NL1002964C2 - Container voor vloeistof met zelfgenererend druksysteem. - Google Patents

Description

Titel: Container voor vloeistof met zelfgenererend druksysteem

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een container met een zelfgenererend druksysteem, voor het onder druk afvoeren van een vloeibaar materiaal uit een verpakking. Het afvoeren of tappen van vloeibare materialen uit een 5 verpakking vindt op grote schaal plaats. Te denken valt bijvoorbeeld aan het tappen van bier of frisdrank, maar ook aan materialen die een hogere viscositeit bezitten, zoals diverse sauzen, mayonaise-achtige samenstellingen, mosterd of zelfs gelei en pindakaas, maar ook vloeibare 10 reinigingsmiddelen.

Met name voor de toepassing in huishoudens bestaat behoefte aan systemen, waarbij geen ingewikkelde maatregelen nodig zijn voor het verkrijgen van de vereiste druk. Bij het tappen van bier is het bijvoorbeeld meestal nodig gebruik te 15 maken van een CO2-patroon, dat in of aan de verpakking aangebracht moet worden. Dit wordt door veel gebruikers als moeilijk ervaren, terwijl vereenvoudigde systemen met een in de verpakking geïncorporeerd CC>2-patroon storingsgevoelig zijn.

Bij drukgeneratiesystemen waarbij CO2 direkt in 20 contact is met bier is het moeilijk de bierkwaliteit (CO2-gehalte) te controleren.

Er zijn reeds talrijke onderzoekingen gedaan naar systemen, waarbij zich in de verpakking een expandeerbare ruimte bevindt, die bij verlaging van de uitwendige druk op de 25 verpakking expandeert en de druk in de verpakking weer op de gewenste waarde brengt. Dergelijke systemen zijn er op gebaseerd, dat bij verlaging van de externe druk twee of meer chemicaliën die met elkaar kunnen reageren onder vorming van een gasvormig reactieprodukt, met elkaar in contact komen.

1002964 2

Het voordeel van dergelijke systemen is, dat er geen vrije gasruimte boven het bier is, zodat het C02~gehalte van het bier constant blijft, tenminste zolang de druk van het systeem hoger is dan de evenwichtsdruk bij bier.

5 Reeds in het Amerikaanse octrooischrift 3.718.236 wordt een systeem beschreven waarbij natriumbicarbonaat en citroenzuur ondergebracht zijn in aparte compartimenten van een verzegelde, zakachtige structuur. Door verlaging van de externe druk worden wanden tussen beide compartimenten 10 geopend, zodat het natriumbicarbonaat en het citroenzuur met elkaar in contact komen en gasvormig CO2 genereren. Door het volume van het gas neemt de druk weer toe. Een juiste combinatie van hoeveelheden, concentraties en structuur van de zak maken het dan mogelijk de druk weer op de oorspronkelijke 15 waarde te brengen.

Variaties op dit systeem zijn bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.923.095 en 5.333.763, evenals in EP-A 113.787.

Deze systemen hebben allemaal het nadeel, dat de 20 druk trapsgewijs gegenereerd wordt. Omdat de werking gebaseerd is op het loslaten van lasnaden, bestaat tevens het gevaar, dat naden voortijdig loslaten, bijvoorbeeld door veroudering.

Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een alternatief, verbeterd systeem van het hierboven beschreven 25 type.

De uitvinding betreft een container voor vloeistof met zelfgenererend druksysteem op basis van twee of meer reactieve chemicaliën die bij reactie met elkaar een gas produceren, omvattende een houder die geheel of gedeeltelijk 30 gevuld is met een vloeistof in ten minste één eerste compartiment, welke houder voorzien is van een afsluitbare afvoer voor genoemde vloeistof, waarbij zich in de houder een flexibel, expandeerbaar, drukgenererend, tweede compartiment bevindt, en waarbij tussen het eerste en het tweede 35 compartiment geen vloeistof- en gastransport kan plaatsvinden, welk tweede compartiment voorzien is van ten minste één eerste ruimte met daarin opgenomen een eerste reactief chemicalie, en 1 0 0 2 9' ' 3 ten minste één tweede ruimte met daarin opgenomen een tweede reactief chemicalie, waarbij genoemde eerste ruimte en genoemde tweede ruimte voorzien zijn van middelen voor het transport van gas van genoemde eerste ruimte naar genoemde 5 tweede ruimte en van middelen voor het transport van vloeistof van genoemde tweede ruimte naar genoemde eerste ruimte, waarbij genoemde middelen functioneren onder invloed van een drukverschil tussen genoemde eerste en tweede ruimte.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een 10 kunststof verpakking van een flexibel, expandeerbaar materiaal, geschikt voor toepassing in een dergelijke container, in welke verpakking een eerste reactief chemicalie opgenomen is, en welke verpakking ten minste één afzonderlijke ruimte bevat, met daarin opgenomen een tweede reactief 15 chemicalie, waarbij genoemde afzonderlijke ruimte voorzien is van middelen voor het transport van gas vanuit de verpakking naar genoemde afzonderlijke ruimte en van middelen voor het transport van vloeistof van genoemde afzonderlijke ruimte naar de verpakking, waarbij genoemde middelen functioneren onder 20 invloed van een drukverschil tussen genoemde eerste en tweede ruimte.

De uitvinding is gebaseerd op het principe, dat de druk in de container geregeld wordt door het genereren van een gas in het tweede compartiment, zodra de druk in het eerste 25 compartiment, door het afvoeren van vloeistof, daalt. Als de druk in de container, en dus in de eerste ruimte daalt, zal het systeem door het drukverschil dat tussen de eerste en de tweede ruimte ontstaan is, een hoeveelheid reactief chemicalie (zuur) in contact brengen met het andere chemicalie (base of 30 zout). Daarbij daalt de druk in de ruimte waarin zich het eerste chemicalie bevindt, tot een waarde overeenkomend met de druk in het systeem. Doordat echter het gevormde gas weer druk genereert, stijgt de druk in de houder weer, bij voorkeur tot de oorspronkelijke waarde. Dit heeft dan weer tot gevolg, dat 35 er een lagere druk is in de ruimte met het zuur. Dit wordt echter direct weer gecompenseerd, zodat kort na het tappen de druk in het gehele systeem weer gelijk is. Zodra opnieuw een

1 0 0 2 S 6 A

4 hoeveelheid vloeistof afgetapt wordt, herhaalt dit proces zich.

De chemicaliën die men toepast worden gekozen op grond van het criterium, dat als deze in contact met elkaar 5 komen een gas gevormd wordt. In de praktijk betekent dit vrijwel altijd, dat één van de chemicaliën een carbonaat-groep bevat, zoals soda, natrium-, calcium- of kaliumbicarbonaat en dergelijke. In verband met de gewenste reactie snelheid past men bij voorkeur een waterige oplossing toe. Gebleken is 10 namelijk, dat de toepassing van vaste stof, hoewel interessant vanuit doseringsoogpunt, een vertraging van de werking van het systeem geeft. Met name bij systemen waarmee vrij snel achter elkaar getapt moet kunnen worden is dat een nadeel.

De andere component is een veelal een zure 15 verbinding. Hoewel anorganische zuren, zoals zoutzuur, zwavelzuur en salpeterzuur, of zure zouten zoals NH4CI, in verdunde oplossing niet uitgesloten zijn, heeft het vooral bij toepassing voor voedingsmiddelen de voorkeur gebruik te maken van organische zuren. Voorbeelden zijn mierezuur, azijnzuur, 20 oxaalzuur en citroenzuur. Monofunctionele zuren zoals azijnzuur hebben de voorkeur. Weliswaar is citroenzuur ook bruikbaar, maar gebleken is, dat met azijnzuur de responstijd en de evenwichtsdruk gemakkelijk zijn in te stellen, terwijl zuren zoals citroenzuur en oxaalzuur nareageren, met als 25 nadeel, dat ofwel de responstijd van het systeem te lang wordt, of de einddruk ongewenst hoog kan worden. Ook deze component past men liefst in vloeibare vorm, dat wil zeggen in waterige oplossing, toe.

De indeling in compartimenten van de container kan 30 op velerlei wijzen geschieden. Van belang is in de eerste plaats, dat het compartiment waarin zich de vloeistof bevindt, voorzien is van een mogelijkheid om de vloeistof af te tappen. Verder dienen de twee compartimenten van elkaar gescheiden te zijn door een in hoofdzaak vloeistof- en gasdichte 35 afscheiding. Deze afscheiding moet flexibel zijn en in staat zijn de volumeafname van de vloeibare fase te compenseren, zodat de gewenste druk gehandhaafd kan worden. In het algemeen 1002964 5 voldoen kunststof-films aan deze eis, hoewel een zuigersysteem ook mogelijk is.

Bij toepassing van een kunststof voor de afscheiding zijn diverse mogelijkheden om de twee compartimenten te 5 creëren. Men kan een voldoende flexibele en/of rekbare kunststoffilm aanbrengen aan een wand, bodem of deksel van de container, zodat daarmee een deel van de container afgesloten wordt. Het heeft echter de voorkeur een losse flexibele gas-en vloeistof-dichte, expandeerbare kunststof zak voorzien van 10 de vereiste tweede ruimte toe te passen. Het voordeel daarvan is, dat geen aparte handelingen aan de container zelf vereist worden. Men kan de losse zak eenvoudig in de container brengen, deze vullen en vervolgens op de gewenste begindruk brengen.

15 Geschikte kunststoffen voor het vervaardigen van de afscheiding of de zak, zijn de diverse kunststoffolies, die voldoende gas-impermeabel zijn, bij voorkeur door warmte lasbaar zijn en geschikt zijn voor toepassing in contact met voedingsmiddelen (voor zover de toepassing voedingsmiddelen 20 betreft). Voorbeelden van geschikte materialen zijn de diverse poly-olefine materialen, zoals polyetheen en polypropeen, of copolymeren daarvan. Een belangrijke groep geschikte materialen wordt gevormd door de laminaten, waarbij twee of meer lagen kunststof tot één folie verwerkt zijn, welke 25 laminaten vaak bijzonder interessante eigenschappen bezitten.

Het tweede compartiment, zoals hierin gedefinieerd, is bij voorkeur zo geconstrueerd, dat het maximale volume ervan ten minste gelijk is aan het totale volume van de container. Dit is van belang om te waarborgen, dat zoveel 30 mogelijk vloeistof uit de container verwijderd kan worden.

In het tweede compartiment bevindt zich één van de chemicaliën, bij voorkeur een base of een zout in de vorm van een waterige oplossing. Het andere chemicalie bevindt zich in een aparte ruimte binnen het tweede compartiment.

35 Bij de constructie van de tweede ruimte in het tweede compartiment, dat wil zeggen de ruimte waarin zich één van de chemicaliën bevindt, is het van belang dat het 1002964 6 chemicalie gemakkelijk en gedoseerd uit de ruimte afgevoerd kan worden, en snel en goed in contact komt met het eerste chemicalie. Ook om die reden heeft het de voorkeur gebruik te maken van een vloeibare vorm van het chemicalie.

5 Bij voorkeur wordt de tweede ruimte gevormd door een in hoofdzaak niet flexibele kamer die zich geheel in het tweede compartiment bevindt, waarbij de tweede ruimte voorzien is van een één-weg ventiel of klep voor het doorlaten van een vloeistof vanuit de tweede ruimte naar de eerste ruimte, welk 10 ventiel geopend wordt als de druk in de eerste ruimte lager wordt dan de druk in de tweede ruimte, waarbij de tweede ruimte voorzien is van een ventiel voor het doorlaten van gas vanuit de eerste ruimte naar de tweede ruimte, welk ventiel geopend wordt als de druk in de eerste ruimte hoger wordt dan 15 de druk in de tweede ruimte.

In de evenwichtstoestand, dat wil zeggen als de druk in beide ruimtes gelijk is zijn genoemde ventielen gesloten.

In plaats van een vloeistofventiel kan men ook gebruik maken van een ander systeem zoals een capillair of een 20 klep, waarbij slechts van belang is, dat onder invloed van een optredend drukverschil een hoeveelheid chemicalie gedoseerd wordt. In plaats van een gasventiel kan men ook andere middelen toepassen, zoals een capillair of een klep.

De uitvinding wordt thans toegelicht aan de hand van 25 een tekening, waarin in figuur 1 een uitvoeringsvorm getoond wordt van een 'tweede ruimte', dat wil zeggen de ruimte waarin zich één van de chemicaliën bevindt, waarin in figuur 2 een uitvoeringsvorm van het flexibele, expandeerbare tweede compartiment getoond wordt, en waarin in figuur 3 het totale 30 systeem getoond wordt.

In figuur 1 wordt een kunststof houder 1 getoond, welke fungeert als 'zuurkamer' of tweede ruimte, met daarin opgenomen een oplossing van een verbinding die kan reageren met een andere verbinding onder normale condities van 35 temperatuur en druk, dat wil zeggen drukken tot maximaal 10 bar en temperaturen van 0 tot ca 35°C. De houder is voorzien van een tweetal één-weg ventielen 2 en 3. In de houder bevindt 1 0 0 2 9 P * 7 zich het chemicalie 4, in dit geval een waterige oplossing van een zuur. Boven de oplossing is een vrije ruimte 5. Tenslotte is de houder nog voorzien van een korf 5, welke tot doel heeft te voorkomen dat het één-weg ventiel 3 afgesloten raakt, 5 bijvoorbeeld door de flexibele wand van het drukgenererende compartiment.

In figuur 2 wordt de zuurkamer van figuur 1 in een flexibele expandeerbare ruimte getoond. De zuurkamer, hier aangeduid als 10, bevindt zich in een ruimte 11, gevormd door 10 een flexibele, kunststof zak 12. In deze zak bevindt zich tevens het andere chemicalie 13, in dit geval een waterige bicarbonaat-oplossing.

Figuur 3 toont tenslotte een container 20, die gevuld is met vloeistof 21, in welke vloeistof het systeem 22 15 van figuur 2 aanwezig is. De container is voorzien van één of meer kleppen 23, waarmee via leiding 24 de vloeistof getapt kan worden. Opgemerkt wordt, dat in deze figuur een voorkeursuitvoeringsvorm beschreven wordt, waarbij het drukgenererende systeem zich geheel in de container 20 20 bevindt. Het is echter ook mogelijk, dat een deel van het systeem aan de buitenzijde van de container aangebracht is. Daarbij wordt met name gedacht aan de 'zuurkamer' of tweede ruimte.

De toepassing van het systeem wordt hierna 25 beschreven aan de hand van de figuren.

Bij het begin van het gebruik is de container 20 gevuld met een vloeistof en een flexibele expandeerbare ruimte als beschreven in figuur 2. Het systeem is op druk en de druk is gelijk in alle ruimtes. Als men vloeistof uit de container 30 tapt, wordt het volume van de vloeistof 21 kleiner en krijgt 11 de ruimte om te expanderen. Hierdoor verlaagt de druk in 11 en ontstaat er een drukverschil tussen 5 en 11. Omdat de druk in ruimte 5 hoger is, zal er vloeistof 4 via één-weg ventiel 3 naar buiten stromen. Het zuur 4 zal reageren met de 35 bicarbonaatoplossing 13 onder vorming van gasvormig CO2 onder stijging van de druk. Op het moment, dat de druk in ruimtes 11 10029*4 8 en 21 gelijk is zal er geen zuur meer door het ventiel 3 stromen.

De druk in 5 is dan nog lager dan in de ruimtes 11 en 21. Door de werking van ventiel 2 zal echter gas naar 5 ruimte 5 stromen, totdat de druk daar weer gelijk is aan de druk in zowel ruimte 11 als ruimte 21.

VOORBEELD

10 Uit een container zoals hierboven beschreven, gevuld met 5 liter water onder een druk van 1,5 bar en een flexibel drukgenererend systeem op basis van 50 % azijnzuur in water en natriumbicarbonaat tapte men variabele hoeveelheden vloeistof (150-400 ml). In figuur 4 zijn de resultaten van het verloop 15 van de druk in het systeem met de tijd weergegeven.

1 0 0 2 5 6 A

Claims (15)

1. Container voor vloeistof met zelfgenererend druksysteem op basis van twee of meer reactieve chemicaliën die bij reactie met elkaar een gas produceren, omvattende een houder die geheel of gedeeltelijk gevuld is met een vloeistof 5 in ten minste één eerste compartiment, welke houder voorzien is van een afsluitbare afvoer voor genoemde vloeistof, waarbij zich in de houder een flexibel, expandeerbaar, drukgenererend, tweede compartiment bevindt, en waarbij tussen het eerste en het tweede compartiment geen vloeistof- en gastransport kan 10 plaatsvinden, welk tweede compartiment voorzien is van ten minste één eerste ruimte met daarin opgenomen een eerste reactief chemicalie, en ten minste één tweede ruimte met daarin opgenomen een tweede reactief chemicalie, waarbij genoemde eerste ruimte en genoemde tweede ruimte voorzien zijn 15 van middelen voor het transport van gas van genoemde eerste ruimte naar genoemde tweede ruimte en van middelen voor het transport van vloeistof van genoemde tweede ruimte naar genoemde eerste ruimte, waarbij genoemde middelen functioneren onder invloed van een drukverschil tussen genoemde eerste en 20 tweede ruimte.

2. Container volgens conclusie 1, waarbij het tweede compartiment gevormd wordt door een flexibele gas- en vloeistof-dichte, expandeerbare kunststof zak.

3. Container volgens conclusie 1 of 2, waarbij het 25 maximale volume van het tweede compartiment ten minste gelijk is aan het totale volume van de houder.

4. Container volgens conclusie 1-3, waarbij de tweede ruimte gevormd wordt door een in hoofdzaak niet flexibele kamer die zich geheel in het tweede compartiment bevindt. 100296^

5. Container volgens conclusie 1-4, waarbij de tweede ruimte voorzien is van een ventiel voor het doorlaten van een vloeistof vanuit de tweede ruimte naar de eerste ruimte, welk ventiel geopend wordt als de druk in de eerste ruimte lager 5 wordt dan de druk in de tweede ruimte.

6. Container volgens conclusie 1-5, waarbij de tweede ruimte voorzien is van een ventiel voor het doorlaten van gas vanuit de eerste ruimte naar de tweede ruimte, welk ventiel geopend wordt als de druk in de eerste ruimte hoger wordt dan 10 de druk in de tweede ruimte.

7. Container volgens conclusie 5 of 6, waarbij genoemde ventielen gesloten zijn als de druk in beide ruimtes in evenwicht zijn.

8. Container volgens conclusie 1-7, waarbij genoemde 15 reactieve chemicaliën gevormd worden door een combinatie van een zuur en een zout, een zuur en een base of een zout en een base, welke chemicaliën van elkaar gescheiden in de twee ruimtes aanwezig zijn.

9. Container volgens conclusie 8, waarbij het 20 chemicalie in de eerste ruimte een base of een zout is, die bij reactie met een zuur een gas genereert, danwel een zuur of een zout is, die bij reactie met een base een gas genereert.

10. Container volgens conclusie 8 of 9, waarbij een natriumbicarbonaat oplossing als base gebruikt wordt.

11. Container volgens conclusie 8-10, waarbij het zuur azijnzuur of citroenzuur is.

12. Container volgens conclusie 1-11, waarbij de vloeistof bier, alcohol-arm bier, alcohol-vrij bier, frisdrank, saus, mayonaise, of een pasteus materiaal is.

13. Container volgens conclusie 1-12, waarbij de chemicaliën geschikt zijn voor contact met voedingsmiddelen.

14. Kunststof verpakking van een flexibel, expandeerbaar materiaal, geschikt voor toepassing in een container volgens conclusie 1-13, in welke verpakking een eerste reactief 35 chemicalie opgenomen is, en welke verpakking ten minste één afzonderlijke ruimte bevat, met daarin opgenomen een tweede reactief chemicalie, waarbij genoemde afzonderlijke ruimte 1002964 voorzien is van middelen voor het transport van gas vanuit de verpakking naar genoemde afzonderlijke ruimte en van middelen voor het transport van vloeistof van genoemde afzonderlijke ruimte naar de verpakking, waarbij genoemde middelen 5 functioneren onder invloed van een drukverschil tussen genoemde eerste en tweede ruimte.

15. Werkwijze voor het tappen van een vloeibaar materiaal uit een container onder toepassing van een container volgens conclusie 1-13. 1 0 0 2 9 f '