NL8005495A

NL8005495A - Werkwijze en inrichting voor het vergroten van het gas- gehalte van vloeistoffen.

Info

Publication number: NL8005495A
Application number: NL8005495A
Authority: NL
Original assignee: Cornelius App
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1981-04-07
Also published as: FR2466272A1; ATA473380A; CA1162476A; GB2059791B; ES495638A0; GB2059791A; DE2940407A1; IT8025113A0; ES8105933A1; JPS5658527A; IT1132913B; AT370287B

Description

VO 10^2

Betr.: Werkwijze en inrichting voor het vergroten van het gangehalte van vloeistoffen.

De uitvinding heeft "betrekking op een werkwijze voor het vergroten * van het gasgehalte van vloeistoffen, in het "bijzonder van het COg-gas- gehalte van water voor het "bereiden van dranken, waarbij de vloeistof wordt gekoeld en een krachtige aanraking van gas en vloeistof "bij de 5 toevoer van een van de twee media in het andere tot stand wordt gebracht, alsmede op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

In het bijzonder in de drankenindustrie worden dergelijke werkwijzen en inrichtingen toegepast voor z.g. frisdranken, die in de vorm van limonade. , vruchtensap, mineraalwater of alcoholische vloeistoffen 10 worden voorzien van een vergroot gehalte COg-gas teneinde deze vloeistoffen gewenste eigenschappen te geven, in het bijzonder om ze door vergroting van het koolzuurgehalte gezonder en verfrissender te maken. Voor het Vergroten van het gasgehalte van deze vloeistoffen zijn verschillende werkwijzen bekend.

15 Bij een van deze bekende werkwijzen wordt het water door een mondstuk gepompt en wordt in het gebied van het mondstuk gas toegevoerd, waardoor een krachtige aanraking van gas en vloeistof plaatsvindt. Bij een andere werkwijze wordt de vloeistof onder een hoge druk door een mondstuk in een z.g. koolzuur-inbrengende houder op een watervlak ge-20 sproeid, waarbij COg-gas in het water wordt gezogen. Andere werkwijzen werken bij het inspuiten van de vloeistof met verstuivingsmondstukken of wateraflooplichamen voor het vergroten van het in de koolzuur-inbrengende houder gevormde wateroppervlak. Tenslotte zijn werkwijzen bekend, waarbij COg-gas in een koolzuur-inbrengende houder onder het wa-25 teroppervlak door diffusielichamen wordt ingevoerd cm een groter raakvlak te bereiken tussen het gas en het water. Opdat de werkingsgraad van de menging wordt verhoogd is het bekend cm de vloeistof voor het inbrengen van koolzuur voor te koelen.

Al deze bekende werkwijzen hebben het beslissende nadeel, dat 30 met deze werkwijzen geen vergroting van het gehalte mogelijk is tot aan het bereiken van de verzadigingsgraad of de evenwichtsdruk. Dit betekent dat bij elk der bekende werkwijzen voor het inbrengen van koolzuur het niet in de vloeistof in oplossing gegane CC^-gas wordt verdicht, welk gas zich in de z.g. kopruimte van de koolzuur-inbrengende houder boven 35 de vloeistof spiegel bevindt.

8005495 -2-

De verhoging van de gasdruk in de kopruimte van de koolzuur-iribrengende houder veroorzaakt een verdere verslechtering van de werkingsgraad tijdens het ihbrengen van koolzuur als gevolg van het steeds kleiner wordende drukverschil tussen de waterinspuitdruk en de gasdruk. In 5 ongunstige gevallen kan de gasdruk oplopen tot de aanwezige waterinspuitdruk, waardoor geen water meer wordt toegevoerd aan de koolzuur-iribrengende houder. Op grond hiervan wordt hij de bekende werkwijzen en inrichtingen voor het voorkomen van een ongewenst hoge drukstijging, gas gecontroleerd aan de atmosfeer afgegeven, waarmee niet onaanzien-10 lijke verliezen zijn verbonden.

Voor het verbeteren van de werkingsgraad van het inbrengen van koolzuur moeten bij de bekende werkwijze derhalve hoge werkdrukken worden toegepast. Als gevolg van deze verhoogde druk ontstaan bij het vullen en legen van de koolzuur-inbrengende houder moeilijkheden, die in 15 het bijzonder worden gevormd, doordat door het hoge, door de kleppen te overbruggen drukverschil het openen en sluiten van de kleppen aanzienlijke drukgolven opwekt, waardoor de kleppen en de panpen sterk worden belast, waaruit vroegtijdige storingen in de werking van de inrichtingen voor het inbrengen van koolzuur ontstaan.

20 De uitvinding heeft tot doel on de nadelen van de bekende werkwijzen en inrichtingen op te heffen, en een sneller en sterker inbrengen van koolzuur in de vloeistof mogelijk te maken tot aan de evenwichtsdruk en bij een lagere inwendige druk van de houder.

Deze opgave wordt door de onderhavige werkwijze opgelost, 25 doordat een onafgebroken vermenging van gas en van koolzuur te voorziene vloeistof plaatsvindt door een de toevoer van de twee media overlappende, gesloten kringloop van een van de media. Voor dit doel kan volgens de uitvinding onafgebroken gas worden onttrekken aan het zich boven de vloeistof vormende gaskussen en onder de vloeistofspiegel in de 30 van koolzuur voorziene vloeistof worden gevoed of kan een gedeelte van de van koolzuur voorziene vloeistof onafgebroken worden verwijderd en teruggevoed in het zich boven de vloeistof vormende gaskussen.

Door deze uitvoering van de werkwijze wordt een gelijkmatige en krachtige vergroting van het gasgehalte van de vloeistof bereikt tot 35 aan een volledige gas absorber ing bij heb bereiken van de betreffende 80 05 49 5 4"~ r_ fc -3- evenwichtsdruk, zonder dat voor dit doel de werkdruk moet worden verhoogd. De lage werkdruk maakt niet alleen de toepassing mogelijt van eenvoudiger en goedkopere drukhouders, verhindingsleidingen en pcmp-aggregaten, maar verzekert hovendien een bedrijfszekere werking ondanks 5 een aanzienlijke stijging van de mate van vergroting van het gasgehalte.

De inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze heeft een de van koolzuur voorziene vloeistof opnemende drukhouder, die is voorzien van een koelinrichting en een isolatie en waarin een hoven de vloeistof-spiegel uitmondende invoerhuis voor de vloeistof, een onder de vloeistof-10 spiegel uitmondende gashuis alsmede een tot nahij de hodem zich uitstrekkende dampelhuis voor het verwijderen van de van koolzuur voorziene vloeistof, zijn aangebracht.

Bij de ene onderhavige uitvoeringsvorm van een dergelijke inrichting is op de zich hoven de vloeistofspiegel vormende en met gas ge-15 vulde kopruimte van de drukhouder de aanzuigstomp aangesloten van een gascirculatiepomp, waarvan de drukstomp is verbonden met de naar de gasbuis voerende gastoevoerleiding. Bij deze uitvoeringsvorm wordt onafgebroken gas onttrokken aan het zich hoven de vloeistof vormende gaskussen en onder de vloeistofspiegel in de van koolzuur voorziene 20 vloeistof gevoerd. De gascireulatiepcmp kan hierbij in de kopruimte van de drukhouder zijn aangehracht of in een huis, dat is verbonden met de kopruimte van de drukhouder, zodat een goedkope en bedrijfszekere gascirculatiepomp kan worden toegepast, omdat de pomp onafhankelijk van de drukhoogte van, de inrichting uitsluitend het zuivere transport-25 vermogen moet opbrengen voor het rondleiden van de gasstrocm. Bij een andere uitvoering van de onderhavige inrichting reikt een zuigstamp van een vloèistofcirculatiepomp in de vloeistofruimte van de drukhouder, van welke paap de drukstomp is verbonden met de in de kopruimte uitmondende en van een inspuitmondstuk voorziene invoerhuis. In dit 30 geval wordt onafgebroken een gedeelte van de van koolzuur voorziene vloeistof onttrokken en teruggevoerd in het zich boven de vloeistof vormende gaskussen teneinde de graad van vergroting van het gasgehalte te verhogen tot het bereiken van de evenwichtsdruk van de gas-absorbering.

35 In beide gevallen van de onderhavige uitvoering is het voordelig 8 0 0 5 4 θ' 5 -fc- cm het einde van de gasbuis te voorzien van een diffusielichaam, waardoor de verdeling van het in de vloeistof gevoerde gas wordt verbeterd en het hierbij vergrote oppervlak voor het vergroten van het gasgehalte wordt vergroot.

5 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een verticale doorsnede is van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting, en fig. 2 een overeenkomstige doorsnede is van een twee&uit-10 voeringsvorm.

Bij beide uitvoeringsvoarheelden heeft de inrichting een druk-houder 1, die bij voorkeur is gemaakt van wolframstaal en is voorzien van een in de tekening niet weergegeven veiligheidsklep. In de druk-houder 1 bevindt zich een verdampers lang 2 van een koelinrichting, waar-15 in een vloeibaar koelmiddel wordt verdampt, zodat de drukhouder 1 krachtig wordt gekoeld. Deze koeling wekt in het gebied van de verdamperslang 2 een z.g. ijsbank 3 op, die in de fig. 1 en 2 is aangeduid. Teneinde de warmteopneming van de drukhouder 1 van buiten te begrenzen, is de drukhouder 1 op zijn buitenzijde voorzien van een isolatie h.

20 De van een vergroot gasgehalte, bij voorkeur COg-gasgehalte te voorziene vloeistof wordt van een vloeistoftoevoerleiding 5 door een invoerbuis 6 in de drukhouder 1 gevoerd, waarbij de invoerbuis 6 bij voorkeur is voorzien van een inspuitmondstuk voor het verdelen van de vloeistof. Het inspuitmondstuk ondersteunt de vergroting van het gas-25 gehalte door vergroting van het vloeistof oppervlak. De vulhoogte van de vloeistof wordt gestuurd door een vlotter schakelaar 7, die de vloeistof spiegel binnen voorafbepaalde grenzen houdt. De maximale vloeistof stand is in de twee figuren aangegeven door een getrokken lijn, waarbij de minimale vloeistofstand is aangegeven door een streep-stip-30 pellijn. Op deze wijze ontstaat in de drukhouder 1 een vloeistof ruimte 8 en een kopruimte 9» die is gevuld met gas.

Het gas wordt vanuit een gastoevoerleiding 10, die b.v. onder tussenschakeling van een drukverlager is aangesloten op een gasfles, via een gasbuis 11 door middel van een diffusielichaam 12 in de vloei-35 stofruimte 8 gevoerd van de drukhouder 1. Dit diffusielichaam 12 verdeelt

V

80 0 5 49 5 -5- het gas in zeer fijne gasbellen, zodat de verdeling van het gas in de vloeistof wordt verbeterd en het oppervlak voor het opnemen van het gas in de vloeistof wordt vergroot.

Het onttrekken van de vloeistof met een vergroot gasgehalte vindt 5 plaats door een daapelbuis 13, die tot nabij de bodem van de drukhouder 1 reikt en via welke de vloeistof met een vergroot gasgehalte wordt toegevoerd aan een uitgangsleiding lU. Deze uitgangsleiding lU is verbonden met in de tekening niet weergegeven kleppen of tapkranen, waardoor de vloeistof met een vergroot gasgehalte op geregelde wijze kan worden 10 afgetapt.

De ijsbank 3 dient voor het opslaan van koude. De dikte van de ijsbank 3 wordt geregeld door een ijsbanktaster 15, die de koelinrich-ting overeenkomstig de ijsbahkdikte in- of uitschakelt.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 is op de zich boven de vloei-15 stof spiegel vormende en met gas gevulde kopruimte 9 van de drukhouder 1, de aanzuigstamp l6a aangesloten van een gascirculatiepomp 16, waarvan de. drukstamp l6b. is verbonden met de naar de gasbuis 11 leidende gastoevoer leiding 10. De gascirculatiepomp 16 kan met voordeel een mem-braanpcmp zijn, die wordt aangedreven door een trilmagneet. Een derge-20 lijke pomp bevat geen draaiende onderdelen, behoeft geen onderhoud en is zeer goedkoop. De gascirculatiepcmp 16 is aangebracht in een huis 17, dat in verbinding staat met de kopruimte 9 van de drukhouder 1, zodat het drukverschil tussen de aanzuigstamp l6a en de drukstomp l6b onafhankelijk van de werkdruk van de inrichting, uitsluitend overeenkomt 25 met het transportvermogen van de paap. Op deze wijze wordt de toepassing van de drukverhogende pompen vermeden, die niet alleen duur maar ook gevoelig voor storingen zijn.

Door het voortdurend verwijderen van gas uit het in de kopruimte 9 zich bevindende gaskussen van de drukhouder 1 door middel van de gas-30 circulatiepomp 16 en het voeren van dit gas in de vloeistofruimte 8 vindt een voortdurend vermengen plaats van gas en van koolzuur voorziene vloeistof in een gesloten kringloop van het gas, die het met tussenpozen toevoeren van de twee media overlapt. Hierdoor kan de mate van vergroting van het gasgehalte met weinig inspanning worden verhoogd tot aan 35 de evenwichtsdruk. Zo kan b.v. aan het waterleidingnet onttrokken water 80 0 5 49 5 -6- in af hank eli j khe i d van de druk van het inbrengen van koolzuur en in afhankelijkheid van de temperatuur de maximale hoeveelheid COg-gas in oplossing nemen. Bij een practisch voorbeeld bedraagt de druk van het inbrengen van koolzuur 1,8 bar. Bij een temperatuur van 0°C wordt hierbij 5 een te bereiken COg-volume verschaft van H,65 Vol. of 9,3 g/L.

Bij het tweede uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. 2 reikt in de vloeistofruimte 8 van de drukhouder 1 een zuigstcnrp 18a van een vloeistof circulatiepcmp 18, waarvan de drukstcmp 18b is verbanden met de in de kopruimte 9 uitmondende en van een inspuitmondstuk voorziene in-10 voerbuis 6. Door middel van deze vloeistofcireulatiepomp 18 wordt voortdurend een gedeelte van de van koolzuur voorziene vloeistof uit de drukhouder 1 verwijderd en teruggevoerd in het zich boven de vloeistof vormende gaskussen, waardoor de vloeistof wordt onderworpen aan een voortdurende vermenging met gas. Ook bij deze uitvoeringsvorm ont-15 staat zodoende _een gesloten kringloop van het ene medium, t.w. de van koolzuur voorziene vloeistof, die de met tussenpozen plaatsvindende toevoer van gas en vloeistof overlapt en leidt tot een beslissende verhoging van de graad van de vergroting van de gasopname in de vloeistof.

. 8005495

Claims

1. Werkwijze voor het vergroten van het gasgehalte van vloeistof, in het "bijzonder van het COg-gasgehalte in water voor het vervaardigen van dranken, waarbij de vloeistof wordt gekoeld en een krachtige aanraking van gas en vloeistof bij de toevoer van het ene van de twee media in 5 het andere tot stand wordt gebracht, met het kenmerk, dat een voortdurend vermengen van gas en van gas voorziene vloeistof plaatsvindt door een de toevoer van de twee media overlappende, gesloten kringloop van een van de twee media.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voortdurend 10 gas wordt onttrokken aan het zich boven de vloeistof vormende gaskussen en onder de vloeistofspiegel wordt gevoerd in de vloeistof met een vergroot gasgehalte.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een gedeelte van de vloeistof met een vergroot gasgehalte voortdurend wordt ver- 15 wijderd en teruggevoerd in het zich boven de vloeistof vormende gaskussen. • 1*. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies 1 en 2, voorzien van een de vloeistof met een vergroot gasgehalte opnemende drukhouder, die is voorzien van een koelinrichting en een isolatie, en waarin een boven de vloeistofspiegel uitmondende in-20 voerbuis voor vloeistof, een onder de vloeistofspiegel uitmondende gasbuis, alsmede een tot nabij de bodem reikende dampelbuis voor het verwijderen van de vloeistof met een vergroot gasgehalte, zijn aangebracht, met het kenmerk, dat pp de zich boven de vloeistofspiegel vormende en met gas gevulde kopruimte (9) van de drukhouder (l) de aanzuig-25 staap (l6a) is aangesloten van een gascirculatiepamp (l6), waarvan de drukstanp (l6b) is verbonden met de naar de gasbuis (ll) voerende gastoevoer leiding (10).

5- Inrichting volgens conclusie H, met het kenmerk, dat de gascir-culatiepcmp (l6) is aangebracht in de kopruimte (9) van de drukhouder (l). 30 6. Inrichting volgens conclusie met het kenmerk, dat de gascir- culatiepcmp (l6) is aangebracht in een huis (1T)» dat is verbonden met de kopruimte (9) van de drukhouder (l).

7. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies 1 en 3» voorzien van een de vloeistof met vergroot gasgehalte 35 opnemende drukhouder, die is voorzien van een koelinrichting en een 80 05 49 5 -8- «» isolatie, en waarin een boven de vloeistofspiegel eindigende invoerbuis voor de vloeistof, een onder de vloeistofspiegel uitmondende gasbuis alsmede een tot nabij de bodem reikende daapelbuis voor bet verwijderen van de vloeistof met vergroot gasgehalte, zijn aangebracht, met het 5 kenmerk, dat in de vloeistofruimte (8) van de drukhouder (l) een zuig-stcmp (l8a) reikt van een vloeistofcirculatiepomp (l8), waarvan de druk-stcmp (18b) is verbonden met de in de kopruimte (9) uitmondende en van een inspuitmondstuk voorziene invoerbuis (6).

8. Inrichting volgens een der conclusies U—T» met het kenmerk, dat 10 het einde van de gasbuis (ll) is voorzien van een diffusielichaam (12). 80 05 49 5