<1 (planmäßige Unterdosierung) und eine Anpassung des Volumens VC02 sehr variabel reagiert werden.
Die im Teilverfahren „Karbonisieren" dargestellte gezielte und schnelle Manipulation des C02-Gehaltes ist nur mit einer Technologie zu verwirklichen, die nicht auf die Einstellung von Gleichgewichten angewiesen ist. Dies manifestiert einen prinzipiellen Vorteil von massen- bzw. volumenproportionalen C02-Dosierverfahren gegenüber herkömmlichen Imprägnier/erfahren.
Bei befülltem und durchströmtem Puffertank 7 werden erst bei mehr als einmaligem, kurzzeitigem Überschreiten eines oberen und Unterschreiten eines unteren Grenzwertes der Sirupkonzentration im Puffertank 7 Alarme ausgelöst. Diese Alarme erfolgen in Verbindung mit der Nennung von Bedingungen, zusätzlichen Indikationen, Folgen und möglichen Ursachen, Reaktionen und Maßnahmen, um zu verhindern, daß der Inhalt des Puffertanks nachhaltig und dauerhaft außerhalb der erforderlichen Spezifikation gerät.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Iine-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid, bei dem eine erste Flüssigkeit, insbesondere Wasser, von Gasbeimengungen, insbesondere Luft, befreit wird (Entgasung), eine zweite
Flüssigkeit, insbesondere Sirup, der ersten Flüssigkeit im erforderlichen Mengenverhältnis zudosiert wird (Dosierung), anschließend dem Flüssigkeitsgemisch ein Gas, insbesondere Kohlendioxid, beigemischt wird (Karbonisierung) und das Produkt (Softdrink) in und über einen Puffertank geführt wird, dadurch gekennzeichnet,
• daß ein definiertes, abgrenzbares Volumen (VCLT) der Flüssigkeits- Dosieranlage zwischen einer für die Dosierung der zweiten (Sirup) in die erste Flüssigkeit (Wasser) vorgesehenen Dosierstelle und einem Eintritt in den Puffertank mit entgaster erster Flüssigkeit (Wasser) vollständig befüllt wird,
• daß dem Volumen (VCLT) eine Menge Kohlendioxid zugeführt wird, die in einem dem Volumen (VCLT) entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muß,
• daß das Kohlendioxid im vorgelegten Wasser gelöst wird, • daß dem Volumen (VCLT) eine Menge Sirup zugeführt wird, die in einem dem Volumen (VCLT) entsprechenden Softdrink-Volumen enthalten sein muß,
• daß im Zuge der Zuführung von Kohlendioxid und Sirup jeweils ein Teilvolumen des im Volumen (VCLT) befindlichen Gemisches in den mit Kohlen- dioxid vorgespannten Puffertank entlassen wird,
• und daß anschließend der Puffertank befüllt wird durch kontinuierliche Zufuhr von entgastem Wasser, von Sirup und Kohlendioxid im für die Herstellung des Softdrinks erforderlichen Mengenverhältnis an den dafür vorgesehenen Stellen der Flüssigkeits-Dosieranlage. ZV
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
• daß im Zuge der Befüllung des Volumens (VCLT) mit entgaster erster Flüssigkeit (Wasser) ein dem Volumen (VCLT) stromaufwärts vorgeordnetes, definiertes, abgrenzbares Volumen (VSLTNSLT*) der Flüssigkeits- Dosieranlage zwischen der Dosierstelle und einem Vorlagebehälter für die zweite Flüssigkeit (Sirup) gleichfalls mit entgastem Wasser vollständig befüllt wird,
• daß anschließend ein aus Sirup bestehendes Vorlagevolumen (VVor) in einen Kontrollraum (Vκ), der aus dem Volumen (VSLTNSLT*), dem Volumen (VCLT) und dem Volumen (VB2) des Puffertanks besteht, eingebracht wird, wobei das Vorlagevolumen (VVor) exakt das korrekte Wasser-Sirup- Dosierverhältnis im Kontrollraum (Vκ) für die jeweilige Rezeptur des Softdrinks gewährleistet,
• daß anschließend Sirup und Wasser entsprechend der jeweiligen Rezeptur massenproportional dosiert werden bis der Puffertank bis zu einem bestimmten Ausmischvolumen (VB2X0) aufgefüllt ist (Beginn des stationären Betriebes),
• und daß, beginnend mit der Einbringung des aus Sirup bestehenden Vorlagevolumens (V or) in den Kontrollraum (Vκ) und spätestens endend mit Er- reichen des Ausmischvolumens (VB2X0) im Puffertank, zusätzlich zu der sich aus der jeweiligen Rezeptur ergebenden Kohlendioxid-Masse M0 eine für das Volumen (VCLT) notwendige Kohlendioxid-Masse ΔM dosiert wird (Vorkarbonisierung mit M0 + ΔM = MC02 notw), die das im Puffertank bereitgestellte Ausmischvolumen (VB2X0) mit der gewünschten Kohlendioxid- Konzentration des Softdrinks versieht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Einbringung des Vorlagevolumens (Vvor) ein Ablaufvolumen (VSLENT), bestehend aus entgaster erster Flüssigkeit (Wasser), vor der Dosierstelle aus dem Volumen (VSLT) abgeführt und verworfen und dabei volumetrisch erfaßt wird, wobei das Ablaufvolumen (VSLENT) vor seiner Abfuhr so festgelegt wird (VSLENT < VSLT), daß sich in ihm keine Mischphase aus erster und zweiter Flüssigkeit (Wasser/Sirup) befindet, und daß das Verfahren zum Anfahren der Flüssigkeits-Dosieranlage mit einem Volumen (VSLT* = VSLT - VSLENT) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert für das Volumen (VSLT;VSLT*;VCLT) und/oder jener für das Ausmischvolumen (VB2X0) in einer Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbar sind bzw. ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die notwendige, gesamte Kohlendioxid-Masse (MCO2 10tw) aus einem in der Steuerung der Flüssigkeits-Dosieranlage frei parametrierbaren Wert für ein Volumen (VC02), das physikalisch dem Wert für das Volumen (VCLT) entspricht, und einem Überdosierfaktor X gemäß der Beziehung VCO2 ■ Cm-, ςnii • X Mcθ2,notw = |χ c_°j,So" ; x ≠ ι (6) berechnet, wobei ccθ2,soiι den Sollwert der Kohlendioxid-Konzentration im Softdrink entsprechend der normalen Rezeptur bedeutet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der Abfolge notwendiger Verfahrensschritte einander nicht unmittelbar bedingende Verfahrensschritte, wie
• Sirup vor der Dosierstelle vorlegen,
• Entgasung des Wassers starten und Karbonisierung entlüften,
• Puffertank vorspannen, oder Teile der vorgenannten Verfahrensschritte, wie
• Sirup in einem ersten Bereich vor der Dosierstelle vorlegen,
• Entgasung des Wassers starten und/oder
• Sirup in einem zweiten Bereich vor der Dosierstelle vorlegen, • Karbonisierung entlüften, jeweils zeitgleich durchgeführt werden. Zk
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abfolge notwendiger Verfahrensschritte einander nicht unmittelbar bedingende Verfahrensschritte, wie
• Sirup in Zulaufleitung und Entlüftungslaterne (Vorlagebehälter für Sirup) vorlegen,
• Entgasung des Wassers starten und Karbonisierung entlüften,
• Puffertank vorspannen, oder Teile der vorgenannten Verfahrensschritte, wie
• Zulaufleitung und Entlüftungslaterne entleeren, • Entgasung des Wassers starten und/oder
• Zulaufleitung und Entlüftungslaterne mit Sirup befüllen,
• Karbonisierung entlüften, oder die Verfahrensschritte • Sirup im Kontrollraum (Sirupleitung, Karbonisierung und Puffertank) vorlegen,
• Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren und
• Puffertank für Produktionsbeginn befüllen, • Produkt für Produktionsbeginn vorkarbonisieren, jeweils zeitgleich durchgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffertank auf einen im stationären Betrieb vorgesehenen Betriebs- druck vorgespannt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffertank auf einen Anfahrdruck vorgespannt wird, der über dem Betriebsdruck im stationären Betrieb liegt. 2?
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei befülltem und durchströmtem Puffertank und bei mehr als einmaligem, kurzzeitigem Überschreiten eines oberen oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes der Sirupkonzentration im Puffertank Alarme ausgelöst und dies- bezüglich Bedingungen, zusätzliche Indikationen, Folgen und mögliche Ursachen, Reaktionen und Maßnahmen angezeigt und/oder ausgelesen werden.
EP98924126A 1997-04-21 1998-04-16 Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks Withdrawn EP0977497A2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997116447 DE19716447C1 (de) 1997-04-21 1997-04-21 Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-line-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid
DE19716447 1997-04-21
DE19801695A DE19801695C1 (de) 1997-04-21 1998-01-19 Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-Line-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid
DE19801695 1998-01-19
PCT/EP1998/002230 WO1998047395A2 (de) 1997-04-21 1998-04-16 Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0977497A2 true EP0977497A2 (de) 2000-02-09

Family

ID=26035917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98924126A Withdrawn EP0977497A2 (de) 1997-04-21 1998-04-16 Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0977497A2 (de)
JP (1) JP2001521440A (de)
AU (1) AU7644098A (de)
DE (1) DE19801695C1 (de)
WO (1) WO1998047395A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102860562A (zh) * 2011-07-08 2013-01-09 崔巍 一种汽水生产装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011001252A1 (de) * 2011-03-14 2012-09-20 Biologic Gmbh Verfahren zur portionsweisen Herstellung von wasserbasierten karbonisierten Postmix-Getränken zum direkten Verbrauch, Getränkekapsel sowie ein Haushaltsgerät zur portionsweisen Karbonisierung und Aromatisierung von Wasser
DE102011123025B3 (de) 2011-03-14 2021-08-12 Gerrit Sonnenrein Haushaltsgerät zur portionsweisen Karbonisierung und Aromatisierung von Wasser und Verfahren zur portionsweisen Herstellung von wasserbasierten karbonisierten Postmix-Getränken zum direkten Verbrauch
JP5542107B2 (ja) * 2011-10-27 2014-07-09 クリーンメカニカル株式会社 混合システム
DE102012219159B4 (de) * 2012-10-19 2024-03-07 Krones Ag Vorrichtung zum Karbonisieren eines flüssigen Mediums und Verfahren zum Karbonisieren eines flüssigen Mediums
US10479668B2 (en) 2016-11-08 2019-11-19 Pepsico, Inc. Ambient filling system and method
CN113142442A (zh) * 2021-03-12 2021-07-23 江苏新美星包装机械股份有限公司 一种无菌果粒碳酸饮料制备工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4238971C2 (de) * 1992-11-19 1996-08-29 Tuchenhagen Otto Gmbh Verfahren und Anordnung zur Lösung einer Gasmenge in einer strömenden Flüssigkeitsmenge
DE9420518U1 (de) * 1994-05-26 1995-06-08 Behnam, Darius, 64380 Roßdorf Vorrichtung zur Anreicherung von Sauerstoff in trinkbaren, wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser
SE503788C2 (sv) * 1994-12-05 1996-09-02 Tetra Laval Holdings & Finance Anordning för kontinuerlig tillsats av kvävgas till en dryck samt sätt vid tillsatsen
DE19625108C2 (de) * 1995-11-30 1998-08-06 Tuchenhagen Otto Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Entgasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Entfernung von Sauerstoff aus Wasser
DE19716447C1 (de) * 1997-04-21 1998-05-07 Tuchenhagen Gmbh Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-line-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9847395A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102860562A (zh) * 2011-07-08 2013-01-09 崔巍 一种汽水生产装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998047395A3 (de) 1999-02-11
JP2001521440A (ja) 2001-11-06
DE19801695C1 (de) 1999-05-27
AU7644098A (en) 1998-11-13
WO1998047395A2 (de) 1998-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69112667T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Dosieren von Getränken.
EP0408961B1 (de) Kalibrierbare Dosiervorrichtung für ein Gasgemisch
EP0098389B1 (de) Verfahren zur Herstellung alkoholfreier, insbesondere kohlensäurehaltiger Erfrischungsgetränke, sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3227242A1 (de) Geraet zum mischen von gasen
DE2553165B2 (de) Gasmischvorrichtung für die Atemschutz-, Tauch-, Medizin- und Labortechnik
EP3760577B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines behälters mit einem karbonisierten füllprodukt
EP0548317B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum mischen von getränkekomponenten
DE3521535C1 (de) Verfahren zur Kalibrierung eines Gasmessgeraetes
EP0512393B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Getränkekomponenten
DE3132706C2 (de) Vorrichtung zum Dosieren, Entlüften und Karbonisieren von Mehrkomponentengetränken
DE60119231T2 (de) Verfahren und Anlage zur dynamischen Behandlung von Gas, insbesondere für medizinische Zwecke
EP0977497A2 (de) Verfahren zum anfahren einer flüssigkeits-dosieranlage mit in-line-eigenschaften, insbesondere bei der herstellung von softdrinks
DE69003941T2 (de) Verfahren zum Abgeben einer Gasmischung.
EP2388064A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Ausmischen von Getränken
DE3632698A1 (de) Vorrichtung zur automatischen kalibrierung eines gassensors
EP2272384A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Getränkeherstellung
DE3416442A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines reaktionsgemisches aus mindestens zwei komponenten fuer die produktion von schaumstoffen
DE19716447C1 (de) Verfahren zum Anfahren einer Flüssigkeits-Dosieranlage mit In-line-Eigenschaften, insbesondere bei der Herstellung von Softdrinks aus Wasser, Sirup und Kohlendioxid
DE4317395A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung von Verbrauchern mit odoriertem Gas
DE102010025690A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, z.B. Getränken
EP3195925B1 (de) Gasverdünnungssystem
AT523678B1 (de) Dosiereinheit zur Erzeugung eines Mischgases
DE4237933A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus mehreren flüssigen Komponenten
EP0096746B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mischungen und In-Line-Dosierungen schwer mischbarer Komponenten, wie zum Beispiel Wasser und Polymere
EP2536487A1 (de) Vorrichtung zum ausmischen der, einer grund- oder hauptkomponente beizumischenden zusatzkomponenten eines mischproduktes

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19990730

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): BE CH DE DK ES GB IT LI NL SE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20011101