FI60810B - Anvaendning av en blandningsapparat i en dricksdoseringsanordning och foerfarande vid anvaendning av blandningsapparaten - Google Patents

Description

ΕΞτϊΙ ΓβΊ ««KUULUTUSjULKAISU Änftin

TOfii lbj (11) utläggningsskriftoUÖI O

C (45) Patentti my Gr.n·? t ty 13 04 ! OOP Patent toielät (51) Kv.ik.Vct.3 A 23 L 2/00, B 67 D 5/56 SUOMI—FINLAND (21) P*t*nttlh»k«mu» — PatmttMÖknlng 762129 (22) Hikvmlsptlv* — Antöknlnpdag 26.07.76 ' ' (23) Atkuptlvi — Gittighctsdig 26.07.76 (41) Tullut JulkiMluI — Bllvlt offtntllg ^0 01 77

Patentti- ia rekisterihallitut .... ......

_ ^ , (44) Nlhavikslptnon |t kuuLJulkabun pvm.— ritsnt· och registeratyrelsen Antöksn uttogd och utlskrift·» publkvrtd 31.12.8l (32)(33)(31) Pyydetty «tuoikws— B«gird prioritet 29.07.75 USA(US) 6ΟΟΟ63 (71) DAGMA Deutsche Automaten- und Getränkemaschinen-Gesellschaft mit beschränkter Haftung & Co., Schillerstrasse 22, D-20Ö7 Reinfeld/H,

Saksan Liittotasavalta-Förhundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Alexander Kiickens, Hamburg, Horst Köhi, Reinfeld, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*+) Oy Heinänen Ab (5¾) Sekoituslaitteen käyttö juomien annostelulaitteessa ja menetelmä käytettäessä sekoituslaitetta - Användning av en blandningsapparat i en dricksdoseringsanordning och förfarande vid användning av blandningsapparaten Tämän keksinnön muodostaa sekoituslaitteen käyttö juomien annostelu-laitteessa, joka muodostuu jäähdytetyn perusnesteen varastosäiliöstä ja ainakin yhdestä annostelulaitteella varustetusta säiliöstä maku-aineita varten, jonka säiliön annosteluaukko on järjestetty hieman kaltevan sekoituskourun yläpuolelle, jonka toiseen päähän on järjestetty perusnesteen lisäysventtiili ja toiseen päähän seosjuoman poistokohta, karbonoidun veden ja siirapin sekoittamiseksi.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä käytettäessä edellä määriteltyä sekoituslaitetta. Menetelmälle on tunnusomaista se, että karbonoitua vettä, jonka lämpötila on lähellä jäätymispistettä, johdetaan, samalla alentaen karbonoinnin aiheuttama korotettu paine ympäristön paineeseen sekoituskourun 1isäysventtii1in kautta, ja siirappia, jolla on korkeampi lämpötila kuin vedellä sopivimmin suunnilleen ympäristön lämpötila, tiputetaan sekoituskouruun karbonoidun veden virtauksen rajoitetulle alueelle.

2 60810

Saksalaisesta patentista 19 32 935 tunnetaan ennestään seosjuumi m jatkuva valmistus. Tällöin käytetään säiliötä, joka sopii myös suuren sokeripitoisuuden omaaville siirapeille. Patentin mukaan suoritetaan toimenpiteitä muuttumattomana pysyvän staattisen painoon kohdistamiseksi ulosvirtaavaan siirappiin lähtöprosesseista riippumatta. Siirapin syöttö tapahtuu sekoitussäi1iössä, jossa on sekoitus-laite, johon johdetaan johdon kautta vettä. Patentissa on viitattu siihen, että täytyy järjestää lämpötilan ohjaus. Mikäli on kysyn,ys hiilidioksidipitoisesta vedestä, on todettava, että vieläpä silloin, kun sekoitussäiliössä työskennellään korotetussa paineessa, poistuu sekoituslaitteen kautta sekoituksen aikana seos juomasta suui'in osa hiilidioksidista. Rakenteeseen ja käyttöön kuluu huomattavasti materiaalia, energiaa ja kustannuksia.

DE-AS 12 92 327 esittää sekoituslaitetta juoman annostelulaitteessa. Laitteessa on varastosäiliö kuumia tai jäähdytettyjä perusnesteitä varten ja useita eri makuaineita varten tarkoitettuja säiliöitä, joista jokainen on varustettu annostelulaitteella. Jokaisen maku-ainesäiliön poistoaukko on järjestetty hieman kaltevan sekoitus-kourun yläpuolelle. Toiseen päähän on järjestetty syöttöventtii1i kuumaa tai kylmää perusnestettä varten ja toiseen päähän poistoaukko seosjuomaa varten. Tätä tunnettua laitetta voidaan käyttää kuumien juomien, kuten teen, kahvin tai muun sellaisen valmistukseen. Mutta on myös mahdollista annostella kylmää juomaa, kuten hedelmämehua. Perusneste kuumennetaan tai jäähdytetään ulkoilmaan avoimessa säiliössä. Kysymys ei siis ole hiilidioksidia sisältävästä vedestä, koska hiilidioksidi pakenee tällaisesta ulkoilmaan avoimesta säiliöstä.

Julkaisusta käy edelleen selville, että makuainesäi1iöiden sisälle on järjestetty lämpöeristetty osasto, joka pidetään jäähdytyslaitteen avulla tietyssä lämpötilassa.

Kokonaisuudessaan selviää julkaisusta 12 92 327, että siinä on kysymys hiilidioksidittomien juomien valmistuksesta juoma-automaateissa. Tällaisissa sekoituslaitteissa ei esiinny niitä problee-meita, joiden poistamiseen esillä oleva keksintö perustuu.

Tunnetuissa menetelmissä, joita on sovellettu juoma-automaateissa karbonoitujen juomien valmistamiseksi, on järjestetty sekoitusvyö-hyke, jossa paineenalaisena johdettu vesi ja paineenalaisena johdettu makuaine sekoitetaan saattamalla molemmat virtaukset tai 3 60810 suihkut ja tällöin syntyvät voimakkaat pyörteet yhteen.

Seurauksena on, että kaikissa tunnetuissa menetelmissä kai'bonoitu-jen juomien valmistamiseksi menee hyvin huomattava osa hiilidioksidikaasusta hukkaan mekaanisesta virtausenergiasta tai myös mekaanisesta hämmennyksestä johtuvan voimakkaan turbulenssin tai pyörteen johdosta. Tällöin syntyy myös vaara, että sekoitettu juoma virratessaan sekoituksesta säiliöön vielä vaahtoutuu voimakkaasti. Tällöin on myös havaittavissa (esimerkiksi ede11ämainitusta saksalaisesta patentista 19 32 935), että sekoittaminen saattamalla kaksi voimakasta virtausta tai suihkua yhteen rajoittuu makuaineisiin, joilla on suuri valumiskyky. Käytettäessä sellaisia siirappeja, joiden valumiskyky on rajoitetumpi, täytyy sitävastoin järjestää mekaaniset hämmennyslaitteet sitkeämpien siirappien hajoittamiseks1 sekoituksen aikana ja niiden liuottamiseksi veteen. Kaikissa näissä tunnetuissa menetelmissä ovat laitekustannukset ja käyttökustannukset (energia) suhteellisen korkeat.

Keksinnön tehtävänä sitävastoin on alentaa olennaisesti kustannuksia valmistettaessa hiilidioksidia sisältäviä seosjuomia ja samalla huolehtia siitä, että huolimatta veden ja makuaineen hyvästä sekoittamisesta hiilidioksidikaasun häviö on sekoituksen aikana erittäin vähäinen, vaahtoutuminen säiliössä estyy ja samalla valmiin juoman laatu paranee olennaisesti. Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimusten mukaisilla toimenpiteillä.

Tällöin on erityisen edullista, että menetelmä ja laite sopivat myös hiilidioksidipitoisen veden ja sellaisten siirappien, joilla on itsesäilöntään riittävä sokeripitoisuus, intensiiviseen sekoittamiseen ilman, että tarvitaan mekaanisia sekoitus- tai hämmennyslaittei- ta .

Tällöin on erityinen idea siinä, että hiilidioksidia sisältävä vesi, kun sitä johdetaan annostellusta sekoitusvyöhykkeeseen, alennetaan paineeltaan karbonointiin tarvittavasta korkeasta paineesta normaaliin ilmakehän paineeseen ja johdetaan tasaisella rauhallisella heikolla virtauksella sekoitusvyöhykkeen läpi. Tähän ei ole esitetty missään esikuvaa.

Veteen verrattuna enimmäkseen olennaisesti vähäisempää määrää maku-ainetta syötetään nyt sekoitusvyöhykkeessä vain murto-osa virtaa- 4 60810 vasta vesimäärästä enimmäkseen suoraan kosketukseen. Käytännössä muodostaa makuaine annostuksen johdosta makuainepisaran, joka putoaa heikkoon vesivirtaan. Mikäli vedessä ei olisi hiilidioksidia, menisi tänä pisara säännönmukaisesti läpi kourun pohjaan ja tarttuisi suurimmaksi osaksi kiinni tähän tai makuainepisara siirtyisi, ilman että virtaus siihen vaikuttaisi, kourun poistoaukkoon ja kerrostuisi juoma-astian pohjaan.

Tämän vastakohtana pidetään makuainepisara keksinnön mukaisessa menetelmässä tietoisesti ja tarkoituksella korkeammassa lämpötilassa ja se joutuu siten olennaisesti viileämpään, hiilidioksidia sisältävään veteen. Koska veden kyllästyminen hiilidioksidilla riippuu lämpötilasta ja vähenee lämpötilan noustessa, vapautuu tällöin se murto-osa vettä, jonka kanssa korkeammassa lämpötilassa oleva makuainepisara joutuu kosketukseen, räjähdyksenomaisesti osasta hiilidioksidikaasua, joka yllättäen rikkoo makuainepisaran pieniksi partikkeleiksi, jotka sitten sekoittuvat helposti hiilidioksidipitoiseen veteen tasaisesti.

Koska hiilidioksidikaasun osan räjähdysmäinen vapautuminen rajoittuu vain hyvin pieneen osaan vesimäärästä, on seurauksena kokonaisuudessaan vain hyvin vähäinen hiilidioksidikaasun häviö verrattuna tunnettuihin sekoitusmenetelmiin. Tämä käy ilmi erityisesti siitä, että astian täyttö voi tapahtua lähes vaahtoamatta. Mittaukset ovat osoittaneet, että juomat, joita valmistetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, omaavat astiassa hiilidioksidipitoisuuden, joka on olennaisesti suurempi kuin muissa, samoilla lähtöolosuhtei1la toimivissa juoma-automaateissa ja joka on verrattavissa pullosta otet- i tuihin valmiisiin juomiin. ! !

Nopeasti tapahtuva sekoitus veden rajoitetulla virtaus-alueella j i sekoituskourussa pitää myös huolta siitä, että makuaine ei pääse > lainkaan kosketukseen sekoituskourun pohjan kanssa. Sentähden ei kouruun myöskään voi saostua makuainejäännöksiä, minkä takia ei esiinny hygieenisiä probleemeita. ; |

Jotta voitaisiin voittaa sekoituksen aikana myös suuri sitkeys ' ( siirapeilla, joissa on itsesäilöntään riittävä sokeripitoisuus, i on tarkoituksenmukaista säilyttää siirappi lämmönvaihdossa ympäristön lämpötilan kanssa ja jäähdyttää vesi ennen sen saapumista sekoitusvyöhykkeeseen lämpötilaan lähelle 0°C. Räjähdysmäisen 5 60810 vaikutuksen intensiteetti makuainepisaraan on niin voimakas, että myös tällainen siirappi sekoittuu ja liukenee luotettavasti ja ilman mitään sekoitusvaikutusta tai lisälaitteilla tai sentapaisilla synnytettyä turbulenssia varmuudella ja nopeasti ja tasaisesti vesimäärään.

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on selostettu kaavamaisesti oheisissa piirustuksissa.

Kuv. 1 esittää erästä menetelmän toteuttamiseksi tarkoitettua laitetta sivultapäin katsottuna.

Kuv. 2 esittää erästä tähän asti käytettyä karbonointilaitetta pysty-leikkauksena.

Kuv. 3 esittää keksinnön mukaista karbonointilaitetta.

Kuv. 4 esittää erästä tähän asti käytettyä pieniviskoosi sen makuaineen varasto- ja annostelulaitetta.

Kuv. 5 esittää esillä olevan keksinnön mukaista makuaineen varastoja annostelulaitetta.

Kuv. 6 esittää erästä tähän asti käytettyä juoman sekoituspäätä juoman annosteluvaiheen aikana.

Kuv. 7 esittää keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi tarkoitetun laitteen sekoitusvyöhykettä annostelutapahtuman alkuvaiheessa.

Kuv. 8 ja 9 esittävät samoin kuin kuvio 7 sekoitusvyöhykettä annostelu tapahtuman aikana ja välittömästi sen päättymishetkellä.

Kuv. 10 esittää erästä edullista suoritusmuotoa pystysuorassa leikkauk- 6 60810 sessa karbonoidun veden valmistuslaitteesta ennen sen käytön aloittamista.

Kuv. 11 esittää samalla tavoin kuin kuvio 10 valmistuslaitetta sen normaalisen käytön aikana.

Kuviossa 1 esitettyä laitetta käytetään maultaan erilaisten juomien valinnaiseksi valmistamiseksi.

Laitteen kotelossa A on patteri varastosäiliöitä 10a - 1Od maultaan erilaisia makuaineita varten, jolloin niissä on siirappimaisen suurina pitoisuuksina erilaisia makuaineita, joiden pitoisuus on huomattavasti yli 60 Brix-astetta.

Kuviosta 1 todetaan, että varastosäiliöt 10a - 10d ovat suljettuja säiliöitä, joiden alaosissa on annosteluelin 13, joka toimii tietyn suuruisen siirappimäärän annostelemiseksi siirappisäi1iöstä 9. Nesteen pinnan korkeus varastosäiliössä 10a on merkitty viit tausnumerolla 14, kun taas viittausnumero 15 tarkoittaa nesteen pinnan yläpuolella olevaa tilaa.

Annosteluun tarvittava ilma johdetaan kapeaa putkea 11 myöten tässä esimerkissä kohtaan, joka on huomattavasti alempana kuin nesteen pinta 14 ja välittömästi annostuselimen 13 yläpuolella. Tärkeimmät yksityiskohdat ovat esitetyt kuviossa 5.

Koteloon A on lisäksi sijoitettu hiilihappopitoisen veden valmis-tuslaite. Valmistuslaitteessa on painetiivissäi1iö 26, jossa on jäähdytetyn veden varasto 27. Tuoretta vettä johdetaan ohjatun venttiilin 30 kautta suihkulaitteen 31 välityksellä ja hiilidioksidikaasua johdetaan ohjatun venttiilin 2Θ kautta venttii-lipään 29 välityksellä, jolloin karbonoitu ja siis valmis vesi johdetaan putkea 32 myöten pois säiliöstä ja ohjatun venttiilin 33 kautta sekoitusvyöhykkeen paineentasauselimeen 34. Valmistus-laitteen yksityiskohtia on selvennetty lähemmin kuviossa 3 ja kuvioi ssa 10 ja 11.

Säiliössä 27 paineenalaisena oleva vesi tulee elimestä 34 paineen alentuessa kourumaiseen virtaus kanavaan 38. Tämä kouru 38 on esitetty avoimena kouruna, jolla on havainnollistettu sitä seikkaa.

7 60810 että virtauskanava on paineen tasaamiseksi suorassa yhteydessä ympäröivään ilmaan. Luonnollisesti voi virtauskanava eli kouru 38 olla myös hygienisesti eristetty ympäröivästä ilmasta.

Kourun pohja on vaakasuoraan suuntaan nähden hieman kallistettu ja valmiin juoman annostelukohtaa 40 kohti. Elin 34 ja annoste-lukohta 40 ovat sijoitetut kourun vastakkaisiin päihin, että jäähdytettyä ja karbonoitua vettä virtaa hitaasti kourussa sen koko pituuden alalla.

Kuviosta 1 on todettavissa, että riippumatta makuaineen valinnasta annostetut makuainemäärät tulevat välittömästi kourussa 38 virtaavaan veteen. Ulosvirtauskohdan 40 ulosvirtauspoikkipinta on suhteellisen leveä, minkä johdosta valmis juoma voi tulla suhteellisen pienellä virtausnopeudella ja vähäisellä turbulenssilla ulosvirtauskohdan alapuolelle sijoitettuun astiaan.

Ennen keksinnön mukaisten laitteiden yksityiskohtaista selostusta esitetään seuraavassa kaavamaisesti tähän astisten laitteiden toimintaa lyhyesti.

Kuviossa 2 on esitetty eräs tähän astinen karbonointilaite. Laitteessa on painetiivis säiliö 16,jossa on vesivara 17 siten, että sen yläpuolella on vedetön tila 16a. Vesivarastoon johdetaan hiilidioksidia sopivasta ja paineenalaisesta lähteestä putkea 18 myöten säätöventtii1in 19 kautta, jolloin säiliöön 16 päättyvä putki 20 on varustettu kuplia muodostavalla päällä 21. Tuoretta vettä tulee paineveden lähteestä säätöventtii1 iin 23 ja suuttimen 22 kautta säiliöön kuviossa 2 esitetyllä tavalla säiliössä olevan veden aukkoon. Säiliössä olevan veden sekoittuminen hiilidioksidikupliin ja tuoreeseen veteen tapahtuu turbulenssin alaisena, joka aiheutuu toisaalta laitteeseen virtaavasta vedestä ja toisaalta nousevista kaasukuplista. Säiliöstä siirtyvät annostellut määrät karbonoitua vettä painejohtoa 25 myöten ja säätöventtiilin 24 kautta sekoituspäähän. Tuore vesi tulee jäähdytettynä säilöön 16. On ilmeistä, että hiilidioksidi tulee vesivarastoon suhteellisen suurikuplaisena, jolloin sen liikkuessa ylöspäin ja seurauksena turbulenssista kuplat voivat 8 60810 liian ylös noustessa yhtyä keskenään. Sikäli kuin hiilidioksidi-kaasua jää vesivarastoon on se siellä suhteellisen suurina kuplina. Koska sisään tuleva tuore vesi tulee pakostakin liittymään sekoitustapahtumaan, virtaa se suhteellisen suurella nopeudella vesivarastoon ja lisää turbulenssia, jota myöskin suurehkot hiilidioksidikuplat puolestaan lisäävät, minkä johdosta suhteellisen suuren veden lämpötilan takia ei voi tapahtua hiilidioksidin mahdollisimman täydellistä liukenemista. Paineputkesta 25 poistetut annostellut vesimäärät eivät sen johdosta sisällä kuin vain suhteellisen pienen määrän hiilidioksidia kyllästymisasteeseen verrattuna.

Keksinnön mukaisessa juomanvalmistuslaitteessä, joka on esitetty kuviossa 3, on samoin painesäiliö 26, jossa on vesivarasto 27 ja sen yläpuolella oleva vedetön tila 26a. Jäähdytetty tuore vesi syötetään paineenalaisena venttiilin 30 kautta suihku-päähän 31 ja se tulee sisälle tilaan 26 hienona vesisumuna tai vesisuihkuna, joka hitaastija ilman turbulenssin muodostumista siirtyy vesivaraston 27 pinnalle.

Hiilidioksidia johdetaan paineenalaisena säätöventtii1in 2Θ kautta huokoiseen elimeen 29, josta kaasu tulee ulos ainoastaan erittäin pieninä kuplina, jotka aikaansaavat vain vähäistä veden liikettä ja minkä johdosta näiden kuplien viipyminen vesivarastossa 27 on oleellisesti suurempi kuin mikä on laita tähän asti tunnetuissa laitteissa, joissa kuplat ovat oleellisesti suurempia. Erittäin pienet kuplat voivat tämän johdosta levitä oleellisesti helpommin ja täydellisemmin vesivaraston 27 koko poikkipinnan alalle jo huokoisen elimen 29 tasolla, minkä johdosta koko vesivarasto 27 tulee kyllästyneeksi yhdenmukaisemmin ja nopeammin hiilidioksidikaasulla. Pienillä kuplilla on vain vähäinen vaikutus pyrkiä yhdistymään, koska ne ovat jatkuvasti ja tasaisesti jakautuneet vesivarastoon, minkä johdosta ei synny mitään mainittavaa turbulenssi-iImiötä.

Jos otaksutaan, että molemmissa vertailulaitteissa, jotka ovat kuvioiden 2 ja 3 mukaiset, veden jäähdytyslämpötila on sama, tulee keksinnön mukaisessa vesivarastossa 27, kuvio 3, tapahtumaan huomattavasti suurempi hiilidioksidin liukenemisaste.

9 60810

Putken kautta paineenalaisena otettu, hiilidioksidipitoinen vesi omaa täten oleellisesti suuremman hiilidioksidipitoisuuden kuin tähän asti tunnetuissa tapauksissa.

Molemmissa tapauksissa on näissä esimerkeissä lähdetty siitä, että säiliön vedenpinnan yläpuolella olevassa tilassa on noin 6 barin paine. Tähän asti tunnetuissa laitteissa johdetaan poistettava paineenalainen vesi sekoituspäähän paisuntakartion kautta, kun taas keksinnön mukaisessa laitteessa johdetaan poistettu vesi säätöventtiilin 33 kautta paineena1 ennuselimeen 34 ja se on tämän jälkeen pelkästään ilmakehän paineen vaikutuksen alaisena jatkosiirtoa varten.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty tavallisia ja keksinnön mukaisia varasto- ja annostelulaitteita siirappimaista makuainetta varten.

Kuvion 4 mukaisessa tähän astisessa laitteessa on siirappia 1 varastosäiliössä 2, jolloin siirapin pinta on merkitty numerolla 8. Sen päällä oleva tila 7 on painejohdon 3 ja paineventtii1in 4 välityksellä liitetty paineenalaiseen hiilidioksidilähteeseen. Pinnan päällä olevassa tilassa vallitseva korotettu paine toimii tietyn siirappimäärän poistamiseksi nousuputkea 6 myöten ja annosteluventtiilin 5 kautta. On ilmeistä, että tällaisessa tunnetussa laitteessa täytyy siirapin olla hyvin virtaavaa, minkä johdosta sen vesipitoisuuden tulee olla suuri. Käytännössä on tällaisessa tapauksessa siirapin väkevyys enintään 54 Brix astetta. Tämä merkitsee sitä, että siirappi täytyy tehdä säilyväksi lisätoimenpiteellä, joko lisäämällä siihen säilöntäaineita tai jäädyttämällä sitä. Lisäksi syntyy säiliön sisäpinnoille saostumia ja kerrostumia, minkä johdosta säiliö 2 on perusteellisesti puhdistettava hygieenisistä syistä ennen sen uudelleen täyttöä.

Sitävastoin on keksinnön mukaisessa säi1iölaitteessa kuvion 5 mukaan varastosäiliö 10, joka on suljettu ja jonka ulosvirtaus-aukko on järjestetty sen pohjaan. Tässä on annosteluventtii1i 13 välittömästi säiliön ulosvirtausaukossa. Annosteluventtiilissä on liikkuva venttiiliosa 13, joka on nostettavissa kuviossa esitetystä sulkuasennosta sähkömagneetin 13a avulla avoimeen 10 6081 0 asentoon. Siirappi tulee säiliöstä 9, siis painovoiman vaikutuksesta. Säiliön 10 yläosan tila 15 on suorassa yhteydessä joko ulkoilmaan tai painekaasun lähteeseen. Poistettaessa tietty määrä siirappia varastosäiliöstä syntyy yläosan tilassa suhteellisen pieni paine. Tällöin on poistoa suoritettaessa huolehdittava paineentasauksesta, jota varten säiliö on varustettu ulkoilmaan johtavalla kohdalla 12, jonka rajapinta on siirapin ja ilman välissä huomattavan matkan päässä säiliön 9 nestepinnasta 14 ja vain pienen välimatkan päässä säiliön ulosvirtausaukosta. Rajapinta 12 on tässä esimerkissä alapäänsä välityksellä muodostettu alaoäasta säiliön kautta sen yläosaan ja kanteen sekä siitä ympäröivään ilmaan johtavaksi ilmaputkeksi 11.

Rajapinnan 12 alapuolella oleva siirappimäärä on täten pienemmän staattisen paineen alaisena. Siirapin poistuvaa määrää vastaavasti voi pienikuplaista ilmaa tulla rajapinnasta 12 siirapin 9 lävitse sen päällä olevaan tilaan 15. Dn selvää, että ilmastus-putki voi olla liitetty myös säiliön 10 alaosaan. Oleellista on, että säiliön yläosassa 15 vallitsee alipaine, joka ei salli sitä että varastoitu tuote voi tulla ilmastointi-ilman kanssa yhteyteen. Kulkiessaan siirapin lävitse ottavat kuplat mukaansa huomattavan määrän kosteutta, minkä johdosta yläosan tila 15 on kosteuden suhteen kyllästetty. Tämä merkitsee sitä, että säiliön seinämille ei voi muodostua minkäänäköisiä hakkautumia eikä kerrostumia.

Uudessa laitteessa voidaan käyttää siis oleellisesti suurempia väkevyyksiä eli pitoisuuksia, varsinkin sellaisia väkevyyksiä, joilla aikaansaadaan itsesäilyvyys, siis Brix-arvoja paljon yli 60 - käytännössä jopa 71---, minkä johdosta säilöntäaineita ei tarvitse eikä myöskään jäähdytystä. Myös ovat suureen siirappi-väkevyyteen nähden kaikki hygienian asettamat vaatimukset täytetyt pätkinäkin varastointi- ja käyttöaikoina. Lähempiä yksityiskohtia uudesta menetelmästä ja siinä käytettävistä varastointi- ja annostelulaitteista on esitetty julkaisussa US-PS 3 25Θ 166, jossa on myös esitetty lähemmin annostelulaitteen ohjausta.

Tunnetuissa automaattisesti toimivissa juomien valmistuslaitteissa johdetaan karbonoitua vettä nousuputkea 25 myöten kuvion 2 11 6081 0 mukaisessa laitteessa ja siirappia nousuputkea 6 myöten kuvion 4 mukaisessa laitteessa sekä korotetussa paineessa sekoitus- ja annostelupäähän, jonka eräs suoritusmuoto on esitetty kaavamaisesti kuviossa 6.

Kuvion 6 mukaisessa sekoitus- ja annoste1upäässä H on kaksi toisistaan erillistä painejohtoa, jotka päättyvät välittömästi pään alla sekoitusvyöhykkeeseen, joka on muodoltaan sellainen, että siitä on ulostulokohdassa toisiaan vastaan kääntyvä siirapin suutin S' ja karbonoidun veden suutin S". Kuviossa esittämättömällä ohjauslaitteella varmistetaan se seikka, että vesi ja siirappi tulevat samanaikaisesti toisiaan vastaan suunnatuista suuttimista paineenalaisina siten, että toisiinsa kohdistuvat suihkut aikaansaavat voimakkaan turbulenssin ja vastaavasti hyvän sekoituksen. Voimakkaassa kiertoliikkeessä oleva juoma tulee annostelupään H alapuolelle sijoitettuun juoma-astiaan 35, jolloin suurehko-osa hiilihappoa haihtuu juomasta pois siten, että juoma-astian yläosassa 36 syntyy vaahtoa, mikä haihtuminen on esitetty nuolella. Koska juoma on jokatapauksessa voimakkaasti hiilidioksidipitoista, haihtuu alliksi tapahtuvan voimakkaan hiilidioksidin haihtumisen jälkeen vielä juomassa jäljelläkin oleva hiilidioksidikaasu, minkä johdosta juoma menettää nopeasti juomiskelpoisuutensa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä, joka voidaan toteuttaa laitteessa, joka on esitetty kuviossa 7-9, poistuu hiilidioksidipitoinen vesi, paineen samanaikaisesti alentuessa laitteessa 34, hieman kaltevan kourun 3Θ toisesta päästä. Vedessä mahdollisesti olevat suurehkot kuplat poistuvat paineen alentuessa ja voivat nousta ylös nuolen 38c suunnassa kourua myöten virtaavan veden pohjasta 38 ylöspäin. Numerolla 38d merkitty vedenvirtaus täyttää tiellään käytännöllisesti katsoen kourun koko sen pituudelta ja poistuu kohdassa 40 suhteellisen laajasta poistokohdasta siis käytännöllisesti katsoen ilman suihku- tai ruiskuvaikutusla, miä seikkaa esittää nuoli 40a juoma-astiaa 42 kohti. Tila 38a virtaavan veden yläpuolella on vapaassa paineentasausyhteydessä ympäröivään ilmakehään. Tämä merkitsee sitä, että ulosvirtaus-kohdan 40 seulamainen poistckkohta rajoittaa kourun hygieenisesti 12 6081 0 moitteettomalla tavalla ympäröivästä ilmakehästä. Välittömästi vesivirran 38d yläpuolella on säiliön 10 annostelulaitteen 13 u1osvirtausaukko erittäin väkevää siirappia varten. Siirapin sokeripitoisuus on niin suuri, että se on itsesäilyvää, minkä johdosta siirapin jäähdyttäminen säiliössä ei ole tarpeellista eikä toivottavaa. Siirappi tulee pienellä staattisella paineella annostelulaitteeseen 13 ja edelleen sen alaosassa olevasta virtausaukosta ulos, kuten kuviosta 8 numerolla 13a on näytetty.

Annosteltu siirappimäärä putoaa virtaavaan veteen ja suuren lämpötilaeron vaikutuksesta, joka vallitsee siirapin ja jäähdytetyn hiilihappopitoisen veden välillä, aikaansaa hiilihapon tietyn osan äkillisen vapautumisen, millä on kohdassa 39a olevassa siirapin sisääntulokohdassa räjähdyksenomainen vaikutus, minkä johdosta siirappi sekoittuu sen suuresta viskositeetista huolimatta lähes silmänräpäyksellisesti veteen ilman, että siirappi voisi kerrostua kourun 38 hieman kaltevalle pohjalle 38b. Samanaikaisesti nousee siirapin ja veden seoksen lämpötila jäähdytetyn veden lämpötilasta 0°-2°C valmiin juoman juomalämpötilaan noin 5°C. Koska vesi'on sen pienen lämpötilan takia kyllästetty hiilidioksidilla, aiheutuu lämpötilan noususta automaattisesti se, että osa hiilidioksidista vapautuu, koska sen liukenevuus on juoman suuremmissa lämpötiloissa vastaavasti pienempi. Veden ja makuaineiden tehokas ja tasainen sekoittuminen toisiinsa aiheuttaa lähes täydellisesti tietyn hiilidioksidimäärän vapautumisen.

Koska vesi on muutenkin erittäin hyvin hiilidioksidipitoiseksi tehty, ei synny mitään vaaraa siitä, että lämpötilan kohoamisen johdosta vapautuisi hiilidioksidia enemmän kuin tietty määrä. Tämä merkitsee sitä, että valmis juoma sisältää mahdollisimman suuren määrän siihen liuennutta hiilidioksidia, joka vastaa juoman juomislämpötilaa, siis suunnilleen lämpötilaa 5°C.

Koska sekoitettu juoma virtaa kourusta 30 kohdassa 49 suhteellisen suuren seulamaisen aukon kautta, syntyy ulosvirtauksessa vain vähäisessä määrin turbulenssia. Tämän johdosta vapautuu siis vain vähän hiilihappoa nesteen virratessa ulos. Koska juoma on lisäksi hienoky1lästetty hiilidioksidilla ja lähes tyydyttynyt, säilyttää se myös pitkähkönkin säilytysajan jälkeen erinomaisen laatunsa, mikä johtuu myös sen suhteellisen pienestä lämpötilasta. Suhteellisen pieni lämpötila on lisäksi seurauksena siirapissa olevan 13 6081 0 veden pienestä määrästä, minkä johdosta suhteellisen pieni määrä siirappia on sekoitettu karbonoituun ja jäähdytettyyn veteen.

Edellä mainitut arvot ovat luonnollisesti vain esimerkkejä, jotka ovat uuden menetelmän eräälle edulliselle suoritusmuodolle tyypillisiä. Kuviossa 7-9 esitetyt hiilihappopitoisen veden määrät ovat luonnollisesti näytetyt liian suuriksi, jotta keksinnöllinen ajatus olisi havainnollisempi. Joka tapauksessa on kuitenkin tarkoituksenmukaista että eri laitteiden järjestely ja ohjaus suositellaan sellaiseksi, että kourun 38 pohja 38b tulee aina olemaan ennen siirapin syöttöä ja sen jälkeen siira-pittoman veden peittämä, minkä johdosta varmistetaan se, että pohja tulee aina olemaan riittävästi määrin puhtaan veden huuh-telema. Kouru 38 on tämän johdosta käytännössä keksinnön mukaisen laitteen ainoa osa, jonka puhdistaminen on silloin tällöin tarpeellista. Tämän johdosta on kouru muodostettu sopi-vimmin läpinäkyväksi ja helposti poisotettavaksi. 8en lisäksi on kouru muodostettu edullisimmin sellaisesta aineesta, jonka lämmönjohtokyky on vähäinen minkä johdosta jäähdytetyn veden tullessa kosketuksiin sitä lämpimämmän kourun pohjan 38b kanssa, tapahtuu ainoastaan vähäistä veden lämpenemistä, minkä johdosta tapahtuu myöskin vain vähäistä hiilidioksidin poistumista. Jos kourun pohjalle kerrostuisi siirapin jäännöksiä, ei tällöin syntyisi mitään hygieenisiä vaikeuksia, koska siirappi on käytännöllisesti katsoen vedetön ja tämän johdosta myös säilyvä. Edellä selostetussa erittäin nopeassa eli räjähdysmäisessä hiilidioksidin vapautumisessa siirapin lisäyskohdassa 39a tulee esitettyjen lukuarvojen mukaisessa tilanteessa vapautumaan noin 10% imeytyneestä hiilidioksidikaasusta sekunnin murto-osassa ja vapautuminen rajoittuu lisäyskohtaan 39a.

Koska siirapin ja seoksen poistuminen tapahtuvat käytännössä paineettomasti, voivat kaikkien aukkojen ulosvirtauspoikkipinnat olla laajoja, minkä johdosta huolimatta paineettomasta sekoittumisesta ulosvirtaus tapahtuu nopeammin kuin paineenalaisena toimivissa järjestelmissä. Annostelua varten tarvittava juoman tilavuusmäärä on täten otettavissa laitteesta muutaman sekunnin pitoisena aikana.

Veden käsittelylaitteen eräs edullinen suoritusmuoto on esitetty u 60810 kuvioissa 10 ja 11 tähän käsittelylaitteeseen kuuluu painetta kestävä säiliö 50, jossa on vesimäärä 52. Säiliössä 50 olevan veden pinnan korkeustason pysyminen oikealla kohdalla varmistetaan kuviossa esittämättömän ohjauslaitteen korkeustasoanturin 72 avulla. Ohjauslaite ohjaa solenoidiventtii1iä 66, jonka kautta johdetaan paineenala is ta vettä johtoa 67 myöten säiliön päätilaan 51, Johtaminen tapahtuu paineenalaisena sillä tavalla, että johdettavaan veteen ei synny lainkaan turbulenssia. Tätä tarkoitusta varten päättyy täyttöputki 67 sumutuspäähän 66, jossa siihen johdettu vesi sumutetaan, jolloin sumu eli hienojakoinen suihku siirtyy veden pintaan. Säiliössä olevan veden 52 pieni lämpötila, joka on välillä 0° ja 2°C ja sopivimmin enintään 1°C, saadaan aikaan säiliössä 50 käyttämällä jäähdytyslaitfetta. Tämä on muodostettu ruuvimaiseksi höyrystinkierukaksi 54, jonka molemmat päät ovat liitetyt ulkopuoliseen jäähdytyskoneeseen.

Kuvioista on todettavissa, että lieriömäiseksi käämitty höyrystin-kierukka 54, joka ulottuu käytännöllisesti katsoen säiliössä olevan veden korkeuden koko alalle, on säiliön alaosassa jaettu kahteen samankeskiseen vyöhykkeeseen, jolloin vyöhyke 59 sijaitsee höyrystinkierukan sisäpuolella ja rengasmainen vyöhyke 58 sijaitsee höyrystinkierukan ulkopuolella. Tällä tavoin muotoiltujen kohtien merkitystä selostetaan lähemmin SBUraavassa.

Säiliön 50 sisällä vallitsee tietty paine. Tämä paine määräytyy siitä hiilidioksidikaasun paineesta, jota johdetaan sen sopivasta lähteestä solenoidiohjatun venttiilin 69 kautta säiliössä olevaan veteen 52. Tähän käytetään syöttöjohtoa 70, joka ulottuu lähelle säiliön pohjaa siitä olevassa vedessä ja jonka alapäässä on keraamista ainetta oleva syöttökohta 71 tai muu huokoinen kappale, jonka kautta hiilidioksidikaasu kuplii erittäin pieninä kuplina veteen 52. Tämä on oleellinen edellytys sille, että vesi tulee erittäin hyvin hiilidioksidin kyllästämäksi.

Sen estämiseksi, että säiliössä olevaan veteen kerääntyisi pienistä hiilidioksidikuplista muodostuneita' pilviä, jotkä toisaalta vaikuttaisivat soodaveden laatuun ja toisaalta aiheuttaisivat suurempikokoisten kuplien muodostumista ja tämän johdosta huomattavan suuria hiilidioksidin häviöitä vedestä, on keksinnön mukainen laite järjestetty siten, että säiliössä tapahtuu käy- 6081 0 tännöl1isesti katsoen laminaarinen ja hidas konvektiovirtaus pakotetulla tavalla. Tätä tarkoitusta varten on säiliön pohjan 60 alimpaan kohtaan laakeroitu roottori 61, joka imee vettä keskikohdalta ja sinkoaa sen säteen .suuntaisesti ulospäin pitkin ylöskohoavaa pohjaa. Esitetyssä esimerkissä tapahtuu käyttö u1kopuolisesti ja kosketuksettomasti ulkopuolelle pyörivästi laakeroidun magneettipyörän 63 välityksellä, jota moottori 62 käyttää, joten roottorin 61 pyöriminen tapahtuu magneettisesti.

Käsitelty vesi poistetaan putkea 64 myöten solenoidilla ohjatun venttiilin 65 kautta ja johdetaan sekoitusvyöhykkeeseen.

Kun säiliö on täytetty ja jäähdytyslaite otettu käyttöön, syntyy höyrystyskierukan 54 ympärille kasvava jääkerros, joka ensin täyttää vierekkäisten putkien kierteiden välisen tilan, minkä johdosta höyrystyskiBLTukka 54 yhdessä siihen muodostuneen jään kanssa aikaansaa säiliöön käytännöllisesti katsoen lieriömäisen erotusseinämän syntymisen, joka erottaa höyrystyskierukan 54 sisäpuolella olevan veden virtaamasta rengasvyöhykkeessä 5B olevan veden sekaan. Tämän johdosta veden konvektiovirtaus, joka on kuviossa 11 esitetty nuolilla 7B, rajoittuu säiliön sisemmässä osassa olevaan veteen. Virtaus leviää tällöin säiliön pohjan 60 päällitse ja sen jälkeen muodostuneen jääseinämän sisäpintaa pitkin ylöspäin ja säiliössä olevan veden yläosassa kääntvy tämä virtaus keskustaa kohti. Konvektiovirtauksella on useita tarkoituksia. Se estää toisaalta sen, että hiilidioksidi esiintyisi pilvimäisenä veden seassa. Lifeäksi varmistuu tällä tavoin veden tasainen jäähtyminen eli siis aikaansaadaan tietty sekoi-tusvaikutus. Konvektiovirtaus toimii kuitenkin samanaikaisesti myös jäähdytyskieruka1le 54 kasvavan jääseinämän kasvun ohjaamiseksi siten, että jääkerroksen 80 sisäänpäin kasvava jään pinta siirtää virtaavasta vedestä jatkuvasti lämpöä jääkerrokseen. 80 ja estää täten jääkerroksen kasvamisen säteen suuntaisesti sisäänpäin.

Koska vesi on ulommassa rengasmaisessa vyöhykkeessä 58 levossa, so. siinä ei tapahdu mitään konvektiovirtausta, voi tällöin rengasmaisessa tilassa oleva jää kasvaa säteensuuntaisesti ulospäin esteettömästä, minkä johdosta putkikierukan 54 ympärillä olevaan tilaan muodostuu paksuhko jääkerros 80b, kun taas putki-kierukan sisäpuolelle syntyy ainoastaan hyvin ohut jääkerros 80a. Tällä aikaansaadaan se etu, että paksu jääkerros 80b toimii 16 6081 0 kylmäkalorioiden varastona, kun taas putkikierukan 54 sisäpuolella on ainostaan ohut jääkerros, joka ei mainittavasti voi estää lämmön siirtoa vedestä putkikierukkaan.

Luonnollisesti täytyy energian säästämiseksi ja säiliön suojaamiseksi jääkerroksen kasvulta seurata tätä kasvua. Tähän käytetään sopivia tuntoelimiä 73 ja 74, jotka ovat kytketyt keskeiseen ohjauspiiriin. Tällöin voidaan myös itse höyrystinkie-rukka 54 valita yhdeksi elektrodiksi, joka muodostaa muiden elektrodien 73 ja 74 anturipiirin. Ulompi anturipiiri, jossa on elektrodi 73 estää sen, että jääkerros kasvaisi niin paksuksi, että se koskettaisi säiliön seinämää ja aiheuttaisi tällä tavoin haitallista painetta säiliön seinämää kohtaan. Sisempi anturipiiri, jossa on elektrodi 74, ohjaa yhdessä konvektiovirtauksen kanssa jääkerroksen ÖOa kasvua jäähdytyskierukan sisäpinnalla. Tällä tavoin aikaansaadaan veden suora ja erittäin tehokas jäähtyminen, jolloin vesi saa erittäin tasaisen, pienen lämpötilan. Huolimatta vedestä jäähdytyskierukkaan tapahtuvasta välittömästä lämmönsiirrosta liittyy tähän laitteeseen myös se etu, että jääkerros toimii ns. kylmyyden varastoijana. Laite toimii erittäin taloudellisesti ja sen vaatima tilan tarve on vain vähäinen. Laite ei käytännössä vaadi lainkaan huoltoa. Siinä syntynyt soodavesi on aina laadultaan tasaista ja erittäin hyvää ja sitä voidaan sekoittamatta siihen makuaineita käyttää suoraan juomana, jolloin sen CO^-pitoisuus on niin suuri, että sellaista ei ole voitu saavuttaa tähän mennessä.

Kuten edellä on mainittu, aikaansaadaan esillä olevan keksinnön avulla se mahdollisuus, että juomaa voidaan annostella suuren poikkipinnan omaavasta annosteluaukosta. Tällöin voidaan juoman homogenoitumista vielä sopivimmin edistää siten, että ulosvirtaus-aukkoon sijoitetaan sihti, jonka lävitse juoma virtaa ulos. Sihdin reikien koko riippuu ns. ulosvirtausaukon todellisesta suuruudesta. Se voidaan määrittää kokemusperäisesti seuraamalla ulos tulevan juoman homogenoitumisastetta.

Sihti estää myös vieraiden aineiden, hyönteisten ja sen tapaisten pääsyn ulosvirtausaukosta laitteen sisälle.

Koska automaattilaitteiden ohjausjärjestelmät ovat sinänsä tunnettuja ja koska niiden toimintatapa on alan ammattimiehelle selvä 17 6081 0 edellä esitetyn perusteella, voidaan tässä yhteydessä jättää ohjauspiirin esittäminen ja lähempi selostaminen suorittamatta.

Claims (2)

16 6081 0

1. Sekoituslaitteen käyttö juomien annostelulaitteessa, joka muodostuu jäähdytetyn perusnesteen varastosäiliöstä (26] ja ainakin yhdestä annostelulaitteella varustetusta säiliöstä (10) makuaineita varten, jonka säiliön (10) annosteluaukko on järjestetty hieman kaltevan sekoituskourun (38) yläpuolelle, jonka toiseen päähän on järjestetty perusnesteen 1isäysventtii1i (33) ja toiseen päähän seosjuoman poistokohta (40), karbonoidun veden ja siirapin sekoittamiseksi.

2. Menetelmä käytettäessä patenttivaatimuksen 1 mukaisesti sekoi-tuslaitetta, tunnettu siitä, että karbonoitua vettä, jonka lämpötila on lähellä jäätymispistettä, johdetaan samalla alentaen karbonoinnin aiheuttama korotettu paine ympäristön paineeseen sekoituskouruun 1isäysventtiiIin kautta, ja siirappia, jolla on korkeampi lämpötila kuin vedellä, sopivimmin suunnilleen ympäristön lämpötila, tiputetaan sekoituskouruun karbonoidun veden virtauksen rajoitetulle alueelle.