EP2409070A1 - Verfahren und vorrichtung zum begasen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum begasen

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EP2409070A1
EP2409070A1 EP10702045A EP10702045A EP2409070A1 EP 2409070 A1 EP2409070 A1 EP 2409070A1 EP 10702045 A EP10702045 A EP 10702045A EP 10702045 A EP10702045 A EP 10702045A EP 2409070 A1 EP2409070 A1 EP 2409070A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
gas
reservoir
pressure
line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10702045A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Willi Bayerl
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde 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
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of EP2409070A1 publication Critical patent/EP2409070A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B7/00—Preservation of fruit or vegetables; Chemical ripening of fruit or vegetables
    • A23B7/14—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10
    • A23B7/144—Preserving or ripening with chemicals not covered by group A23B7/08 or A23B7/10 in the form of gases, e.g. fumigation; Compositions or apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0396—Involving pressure control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/6416—With heating or cooling of the system

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for gassing.
  • the invention relates to a method and an apparatus in which a fumigant dissolved in a liquefied gas is vaporized together with the liquefied gas so that it can be used for fumigating a product.
  • a device for fumigating goods, such as fruits, especially bananas, a device is known with which a mixture of a liquefied under duck medium, namely CO 2 , and a fumigant is provided in pressure-resistant bottles. From these bottles, the mixture contained therein is withdrawn by means of a dip tube, evaporated, passed through a pressure reducing valve and diluted under supply of compressed air.
  • a liquefied under duck medium namely CO 2
  • a fumigant is provided in pressure-resistant bottles. From these bottles, the mixture contained therein is withdrawn by means of a dip tube, evaporated, passed through a pressure reducing valve and diluted under supply of compressed air.
  • the mixture in the bottles should have a predetermined volume ratio of the liquefied gas and the fumigant.
  • the ratio of pressurized liquefied gas and fumigant discharged from the device can vary significantly from the ratio of the two components of the mixture filled in the bottle. It has been shown that initially the ratio of fumigant and pressurized liquefied gas was correct, but with the removal of the proportion of Fumigant has steadily increased. With a remaining degree of filling of about 20% of the bottle, the proportion of fumigant was so high that the further fumigation of such a bottle is stopped and a new bottle is connected to the fumigation device. Therefore, it was only possible to use 80% of the bottle contents in the known device. Since the fumigant is usually a strong poison, the rest of the bottle contents is complex and therefore expensive to dispose of.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for gassing, with which the gassing can be done much more efficient.
  • the inventive method relates to a method for gassing, wherein a mixture of a fumigant and a liquefied under pressure gas is vaporized by the mixture under pressure in a reservoir is passed through an evaporator and a pressure reducing valve, so that the mixture is completely evaporated and the Steam for gassing a product is supplied.
  • the mixture is tempered in the reservoir so that it is a supercritical fluid.
  • the inventor of the present invention has recognized that in the prior art process, in which the mixture is stored as a liquid in the reservoir, the fumigant is distilled on removal of the mixture because of the much lower boiling point of the liquefied gas in the gas Relative to fumigant the gas liquefied under pressure much more outgassing. This has the consequence that the fumigant is increasingly concentrated in the mixture remaining in the reservoir.
  • a supercritical fluid which is also referred to as a supercritical state, can no longer be distinguished in the fluid between liquid and gas.
  • the density of the gaseous state and the liquid state of the medium are approximated in the supercritical fluid.
  • the fluid is withdrawn in a precisely predetermined ratio the reservoir.
  • the contents of the reservoir can be almost completely used, whereby always the desired ratio between fumigant and liquefied under pressure gas is present. It is not necessary to dispose of considerable amounts of the fumigant-containing mixture. This leads to a significant increase in efficiency and cost reduction.
  • a diluent gas in particular compressed air, is added to the vaporized mixture to dilute it and atomise the product to be fumigated, the ratio between the mixture and the diluent gas being adjustable by means of replaceable orifices and / or adjustable pressure reducing valves is.
  • the mixture in the reservoir is preferably under a pressure of 50 bar to 110 bar. It is heated to a temperature of 35 ° C to 40 0 C. If the mixture is atomized with the addition of compressed air as a diluent gas, then the compressed air is preferably treated by filtering and / or precipitating the moisture contained therein.
  • An inventive device for gassing according to a first aspect of the present invention comprises
  • a feed tank for receiving a pressurized mixture of a fumigant and a gas liquefied under pressure; a fumigation line for drawing off the mixture from the fumigant;
  • a vaporizer arranged in the gassing line and a pressure reduction valve to evaporate the mixture and reduce the pressure
  • a temperature control device for controlling the temperature of the mixture in the reservoir so that it is a supercritical fluid.
  • a gassing apparatus comprises a reservoir for receiving pressurized fluid
  • a gassing line for drawing off the mixture from the reservoir, an evaporator arranged in the gassing line and a
  • a compressed air line for supplying diluting gas to dilute the vaporized mixture with the addition of diluting gas; and at least in the gassing line and / or in the diluting gas line, a replaceable orifice and / or an adjustable pressure reducing valve for adjusting the ratio between the diluting gas and the mixture ,
  • the apparatus of the invention preferably includes an output valve for controlling the output of the vaporized mixture, the output valve being pneumatically controlled.
  • the pneumatically controlled output valve can with a
  • Time delay means may be provided such that when driving the output valve, this is kept open for a predetermined period of time.
  • the reservoir is preferably a pressure bottle in which the pressurized mixture can be transported from a filling station to the gassing device.
  • the tempering device is, for example, a heat mat which can be folded around the pressure bottle.
  • Suitable external tempering are, for example, a water bath, a radiant heater and other radiators.
  • the tempering device can also be integrated directly into the reservoir, for example in the form of electrical heating wires, which are arranged on the outside or inside of the walls of the reservoir, or heating tubes, which are flowed through by a heating medium.
  • all essential parts coming into contact with the mixture and optionally with the diluent gas or the compressed air are formed from a corrosion-resistant material. This is especially true for diaphragms of valves.
  • the gassing device 1 comprises a reservoir 2 for receiving a pressurized mixture of a fumigant and a liquefied under pressure gas, a gassing line 3 for withdrawing the mixture from the reservoir 2 and arranged in the gassing line evaporator 12 and a pressure reducing valve 4, to reduce the pressure of the mixture.
  • a dip tube 5 is provided, which extends from outside the reservoir 2 into an area just above a bottom wall of the Reservoir 2 extends.
  • a closing valve 6 and a coupling element 7 for connecting the dip tube 5 is arranged with the gassing line 3.
  • a pressure relief valve 10 is arranged, which prevents that can build up in the gassing an overpressure of, for example, more than 100 bar.
  • a further closing valve 11 is arranged, with which the content of the reservoir can be discharged in a controlled manner or the line system can be flushed.
  • the evaporator 12 is located in the flow direction 13 before the pressure reducing valve 4.
  • the evaporator 12 is provided with a heating device which heats the fluid to a temperature of, for example, 60 ° C. to 90 ° C. This heater is self-regulating. The heating of the fluid is necessary to be performed at the pressure reducing valve 4
  • a pressure reduction to 5.8 bar In the present embodiment, a pressure reduction to 5.8 bar.
  • the pressure reducing valve 4 is followed by a check valve 14 in the flow direction 13, with which a flow against the flow direction 13 is prevented.
  • a diaphragm On the check valve 14 is followed in the gassing line 3, a diaphragm.
  • This screen is a disc with an opening of predetermined diameter.
  • the aperture 15 of the present embodiment has an opening with a diameter of 1, 0 mm.
  • the aperture 15 is replaceable, so that a diaphragm with a different diameter can be used.
  • the amount of fluid flowing through the orifice 15 is determined essentially by the pressure set by the pressure reduction valve 4 and the size of the passage opening of the orifice 15. Thus, by varying the pressure and / or the passage opening of the orifice, the flow volume of fluid can be changed.
  • a compressed air line 17 leads to a crossing point 18, at which the compressed air line 17 and the gassing line 3 merge and pass into a fumigant discharge line 19.
  • a moisture separator 20 In the compressed air line 17 between the compressor 16 and the intersection point 18, a moisture separator 20, a filter device 21, a pressure reducing valve 22, a check valve 23 and a replaceable diaphragm 24 are arranged.
  • the filter device 21 has a filter for filtering dust and dirt from the compressed air. This allows the operation of this device even in a dusty, dirty environment, as is common on orchards.
  • the pressure reducing valve of the present embodiment is set such that there is a pressure of 4.16 bar on the output side of the pressure reducing valve 22.
  • the panel 24 of this embodiment has a through hole with a diameter of 2.0 mm.
  • the pressures set by the pressure reducing valves 4, 22 and the passage openings of the two diaphragms 15, 24 are set in the present exemplary embodiment such that the proportion of the mixture in the total flow is 20 vol.% And the proportion of compressed air in the total flow is 80 vol. is.
  • a control line 26 branches off from the compressed air line 17 in the region between the filter device 21 and the pressure reducing valve 22 and leads to the output valve 26.
  • this pneumatic control line is a foot switch 27, a time delay means 28 and a control valve 29 is arranged.
  • the control valve 29 is located in the control line 26 in front of a control input of the output valve 25.
  • the time delay device 28 is connected to the foot switch 27 and with a
  • Control input of the control valve 29 connected such that upon actuation of the foot switch, a predetermined period of time, the control input of the control valve 29 is controlled such that the control valve is kept open, whereby a control pressure to the control input of the output valve 25 is applied via the control line 26.
  • the output valve is kept open by the time delay delayed by the time delay means.
  • the storage container 2 is provided according to the invention with a tempering device 31, which keeps the mixture contained in the reservoir 2 of a gas liquefied under pressure and a fumigant at a temperature, so that this mixture forms a supercritical fluid.
  • a tempering device 31 keeps the mixture contained in the reservoir 2 of a gas liquefied under pressure and a fumigant at a temperature, so that this mixture forms a supercritical fluid.
  • the states of matter in liquid and gaseous form can no longer be distinguished. This prevents that the liquefied gas boiling at a substantially lower temperature than the fumigant gas does not pass into a gas phase and separates from the mixture, as a result of which the fumigant would accumulate in the mixture.
  • cryogenic medium is CO 2 (boiling point -78 ° C)
  • fumigant is ETF (boiling point + 54 ° C) in a ratio of 16.7% by weight ETF in CO 2 , then at a pressure of 50 to 100 bar and a temperature of 35 ° C to 40 0 C, the mixture to a supercritical fluid.
  • Heating device 12 gassed residue-free. Furthermore, the use of CO 2 increases the effectiveness of the fumigant, since insects are stimulated by the increased CO 2 content to increased respiration and thus improves the uptake of the fumigant. In addition, CO 2 is very inert, so that the mixture in the reservoir 2, which is usually a pressure bottle, long shelf life at room temperature.
  • This device is used in such a way that goods, in particular fruit during packaging in gas-tight transport containers are gassed with the mixture of the gas mixture and the compressed air, wherein by a single actuation of the foot switch 27, a predetermined amount of fumigant is supplied. After feeding the fumigant, the container is closed.
  • the following table shows the proportion of the mixture in% by volume, the diameter of the diaphragm I in mm, the proportion of compressed air in% by volume, the diameter of the diaphragm II in mm and the total flow in l / min for one Pressure of 6 bar listed both in the gassing 3 and in the compressed air line 17.
  • Gassing device 17 Compressed air line

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen, wobei ein Gasgemisch aus einem Begasungsmittel und einer kryogenen Flüssigkeit verdampft wird, indem das in einem Vorratsbehälter unter Druck stehende Gemisch durch ein Druckminderungsventil geleitet wird, so dass das Gemisch vollständig verdampft und der Dampf zum Begasen einer Ware zugeführt wird. Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Gemisch im Vorratsbehälter derart temperiert, dass es ein überkritisches Fluid bildet. Hierdurch wird eine Destillation des Begasungsmittels verhindert. Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das verdampfte Gemisch unter Hinzufügung von Druckluft zerstäubt und das Verhältnis zwischen Gemisch und der Druckluft mittels austauschbarer Blenden und/oder einstellbarer Druckminderungsventile eingestellt. Hierdurch lässt sich das Verhältnis zwischen dem Gemisch und der Druckluft frei variieren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beqasen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem ein in einem verflüssigtem Gas gelöstes Begasungsmittel zusammen mit dem verflüssigtem Gas verdampft wird, so dass es zum begasen einer Ware verwendet werden kann.
Zum Begasen von Waren, wie Obst, insbesondere Bananen, ist eine Vorrichtung bekannt, mit welcher ein Gemisch aus einem unter Duck verflüssigtem Medium, nämlich CO2, und einem Begasungsmittel in druckfesten Flaschen bereitgestellt wird. Aus diesen Flaschen wird mittels eines Tauchrohres das darin befindliche Gemisch abgezogen, verdampft, über ein Druckminderungsventil geleitet und unter Zuführung von Druckluft verdünnt.
Im Labor funktioniert diese Vorrichtung einwandfrei. In der Praxis haben sich jedoch erhebliche Probleme eingestellt. Diese Vorrichtung wird in Obstplantagen eingesetzt, die sich oft in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit befinden. Hierdurch sind Teile der Vorrichtung erheblicher Korrosion ausgesetzt. Weiterhin ist die Stromversorgung sehr schwankend, weshalb elektrisch arbeitende Teile ihre Leistung nicht zuverlässig erbringen. Die von einem Kompressor angesaugte Luft zur Bereitstellung der Druckluft enthält viel Staub, Feuchtigkeit und Schmutz, was die Funktion der gesamten Vorrichtung weiterhin erheblich beeinträchtigt.
Das Gemisch in den Flaschen soll ein vorbestimmtes Volumenverhältnis des unter Druck verflüssigten Gases und des Begasungsmittels aufweisen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass das Verhältnis von unter Druck verflüssigtem Gas und Begasungsmittel, das von der Vorrichtung abgegeben wird, erheblich von dem in der Flasche abgefüllten Verhältnis der beiden Bestandteile des Gemisches abweichen kann. Es hat sich gezeigt, dass zunächst das Verhältnis von Begasungsmittel und unter Druck verflüssigtem Gas korrekt war, aber mit der Entnahme der Anteil an Begasungsmittel stetig zugenommen hat. Bei einem verbliebenen Befüllungsgrad von ca. 20% der Flasche war der Anteil an Begasungsmittel derart hoch, dass die weitere Begasung einer solchen Flasche abgebrochen wird und eine neue Flasche an die Begasungsvorrichtung angeschlossen wird. Daher war es bei der bekannten Vorrichtung lediglich möglich, 80% des Flascheninhaltes zu nutzen. Da das Begasungsmittel in der Regel ein starkes Gift ist, ist der restliche Flascheninhalt aufwändig und daher teuer zu entsorgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen zu schaffen, mit welchem die Begasung wesentlich effizienter erfolgen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Begasen, das zuverlässiger als das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung ausgeführt werden kann.
Eine oder mehrere der oben angegebenen Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 6 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 oder mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Verfahren zum Begasen, wobei ein Gemisch aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas verdampft wird, indem das in einem Vorratsbehälter unter Druck stehende Gemisch durch einen Verdampfer und ein Druckminderungsventil geleitet wird, so dass das Gemisch vollständig verdampft und der Dampf zum Begasen einer Ware zugeführt wird.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird das Gemisch im Vorratsbehälter derart temperiert, dass es ein überkritisches Fluid ist.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik, bei dem das Gemisch als Flüssigkeit im Vorratsbehälter vorgehalten wird, beim Entnehmen des Gemisches das Begasungsmittel destilliert wird, da aufgrund des wesentlich geringeren Siedepunktes des unter Druck verflüssigte Gas im Verhältnis zum Begasungsmittel das unter Druck verflüssigte Gas wesentlich stärker ausgast. Dies hat zur Folge, dass das Begasungsmittel in dem im Vorratsbehälter zurückbleibenden Gemisch zunehmend aufkonzentriert wird. Durch das Erwärmen des Gemisches im Vorratsbehälter derart, dass es ein überkritisches Fluid bildet, das auch als überkritischer Zustand bezeichnet wird, kann in dem Fluid nicht mehr zwischen Flüssigkeit und Gas unterschieden werden. Die Dichte des gasförmigen Zustandes und des flüssigen Zustandes des Mediums sind im überkritischen Fluid einander angenähert.
Hierdurch wird das Fluid in einem exakt vorgegebenen Verhältnis dem Vorratsbehälter entzogen. Es findet keine Anreicherung an Begasungsmittel statt. Hierdurch kann der Inhalt des Vorratsbehälters nahezu vollständig aufgebraucht werden, wobei immer das gewünschte Verhältnis zwischen Begasungsmittel und unter Druck verflüssigtem Gas vorhanden ist. Es ist nicht notwendig, beträchtliche Mengen des Begasungsmittel enthaltenden Gemisches zu entsorgen. Dies führt zu einer wesentlichen Effizienzsteigerung und Kostenreduktion.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dem verdampften Gemisch ein Verdünnungsgas, insbesondere Druckluft, hinzugefügt, um es zu Verdünnen und auf die zu begasende Ware zu zerstäuben, wobei das Verhältnis zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas mittels austauschbarer Blenden und/oder einstellbarer Druckminderungsventile einstellbar ist.
Hierdurch ist es möglich, das Verhältnis zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas zu variieren. Dies dient vor allem zum Einstellen des Begasungsvorganges auf unterschiedliche Anwendungen, wie zum Beispiel unterschiedliche Packungsgrößen der Ware oder unterschiedliche Waren. Mit der Veränderung des Verhältnisses zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas ist es jedoch auch möglich, Konzentrationsschwankungen des Begasungsmittels im Gemisch durch einen entsprechend angepassten Anteil an Verdünnungsgas auszugleichen, so dass im gesamten abgegebenen Begasungsstrom immer etwa der gleiche Anteil an Begasungsmittel enthalten ist.
Ein „unter Druck verflüssigtes Gas" ist ein Stoff, der unter Normalbedingungen (T=273,15 K und p=1 ,01325 bar) gasförmig ist und derart unter Druck gesetzt ist, dass er im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. Als unter Druck verflüssigtes Gas wird vorzugsweise CO2 verwendet.
Das Gemisch im Vorratsbehälter steht vorzugsweise unter einem Druck von 50 bar bis 110 bar. Es wird auf eine Temperatur von 35°C bis 400C temperiert. Wenn das Gemisch unter Hinzufügung von Druckluft als Verdünnungsgas zerstäubt wird, dann wird die Druckluft vorzugsweise aufbereitet, indem sie gefiltert und/oder die darin enthaltene Feuchtigkeit abgeschieden wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Begasen nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
- einen Vorratsbehälter zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas, - eine Begasungsleitung zum Abziehen des Gemisches aus dem
Vorratsbehälter,
- ein in der Begasungsleitung angeordneten Verdampfer und ein Druckminderungsventil, um das Gemisches zu Verdampfen und den Druck zu vermindern, und - eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des im Vorratsbehälter befindlichen Gemisches derart, dass es ein überkritisches Fluid ist.
Eine Vorrichtung zum Begasen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst - einen Vorratsbehälter zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden
Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem
Gas,
- eine Begasungsleitung zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter, - ein in der Begasungsleitung angeordneter Verdampfer und ein
Druckminderungsventil, um das Gemisches zu verdampfen und den Druck zu vermindern,
- eine Druckluftleitung zum Zuführen von Verdünnungsgas, um das verdampfte Gemisch unter Zugabe von Verdünnungsgas zu verdünnen, und - zumindest in der Begasungsleitung und/oder in der Verdünnungsgasleitung eine austauschbare Blende und/oder ein einstellbares Druckminderungsventil zum Einstellen des Verhältnisses zwischen dem Verdünnungsgas und dem Gemisch.
Vorzugsweise werden der erste und der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung kombiniert angewandt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise ein Ausgangsventil zum Steuern der Ausgabe des verdampften Gemisches auf, wobei das Ausgangsventil pneumatisch gesteuert ist.
Das pneumatisch gesteuerte Ausgangsventil kann mit einer
Zeitverzögerungseinrichtung derart versehen sein, dass bei einem Ansteuern des Ausgangsventils dieses eine vorbestimmte Zeitdauer offen gehalten wird.
Der Vorratsbehälter ist vorzugsweise eine Druckflasche, in welcher das unter Druck stehende Gemisch von einer Abfüllstation zur Begasungsvorrichtung transportiert werden kann. Die Temperiereinrichtung ist beispielsweise eine um die Druckflasche schmiegbare Heizmatte.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, andere druckstabile Vorratsbehälter vorzusehen, die mit einer externen oder internen Temperiereinrichtung versehen sein können. Geeignete externe Temperiereinrichtungen sind zum Beispiel ein Wasserbad, ein Heizstrahler und sonstige Radiatoren. Die Temperiereinrichtung kann auch unmittelbar in den Vorratsbehälter integriert sein, beispielsweise in Form von elektrischen Heizdrähten, die auf der Außen- oder Innenseite der Wandungen des Vorratsbehälters angeordnet sind, oder Heizrohre, die von einem Heizmedium durchströmt werden.
Vorzugsweise sind alle wesentlichen mit dem Gemisch und gegebenenfalls mit dem Verdünnungsgas bzw. der Druckluft in Berührung kommende Teile aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet. Dies gilt insbesondere für Membrane von Ventilen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung 1 umfasst einen Vorratsbehälter 2 zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas, eine Begasungsleitung 3 zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter 2 und einen in der Begasungsleitung angeordneten Verdampfer 12 und ein Druckminderungsventil 4, um den Druck des Gemisches zu vermindern.
Im Vorratsbehälter 2 ist ein Tauchrohr 5 vorgesehen, das sich von außerhalb des Vorratsbehälters 2 bis in einen Bereich knapp oberhalb einer Bodenwandung des Vorratsbehälters 2 erstreckt. An dem am Vorratsbehälter 2 vorstehenden freien Ende des Tauchrohres ist ein Schließventil 6 und ein Kupplungselement 7 zum Verbinden des Tauchrohres 5 mit der Begasungsleitung 3 angeordnet. Von der Begasungsleitung 3 zweigen eine erste Zweigleitung 8 und eine zweite Zweigleitung 9 ab, wobei in der ersten Zweigleitung 8 ein Überdruckventil 10 angeordnet ist, das verhindert, dass sich in der Begasungsleitung ein Überdruck von zum Beispiel mehr als 100 bar aufbauen kann. In der zweiten Zweigleitung ist ein weiteres Schließventil 11 angeordnet, mit dem kontrolliert der Inhalt des Vorratsbehälters abgelassen werden kann bzw. das Leitungssystem gespült werden kann.
In der Begasungsleitung 3 befindet sich der Verdampfer 12 in Strömungsrichtung 13 vor dem Druckminderungsventil 4. Der Verdampfer 12 ist mit einer Heizeinrichtung versehen, die das Fluid auf eine Temperatur von z.B. 60 0C bis 90. 0C erwärmt. Diese Heizeinrichtung ist selbstregelnd ausgebildet. Das Erwärmen des Fluids ist notwendig, um bei der am Druckminderungsventil 4 auszuführenden
Druckverminderung ein Kondensieren des Fluides sicher zu vermeiden. Am Verdampfer wird das Fluid volständig verdampft, bevor es dem Druckminderungsventil 4 zugeführt wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Druckverminderung auf 5,8 bar. Dem Druckminderungsventil 4 ist in Strömungsrichtung 13 ein Rückschlagventil 14 nachgeschaltet, mit dem eine Strömung entgegen der Strömungsrichtung 13 verhindert wird.
Auf das Rückschlagventil 14 folgt in der Begasungsleitung 3 eine Blende. Diese Blende ist eine Scheibe mit einer Öffnung mit vorbestimmten Durchmesser. Die Blende 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist eine Öffnung mit einem Durchmesser von 1 ,0 mm auf. Die Blende 15 ist austauschbar, so dass auch eine Blende mit einem anderen Durchmesser einsetzbar ist. Die Menge des die Blende 15 durchströmenden Fluids wird im Wesentlichen durch den vom Druckminderungsventil 4 eingestellten Druck und der Größe der Durchgangsöffnung der Blende 15 bestimmt. So kann durch Verändern des Druckes und/oder der Durchgangsöffnung der Blende das Strömungsvolumen an Fluid verändert werden.
Von einem Kompressor 16 führt eine Druckluftleitung 17 zu einem Kreuzungspunkt 18, an dem die Druckluftleitung 17 und die Begasungsleitung 3 zusammenführen und in eine Begasungsmittelabgabeleitung 19 übergehen. In der Druckluftleitung 17 sind zwischen dem Kompressor 16 und der Kreuzungsstelle 18 ein Feuchtigkeits- abscheider 20, eine Filtereinrichtung 21 , ein Druckminderungsventil 22, ein Rückschlagventil 23 und eine austauschbare Blende 24 angeordnet.
Mit dem Feuchtigkeitsabscheider 20 wird der Druckluft Feuchtigkeit entzogen.
Die Filtereinrichtung 21 weist einen Filter zum Filtern von Staub und Schmutz aus der Druckluft auf. Dies erlaubt das Betreiben dieser Vorrichtung auch in einer staubigen, schmutzigen Umgebung, wie sie auf Obstplantagen üblich ist.
Das Druckminderungsventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist derart eingestellt, dass auf der Ausgangsseite des Druckminderungsventils 22 ein Druck von 4,16 bar besteht.
Die Blende 24 dieses Ausführungsbeispiels weist eine Durchgangsöffnung mit einem Durchmesser von 2,0 mm auf.
Die von den Druckminderungsventilen 4, 22 festgelegten Drücke und die Durchgangsöffnungen der beiden Blenden 15, 24 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart eingestellt, dass der Anteil des Gemisches am Gesamtstrom 20 Vol.-% und der Anteil an Druckluft am Gesamtstrom 80 Vol.-% beträgt.
In der Begasungsmittelabgabeleitung 19 befindet sich ein pneumatisch angesteuertes Ausgangsventil 25. Eine Steuerleitung 26 zweigt von der Druckluftleitung 17 im Bereich zwischen der Filtereinrichtung 21 und dem Druckminderungsventil 22 ab und führt zum Ausgangsventil 26. In dieser pneumatischen Steuerleitung ist ein Fußtaster 27, eine Zeitverzögerungseinrichtung 28 und ein Ansteuerventil 29 angeordnet. Das Ansteuerventil 29 befindet sich in der Steuerleitung 26 vor einem Steuereingang des Ausgangsventils 25. Die Zeitverzögerungseinrichtung 28 ist mit dem Fußtaster 27 und mit einem
Steuereingang des Ansteuerventils 29 derart verbunden, dass bei Betätigung des Fußtasters eine vorbestimmte Zeitdauer der Steuereingang des Ansteuerventils 29 derart angesteuert wird, dass das Ansteuerventil offen gehalten wird, wodurch über die Steuerleitung 26 ein Steuerdruck an den Steuereingang des Ausgangsventils 25 angelegt wird. Hierdurch wird das Ausgangsventil um die von der Zeitverzögerungseinrichtung verzögerte Zeitdauer offen gehalten. Durch ein einmaliges Betätigen des Fußtasters 27 wird somit eine vorbestimmte Zeitdauer unter Abgabe einer bestimmten Menge an Begasungsmedium vom Ausgangsventil 25 durchgelassen. Dem Ausgangsventil 25 ist eine Zerstäuberdüse 30 nachgeordnet, aus dem das Begasungsmedium mit einem Druck von 1 ,1 bar und im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Menge von 200 l/min austritt.
Der Vorratsbehälter 2 ist erfindungsgemäß mit einer Temperiereinrichtung 31 versehen, die das im Vorratsbehälter 2 enthaltene Gemisch aus einem unter Druck verflüssigten Gas und einem Begasungsmittel auf einer Temperatur hält, so dass dieses Gemisch ein überkritisches Fluid bildet. In einem überkritischen Fluid können die Aggregatzustände flüssig und gasförmig nicht mehr unterschieden werden. Hierdurch wird verhindert, dass das bei wesentlich niedriger Temperatur als das Begasungsmittel siedende verflüssigte Gas nicht in eine Gasphase übertritt und sich vom Gemisch trennt, wodurch sich im Gemisch das Begasungsmittel anreichern würde.
Ist das kryogene Medium CO2 (Siedepunkt -78°C), und das Begasungsmittel ETF (Siedepunkt von +54°C) in einem Verhältnis von 16,7 Gew.% ETF in CO2, dann wird bei einem Druck von 50 bis 100 bar und einer Temperatur von 35°C bis 400C das Gemisch zu einem überkritischen Fluid.
In diesem Gemisch wird unter Druck verflüssigtes Gas dem Begasungsmittel zugemischt, da dieses verflüssigte Gas bei ausreichender Erwärmung mittels der
Heizeinrichtung 12 rückstandsfrei vergast. Weiterhin erhöht die Verwendung von CO2 die Wirksamkeit des Begasungsmittels, da Insekten durch den erhöhten CO2-Anteil zu einer verstärkten Atmung angeregt werden und damit die Aufnahme des Begasungsmittels verbessert wird. Zudem ist CO2 sehr inert, so dass das Gemisch in dem Vorratsbehälter 2, der in der Regel eine Druckflasche ist, lange bei Raumtemperatur lagerfähig ist.
Diese Vorrichtung wird derart eingesetzt, dass Waren, insbesondere Obst beim Verpacken in gasdichten Transportgebinden mit der Mischung aus dem Gasgemisch und der Druckluft begast werden, wobei durch einmaliges Betätigen des Fußtasters 27 eine vorbestimmte Menge an Begasungsmittel zugeführt wird. Nach dem Zuführen des Begasungsmittels wird das Gebinde verschlossen.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei einem Druck von 5,8 bar in der Begasungsleitung 3 und einer Blende mit einem Durchgangsmesser von 1 ,0 mm in der Begasungsleitung 3 und einem Druck von 4,16 bar in der Druckluftleitung 17 und einer Blende mit einem Durchmesser von 2,0 mm in der Druckluftleitung 17 ein Verhältnis zwischen Gemisch und Druckluft von 20 Vol.-% zu 80 Vol.-% erzielt, wobei sich ein Gesamtfluss von 200 l/min einstellt. In der nachfolgenden Tabelle sind der Anteil des Gemisches in Vol.-%, der Durchmesser der Blende I in mm, der Anteil der Druckluft in Vol.-%, der Durchmesser der Blende Il in mm und der gesamte Fluss in l/min für einen Druck von 6 bar sowohl in der Begasungsleitung 3 als auch in der Druckluftleitung 17 aufgeführt.
Anhand dieser Tabelle kann man erkennen, dass der Anteil des Gemisches durch Verändern der Durchgangsöffnung der Blende stark variiert werden kann. Gleichermaßen kann man das Verhältnis des Gemisches zur Druckluft durch Verändern des Druckes in der Begasungsleitung 3 und in der Druckluftleitung 17 einstellen. Bezuqszeichenliste
Begasungsvorrichtung 17 Druckluftleitung
Vorratsbehälter 18 Kreuzungsstelle
Begasungsleitung 19 Begasungsmittelabgabeleitung
Druckminderungsventil 20 Feuchtigkeitsabscheider
Tau ch röhr 21 Filtereinrichtung
Schließventil 22 Druckminderungsventil
Kupplungselement 23 Rückschlagventil
Erste Zweigleitung 24 Blende
Zweite Zweigleitung 25 Ausgangsventil
Überdruckventil 26 Steuerleitung
Schließventil 27 Fußtaster
Verdampfer 28 Zeitverzögerungseinrichtung
Strömungsrichtung 29 Ansteuerventil
Rückschlagventil 30 Zerstäuberdüse
Blende 31 Temperiereinrichtung
Kompressor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Begasen, wobei ein Gemisch aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigten Gas verdampft wird, indem das in einem Vorratsbehälter (2) unter Druck stehende Gemisch durch ein Verdampfer (12) geleitet wird, so dass das Gemisch vollständig verdampft und der Dampf zum
Begasen einer Ware zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch im Vorratsbehälter (2) derart temperiert wird, dass es ein überkritisches Fluid ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als unter Druck verflüssigtes Gas CO2 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch im Vorratsbehälter (2) unter einem Druck von 50 bar bis 100 bar steht und auf eine Temperatur von 35°C bis 4O0C temperiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verdampfte Gemisch unter Hinzufügung von einem Verdünnungsgas verdünnt und zerstäubt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsgas Druckluft ist, die aufbereitet wird, indem sie gefiltert und/oder die darin enthaltene Feuchtigkeit abgeschieden wird.
6. Verfahren zum Begasen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Gemisch aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas verdampft wird, indem das in einem Vorratsbehälter (2) unter Druck stehende Gemisch durch einen Verdampfer (12) und ein Druckminderungsventil (4) geleitet wird, so dass das Gemisch vollständig verdampft und der Dampf zum Begasen einer Ware zugeführt wird, wobei das verdampfte Gemisch unter Hinzufügung von einem Verdünnungsgas zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas mittels austauschbarer Blenden (15, 24) und/oder einstellbarer Druckminderungsventile (4, 22) einstellbar ist.
7. Vorrichtung zum Begasen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend - einen Vorratsbehälter (2) zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigten Gas,
- einer Begasungsleitung (3) zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter
(2),
- einen in der Begasungsleitung (3) angeordneten Verdampfer (12) und ein Druckminderungsventil (4), um den Druck des Gemisches zu vermindern, gekennzeichnet durch eine Temperiereinrichtung (31 ) zum Temperieren des im Vorratsbehälter (2) befindlichen Gemisches derart, dass es ein überkritisches Fluid ist.
8. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 7, zum Begasen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend
- einen Vorratsbehälter (2) zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigten Gas,
- einer Begasungsleitung (3) zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter (2),
- einem in der Begasungsleitung (3) angeordneten Verdampfer (12) und ein Druckminderungsventil (4), um den Druck des Gemisches zu vermindern,
- eine Verdünnungsgasleitung (17) zum Zuführen von einem Verdünnungsgas, um das verdampfte Gemisch unter Zugabe des Verdünnungsgases zu zerstäuben, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der Begasungsleitung (3) und/oder in der Druckluftleitung (17) eine austauschbare Blende (15, 24) und/oder ein einstellbares Druckminderungsventil (4, 22) zum Einstellen des Verhältnisses zwischen dem Verdünnungsgas und dem Gemisch angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Begasungsleitung (3) zwischen dem Vorratsbehälter (2) und dem Druckminderungsventil (4) angeordnete Verdampfer (12) eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des zu verdampfenden Gemisches aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Begasungsleitung (3) benachbart zum Vorratsbehälter (2) eine Zweigleitung (8) abzweigt, in der ein Überdruckventil (10) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsventil (25) zum Ausgeben des verdampften Gemisches vorgesehen ist, wobei das Ausgangsventil (25) pneumatisch gesteuert ist und vorzugsweise mit einer Zeitverzögerungseinrichtung (28) derart versehen ist, dass bei einem Ansteuern des Ausgangsventils (25) dieses eine vorbestimmte Zeitdauer offen gehalten wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (2) eine Druckflasche ist und die Temperiereinrichtung (31 ) eine um die Druckflasche schmiegbare Heizmatte ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsgas Druckluft und die Verdünnungsgasleitung (17) eine Druckluftleitung (17) ist, in der eine Filtereinrichtung (21 ) zum Filtern der Druckluft und/oder ein Feuchtigkeitsabscheider (20) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle wesentlichen mit dem Gemisch und ggfs. mit dem Verdünnungsgas in Berührung kommenden Teile und insbesondere Membrane von Ventilen aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet sind.
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