WO1994005591A1

WO1994005591A1 - Vorrichtung zum bereiten und ausgeben von erfrischungsgetränken

Info

Publication number: WO1994005591A1
Application number: PCT/EP1993/002280
Authority: WO
Inventors: Raimond Gatter
Original assignee: Bosch-Siemens Hausgeräte Gmbh; The Coca-Cola Company
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1994-03-17
Also published as: AU4952793A; ZA936292B; JPH07503221A; DE4228775A1; CA2122056C; US5413742A; EP0609424A1; EP0609424B1; CA2122056A1; JP3490440B2; ATE174003T1; DE59309186D1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von CO2-haltigen Erfrischungsgetränken durch Zumischung eines entsprechenden Getränkekonzentrats zu in einem gekühlten Vorratsbehälter aufbereiteten karbonisierten Wasser wird die Möglichkeit zum Bereiten und Ausgeben von CO2-freien Erfrischungsgetränken dadurch geschaffen, dass der Druckpumpe zur Befüllung des Vorratsbehälters ein Abzweigsystem (24) nachgeordnet ist, über welches wahlweise alternierend Wasser über den karbonisierenden Vorratsbehälter oder über einen Wärmetauscher zum Mischbereich mit dem Getränkekonzentrat geführt, wobei der Wärmetauscher mehrseitig vom Vorratsbehälter aus beaufschlagt ist.

Description

Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsgetränken

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsgetränken, wobei eines aus einer Mehrzahl von Getränkekonzentraten und ge¬ kühltes, mit CO -Gas angereichertes Wasser zum jeweils ge-

2 wünschten Getränk im vorgegebenen Mischungsverhältnis zusam¬ mengeführt werden und wobei das Wasser mit CO -Gas in einem über ein wasserbedarfsabhängig gesteuertes Ventil und eine Druckpumpe mit Wasser nachfüllbar, gekühlten Vorratsbehälter aufbereitet wird.

Es ist möglich und bekannt, Erfrischungsgetränke unmittelbar vor dem Gebrauch auf Wunsch eines Interessenten zu bereiten und auszugeben, und zwar beispielsweise durch Zumischen ei¬ nes aus einer Mehrzahl von Getränkekonzentraten ausgewählten Getränkekonzentrats zu einer sogenannten Grundflüssigkeit, wie Sodawasser. Dieses Sodawasser wird zweckmäßigerweise auch an Ort und Stelle aus Wasser und CO -Gas erstellt, und

2 zwar in einem gekühlten Vorratsbehälter, einem sogenannten

Karbonisator. Diesem Karbonisator wird normales Wasser in

Trinkqualität entweder aus der Leitung eines Wasserversor-

ERSAΓZBLATT gungssystems oder einem Vorratsbehälter unter ausreichendem Druck zugeführt, wobei das zugeführte Wasser selbst unter Druck stehen kann, oder aber durch eine Druckpumpe aus¬ schließlich oder zusätzlich in den Karbonisator gefördert wird. Eine Rückschlagventilanordnung verhindert einen Gegen¬ fluß. Außerdem wird dem Karbonisator CO -Gas zugeführt, und zwar aus einem CO -Gas-Vorratsbehälter über ein Druckminder-

2 Regelventil, so daß im Karbonisator ein Druck von beispiels¬ weise ca. 4 Bar aufgebaut ist. Durch verschiedene Maßnahmen wird die Karbonisierung des Wassers im Karbonisator mit dem zugeführten CO -Gas durchgeführt bzw. unterstützt, wobei

2 sich der Einsatz von im Karbonisator angeordneten Umwälzpum¬ pen bewährt hat. Diese saugen aus dem mit CO -Gas gefüllten Kopfbereich des Karbonisators diese CO -Gas an und führen dieses in das in Bewegung, insbesondere in Drehung versetzte Wasser ein. Die Kühlung des Karbonisators dient zum einen der Verbesserung der Karbonisierung und zum anderen als Vor¬ aussetzung, daß das endgültig bereitete und ausgegebene Ge¬ tränk die gewünscht niedrige und im wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühlung des Karbonisators erfolgt zweckmäßigerweise über ein Külsystem, das in der Lage ist, im Bereich der Seitenwandungen des Karbonisators einen Eis¬ mantel aufzubauen, welcher sich durch das umgewälzte Wasser sich einigermaßen gleich stark ausbildet. Dadurch kann "Käl¬ tekapazität" gespeichert werden und das Kühlsystem braucht nicht extrem leistungsstark ausgelegt werden, wie dies bei Durchflußkühlung notwendig wäre.

Wird- die Ausgabe eines frisch bereiteten Erfrischungsge¬ tränks gewünscht, so wird in einer an den Bodenbereich des Karbonisators anschließenden Leitung ein Absperrventil ge¬ öffnet und das gekühlte, karbonisierte Wasser über ein

ERSATZBLATT Durchflußmengen-Regelventil dosiert einem Mischbereich zuge¬ führt, dem auch die entsprechend dosierte Menge eines ge¬ wünschten Getränkekonzentrats zugeführt wird. Um eine Aus¬ wahlmöglichkeit zwischen mehreren Konzentraten zu eröffnen, kann das karbonisierte Wasser an die Ausgabestelle für das einzelne Konzentrat individuell herangeführt oder beispiels¬ weise über eine sogenannte Mischrinne an allen Ausgabestel¬ len nacheinander vorbeigeführt werden. Das Zusammenführen unterschiedlicher Konzentrate an ein und dieselbe Mischstel¬ le ist etwas problematischer.

Es wäre nunmehr wünschenswert, neben Erfrischungsgetränken mit CO -Gehalt auch Erfrischungsgetränke ohne CO -Gehalt be-

2 2 reiten und ausgeben zu können. Damit das Erfrischungsgetränk auch tatsächlich erfrischt und auch schmackhaft ist, sollte dieses auch mit entsprechender Temperatur zur Verfügung ste¬ hen. Als Voraussetzung dafür könnte neben dem gekühlten Kar¬ bonisator ein gleichartiger Vorratsbehälter zur Verfügung gestellt werden, welcher sich vom Karbonisator nur dadurch unterscheidet, daß ihm kein CO -Gas zugeführt wird. Um an- sonsten die Anforderungen an den Karbonisator zu erfüllen, ist ein gleichartiges Kühlsystem und eine gleichartige Um¬ wälzpumpe notwendig, zumindest aber sehr wünschenswert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zum Bereitstellen und Ausgeben von CO -haltigen

Erfrischungsgetränken bezüglich ihres Anwendungsbereichs zu erweitern und zwar um die Möglichkeit, CO -freie Erfri-

2 schungsgetränke bereiten und ausgeben zu können.

Eine Vorrichtung, die diesen Anforderungen entspricht, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Druckpumpe

ERSATZBLATT zur Befüllung des Vorratsbehälters ein Abzweigsystem nachge¬ ordnet ist, über welches wahlweise alternierend Wasser über den Vorratsbehälter, in welchem das Wasser mit CO -Gas ange-

2 reichert wird, oder über eine durch einen Wärmetauscher ge¬ führten Bypaß in den Bereich nahe dem Mischbereich mit dem Getränkekonzentrat geführt wird, und daß der Wärmetauscher pri ärseitig mit dem Vorratsbehälter und/oder dessen Inhalt gut wärmeleitend gekoppelt ist.

Durch eine Vorrichtung mit diesen erfindungsgemäßen Maßnah¬ men ist ein sogenannter Getränkeautomat für Postmixgetränke in seiner Nutzbarkeit dahingehend erweiterbar, daß bei annä¬ hernd gleichartiger, kompakter Bauweise und ohne besondere Bevorratung von Grundflüssisgkeit sowohl, die Möglichkeit wie bisher erhalten bleibt, CO -haltige Erfrischungsgetränke

2 auszugeben, als auch eine neue Möglichkeit eröffnet wird,

CO -freie Erfrischungsgetränke zu bereiten. 2

Wird ein CO -haltiges Erfrischungsgetränk gewünscht, so er-

2 folgt die Ausgabe des karbonisierten Wassers entsprechend gekühlt aus dem Karbonisator. Durch die Kühlung des Karboni¬ sators in bekannter Weise ist sichergestellt, daß eine aus¬ reichende Menge von Getränkeportionen die gewünschte, herab¬ gesetzte Trinktemperatur aufweist. Wird ein CO -freies Er¬ frischungsgetränk gewünscht, so wird das dafür benötigte Wasser durch die über den Wärmetauscher geführte Bypaßlei- tung zur Ausgabestelle im Mischbereich mit dem Getränkekon¬ zentrat geführt. Die Kühlleistung des Wärmetauschers wird in diesem Fall vom Vorratsbehälter und dessen Inhalt abgelei¬ tet, so daß die dort herrschende Temperatur als auch die dort zur Verfügung gestellte Kältekapazität voll wirksam ge-

ERSATZBLATT nutzt werden kann, ohne daß es prinzipiell zusätzlicher, in¬ dividueller Kühlmaßnahmen oder Regelmaßnahmen bedarf.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemä¬ ße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher primärseitig über eine Förderpumpe mit dem CO -haltigen ge- kühlten Wasser aus dem Vorratsbehälter gespeist wird. Dieses Wasser kann von der Ausgabeleitung des Vorratsbehälters ab¬ geleitet und über die Zuführungsleitung zum Karbonisator in diesen wieder zurückgespeist werden. Da es selbstverständ¬ lich ist, daß der Wärmetauscher als auch die Leitungen von und zum Vorratsbehälter wärmeisoliert eingebettet sind, sind keine wesentlichen Kälteverluste zu befürchten. Vielmehr er¬ weitern der Wärmetauscher als auch die Verbindungsleitungen die Menge des gekühlt zur Verfügung stehenden karbonisierten

Wassers. Da CO -haltiges Wasser ein etwas niedrigeren Ge-

2 frierpunkt hat als normales Wasser, andererseits aber Tempe¬ raturgefälle in Erscheinung treten, wird auch das nichtkar- bonisierte Wasser, das in der Bypaßleitung den Wärmetauscher verläßt, nahe dem Gefrierpunkt, aber gesichert darüber, ge¬ kühlt sein.

Wärmetauscher für flüssige Medien gehören zum bekannten Stand der Technik. In diesem Zusammenhang ist es auch als bevorzugte Maßnahme zweckmäßig, daß die aneinander angren¬ zenden, thermisch miteinander gut leitend verbundenen Kam¬ mern des Wärmetauschers gegensinnig durchströmt sind.

Es bieten sich die Möglichkeiten an, daß die Leitungen für das in den Vorratsbeh lter zurückgeführte CO -Wasser inner-

2 halb des im Vorratsbehalter bevorrateten CO -Wassers mündet

2 oder aber daß diese Leitung oberhalb des Wasserspiegels en-

ERSATZBLATT det, so daß das aus dem Wärmetauscher zurückgeführte

CO -Wasser in den CO -gefüllten Kopfbereich des Vorratsbe-

2 2 hälters eingesprüht wird. Ein Einleiten des zurückgeführten

CO -Wassers in den CO -gefüllten Kopfbereich des Vorratsbe-

2 2 hälters hat die Wirkung, daß beim Einsprühvorgang die Karbo¬ nisierung des Wassers gefördert werden kann.

Ein nach den Merkmalen der Erfindung ausgestaltetes Ausfüh- rungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen stark schematisierten Aufbau eines entsprechenden Getränkebereiters.

Wie die Figur zeigt, sind oberhalb der Mischrinne 1 drei Konzentratsbehälter 2 mit je einem zugeordneten Ausgabeven¬ tilsystem 3 angeordnet. Sobald eines dieser drei Ventilsy¬ steme 3 durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung ange¬ steuert wird, befördert dieses angesteuerte Ventilsystem 3 ein entsprechendes Getränkekonzentrat aus dem zugeordneten Vorratsbehalter 2 in die Mischrinne 1.

Soll ein CO -haltiges Erfrischungsgetränk erstellt werden,

2 so wird zeitgleich bzw. zeitüberdeckend ein Absperrventil 4 geöffnet, so daß aus einem Vorratsbehalter 5 karbonisiertes Wasser, welches dort aufbereitet und gekühlt wird, durch ei¬ nen Durchflußmengenregler 6 in die Mischrinne 1 unter Druck geleitet wird. In diese Mischrinne 1 treffenn das ausgegebe¬ ne Getränkekonzentrat und das zugeführte karbonisierte Was¬ ser zusammen und gelangen gemeinsam und indem sie sich ver¬ mischen, in ein Glas oder Becher 7, mit welchem das somit gebildete Erfrischungsgetränk entnommen werden kann. Der

ER_SATZBLATT Vorratsbehalter 5 dient als sogenannter Karbonisator. In ihn wird Wasser über eine Zuführungsleitung 8 und CO -Gas über

2 eine Zuführungsleitung 9 jeweils unter Druck von oben zuge¬ führt. Der Wasserdruck wird erzeugt durch eine Druckförder¬ pumpe 10, welche das Wasser im vorliegenden Fall aus einem Wasservorratstank 11, wenn Wasser-Nachfüllbedarf im Vorrats¬ tank 5 herrscht, ansaugt und über ein dann geöffnetes Ab¬ sperrventil 12 in den Vorratstank 5 einsprüht. Der erforder¬ liche Wasserstand innerhalb des Vorratsbehälters 5 wird durch einen Wasserstandssensor 13 erfaßt und für die An- steuerung der Druckförderpumpe 10 und des Absperrventils 12 steuertechnisch ausgewertet. Die CO -Gaszufuhr regelt sich selbsttätig durch ein der Zuführungsleitung 9 vorgeschalte¬ tes, nicht dargestelltes Druckminder-/Druckregelventil, so daß im Vorratsbehalter 5 beispielsweise ein Druck von 4 Bar aufgebaut ist. Dieser Druck wird auch dafür herangezogen, daß das karbonisierte Wasser aus dem Vorratsbehalter über das bedarfsweise geöffnete Absperrventil 4 und durch den Durchflußmengenregler 6 in die Mischrinne 1 gefördert wird.

Im Kopfbereich des Vorratsbehälters 5, oberhalb des darin bevorrateten Wassers, ist ein CO -Gaspolster ausgebildet.

2 Über eine Umwälzpumpe 14 wird aus diesem Gaspolster CO -Gas

2 angesaugt und in das bevorratete Wasser im Bereich der Pumpe

14, die durch einen Elektromotor 15 angetrieben wird, einge¬ mischt. Dabei wird auch das Wasser umgewälzt und innerhalb des Vorratsbehälters in Drehung um eine vertikal verlaufende Achse um das Ansaugrohr 16 für das CO -Gas gesetzt.

Das bevorratete, karbonisierte Wasser innerhalb des Vorrats¬ behälters 5 wird gekühlt, und zwar über außen am Vorratsbe¬ halter 5 angeordnete Kühlschlangen 17 eines nicht darge-

ERSATZBLATT stellten Kühlsystems. Dabei bildet sich innerhalb des Vor¬ ratsbehälters an dessen Seitenwandungen im Bereich dieser Kühlschlangen 17 auch ein Eismantel 18 aus, dessen Stärke von einem Eissensor 19 erfaßt und für die Ansteuerung des Kühlsystems ausgewertet wird.

Das karbonisierte Wasser innerhalb des Vorratsbehälters 5 ist somit auf eine Temperatur nahe dem Gefrierpunkt gekühlt, wobei die etwas wärmeren Zonen wegen der besonderen physika¬ lischen Eigenart des Wassers nahe des Gefrierpunkts im Bo¬ denbereich des Vorratsbehälterε 5 nahe der Ausgabeöffnung, die durch das Gehäuse des Elektromotors 15 hindurchgeführt ist, liegen. Eine Vereisungsgefahr in diesem Bereich ist al¬ so nicht gegeben. Der Eismantel 18 stellt auch Kältekapazi¬ tät für den Vorratsbehalter 5 dar, so daß kurzzeitig mehrere Portionen von Getränken ausreichend gekühlt ausgegeben wer¬ den können, ohne daß das Kühlsystem die ansonsten dafür er¬ forderliche hohe Kühlleistung aufbringen müßte.

Soll nunmehr anstelle eines CO -haltigen Erfrischungsge¬ tränks ein CO -freies Erfrischungsgetränk ausgegeben werden, so wird das entsprechende Ventilsystem 3 zur Zugabe des da¬ für geeigneten Getränkekonzentratε angesteuert. In diesem Falle bleibt aber das Absperrventil 4 geschlossen, und an¬ stelle dessen wird ein Absperrventil 20 geöffnet. Da der Wasserdruck aus dem Vorratsbehalter 5 fehlt, ist es erfor¬ derlich, daß zeitgleich mit dem Öffnen des Absperrventils 20 die Druckwasser-Förderpumpe 10 in Gang gesetzt ist. Da in diesem Fall das Absperrventil 12 geschlossen ist, wird das Wasser in einer Abzweigstelle 21 abgezweigt und durch das in diesem Fall geöffnete Absperrventil 20 und einen Durchfluß¬ mengenregler 22 in die Mischrinne geleitet, wo es mit dem

ERSATZBLATT ausgewählten Getränkekonzentrat zusammentrifft und unter Mi¬ schung in den Getränkebecher 7 gelangt.

Von der Abzweigestelle 21 zum Absperrventil 20 wird das zu¬ geführte Wasser durch eine sekundärseitige Leitung 23 eines Wärmetauschers 24 zur Ausgabestelle geführt. Diese Maßnahme dient dazu, um das nichtkarbonisierte, für die Bereitstel¬ lung eines Getränks benötigte Wasser ausreichend zu kühlen, ohne dafür ein eigenes Kühlsystem bereitstellen zu müssen. In der primärseitigen Leitung 25 wird der Wärmetauscher 24 über eine Förderpumpe 26 mit karbonisiertem Wasser aus dem Vorratsbehalter 5 beaufschlagt. An der Ausgangsleitung des Vorratsbehälters ist dazu eine Abzweigung 27 vorgesehen. Zu¬ rückgespeist wird das karbonisierte Wasser in die Zufüh¬ rungsleitung 8 an einer Einkoppelstelle 28, so daß das kar¬ bonisierte Wasser in der gleichen Art wie zugeführtes Frischwasser wieder in den Vorratsbehalter 5 gelangt. Rück¬ schlagventile 29 verhindern ein Zurückströmen von karboni¬ siertem Wasser in die Wasserversorgungsleitung.

Die Verwendung des Wärmetauschers 24 dient dazu, das nicht¬ karbonisierte, für die Bereitung eines Getränks benötigte Wasser ausreichend zu kühlen. Auch die Kältekapazität des Eismantels wird auf -diese Art und Weise mit genutzt. Der Um¬ lauf des karbonisierten Wassers aus dem Vorratsbehalter 5 durch den Wärmetauscher 24 und wieder zurück in den Vorrats¬ behalter 5 hat auch den Vorteil, daß insbesondere die Aus¬ flußöffnung aus dem Vorratsbehalter 5 nicht der Gefahr einer Vereisung unterliegt. Zudem wird über den Wärmetauscher die zur Verfügung stehende, gekühlte Wassermenge des Vorratsbe¬ hälters erweitert.

ERSATZBLATT Da an sich die Ausgabeleistung des Geräts nicht durch die zusätzliche Möglichkeit erweitert werden soll, kann anson¬ sten die ursprünglich für nur karbonisierte Getränke in An¬ satz gebrachte Kälteleistung ohne Qualitätsverluste beibe¬ halten werden.

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Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsge¬ tränken, wobei eines aus einer Mehrzahl von Getränkekon¬ zentraten und gekühltes, mit CO -Gas angereichertes Was-

2 ser zum jeweils gewünschten Getränk im vorgegebenen Mi¬ schungsverhältnis zusammengeführt werden und wobei das

Wasser mit CO -Gas in einem über ein wasserbedarfsabhän-

2 gig gesteuertes Ventil und eine Druckpumpe mit Wasser nachfüllbarem, gekühlten Vorratsbehalter aufbereitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druckpumpe (10) zur Befüllung des Vorratsbehälters (5) ein Abzweigsystem (8, 8') nachgeordnet ist, über wel¬ ches wahlweise alternierend Wasser über den Vorratsbehal¬ ter(5), in welchem das Wasser mit CO -Gas angereichert

2 wird, oder über eine durch einen Wärmetauscher geführte

Bypaßleitung in den Bereich nahe dem Mischbereich mit dem Getränkekonzentrat geführt wird, und daß der Wärmetau¬ scher primärseitig mit dem Vorratsbehalter und/oder desen Inhalt gut wärmeleitend gekoppelt ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher primärseitig über eine Förderpumpe mit dem CO -haltigen, gekühlten Wasser aus dem Vorratsbehäl-

2 ter gespeist wird.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die aneinander angrenzenden, thermisch miteinan¬ der gut leitend verbundenen Kammern des Wärmetauschers gegensinnig durchströmt sind.

ER_SATZBLATT 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Leitung für das in den Vorratsbe¬ halter zurückgeführte CO -Wasser innerhalb des im Vor-

2 ratsbehälter bevorrateten CO -Wasser mündet.

2

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das in den Vorratsbehalter aus dem Wär¬ metauscher zurückgeführte CO -Wasser in den CO -gefüllten Kopfbereich des Vorratsbehälters eingesprüht wird.

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