WO2012000581A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von fluidgemischen, z.b. getränken - Google Patents

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    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients
    • B01F2101/14—Mixing of ingredients for non-alcoholic beverages; Dissolving sugar in water

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the production of fluid mixtures, for.
  • As drinks using at least two individual components such as syrup, water, CO2, etc., after which the individual components of a given mixture composition are combined and mixed to the fluid mixture, and then the fluid mixture filled directly or indirectly in a container becomes.
  • DE 41 14 673 C1 This concerns a method of mixing beverage components, especially syrup and water.
  • the components are introduced for dosing in receiving spaces.
  • the inlet to the first receiving space is guided through the second receiving space.
  • the component located in the second receiving space, in particular syrup is entrained by the inflowing further component, in particular water, into the first receiving space.
  • the second receiving space is traversed by the flow of the first receiving space.
  • each metering chamber is assigned at least one responsive to the level sensor.
  • a supplementary reservoir for a liquid is explained with which each dosing chamber can be connected.
  • the measuring space is only partially filled when introducing the first component, wherein the introduced into the measuring space amount of the first component is measured and then the second component is metered according to the measured amount of the first component.
  • deaerating and carbonating multi-component beverages according to DE 31 32 706 C2 also several storage or reaction containers are provided, which are interconnected by pumps, injector nozzles, pipes and valves.
  • a collection container is addressed, in which the beverage components are emptied batchwise.
  • the collection container is preceded by at least one Abmess employer and followed by a Nachmisch disposer.
  • DE 100 16 154 A1 is generally concerned with a method and an arrangement for introducing substances or substance mixtures into gaseous or liquid transport or process media.
  • the substance or substance mixture to be introduced is introduced into the gas or the liquid by means of an injector system or several injector systems.
  • An additional homogenizer or several homogenizers provide the desired homogenization.
  • mixture inaccuracies can be corrected in the buffer tank by dilution, for example.
  • Such a correction of the blending is often required, in particular after a start-up process, because process conditions that are difficult to detect are present and the input can not be influenced sufficiently quickly on the input side.
  • the invention aims to provide a total remedy.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a method for producing fluid mixtures and an associated system so that the investment costs and the space required are reduced.
  • fluid mixture basically means any mixture of fluidizable media such as liquids and / or gases.
  • the liquid may also contain solids in dissolved form as needed.
  • the fluid mixture is beverages with and without introduced CO2. That is, carbonated drinks as well as, for example, degassed beverages are usually used or can advantageously be prepared by the method to be described in detail below. That is, the term fluid includes within the scope of the invention both a liquid and a gas or mixtures of said components.
  • the final fluid mixture is produced in a special and at least two-stage process, namely iteratively and without intermediate storage.
  • the iterative process refers to a repeated addition of one or both individual components to the respective fluid mixture produced in the respectively preceding respective iteration stage.
  • the fluid mixture produced in each iteration stage or in each iteration step is successively approximated to the final fluid mixture.
  • Each iteration stage works the same or according to a consistent procedure.
  • the at least two-stage iterative process works with feedback.
  • This feedback takes place in such a way that the result of the first iteration step or of the first iteration step is taken as the output value of the respective next step, the second iteration step. This process continues until the final fluid mixture having the given mixture composition has been achieved.
  • the first fluid mixture produced in the first iteration step or the first iteration step functions as a single component of the at least two individual components in the second iteration step in the preparation of the second and optionally final fluid mixture.
  • the described iterative (mixing) process is continued until the n-th and final fluid mixture prepared in the n-th step converges convergently on the given mixture composition, taking into account also preset tolerances. This is done in detail so that the iterative process is accomplished such that only the one component of the other individual component in the first stage or first iteration step and then the first fluid mixture thus prepared and each subsequent fluid mixture in each further stage or each each additional iteration step is added.
  • the one component is quasi-maintained in the described iterative process.
  • This one individual component is added to the (second) other individual component in the first iteration step or the first iteration step.
  • This first fluid mixture is in the second Iterating step used as the other individual component, which is again added to the one (first) individual component. It is usually done in such a way that the respective fluid mixture - after the successful Dosage - is detected volumetrically.
  • the volumetric composition of the previously generated fluid mixture is determined after each stage or each iteration step of the iterative process.
  • the volumetric composition of the n-th fluid mixture prepared in the nth step is set with a preset deviation from the final fluid mixture.
  • the added other (second) individual component of the one (first) individual component in the first iteration step or the first iteration step is not added completely taking into account the predetermined mixture composition.
  • the other (second) individual component for example syrup
  • a (first) individual component for example a water stream.
  • the first fluid mixture produced in the first iteration step has a proportion of the added other (second) individual component which falls below the value predetermined in the final fluid mixture in accordance with the predetermined mixture composition.
  • the other (second) individual component may be metered in only 90 or 95% by volume, based on their necessary proportion in the final fluid mixture or the given mixture composition in the first iteration step.
  • the first fluid mixture produced in this way thus "lacks" 5% by volume to 10% by volume of the other (second) individual component in comparison to the predetermined and desired mixture composition or the final fluid mixture.
  • this first fluid mixture now functions as a (first) individual component for the second iteration step.
  • the other (second) individual component is added to the first fluid mixture repeatedly (iteratively). This may again be done taking into account, for example, a 90% by volume proportion of the other (second) individual component, but this time based on the still missing 10% by volume of the residual dosage on the other (second) individual component.
  • a second fluid mixture now turns into or after the second iteration step, which in total accounts for a proportion of about 99% by volume of the other (second) individual component to the predetermined mixture composition or the final fluid mixture. This corresponds to 90% by volume, based on the remaining 10% by volume, corresponding to 9% by volume, based on the total content of the other (second) individual component, plus the already existing 90% by volume. This results in the sum of the specified 99 vol .-%.
  • the matching method is repeatedly used.
  • this provides an addition of the other (second) individual component to a (first) individual component, taking into account a volumetric proportion of 90% by volume based on the total amount (100%) of the other (second) individual component to be added or the remaining one in each case Remaining quantity.
  • an overall iterative process with feedback in which not only the same method of addition of a certain volumetric amount of the other (second) individual component (90% by volume in the example) to the first individual component takes place. But in this process, the result of the respective iteration step is taken as the initial value for the next step.
  • the first fluid mixture produced in the first iteration step is used as a single component for the next, second iteration step.
  • the "new" (first) individual component is again added to the other (second) individual component, namely under
  • the volumetric component of the addition of the other (second) individual component is determined by the remaining quantity of the other (second) components.
  • volumetric proportion of the other (second) individual component of the required total quantity determined in accordance with the prescribed mixture composition is successively approximated by the described iterative process with preferably feedback.
  • the volumetric content in question of the added other (second) individual component in the respective fluid mixture produced is increased from initially 90% by volume in the first iteration step to 99% by volume in the second iteration step. This happens until the volumetric composition of the nth step produced in the nth step Fluid mixture is prepared with a predetermined deviation from the final fluid mixture.
  • This predefined deviation may, for example, be exceeded even after the second iteration step, if the other (second) individual component is to be present in the final fluid mixture in the context of the exemplary case to at least 98.5% by volume.
  • this value of 98.5% by volume in the exemplary case is exceeded already after the second iteration step with a volumetric fraction of 99% by volume of the other (second) individual component, so that the predefined deviation of ⁇ 1.5% by volume. % relative to the desired total amount of the other (second) individual component in the given mixture composition.
  • the preceding statements consistently refer to a volumetric measurement of the individual components and subsequently the volumetric production of the mixture composition or of the fluid mixture.
  • the invention also includes a non-volumetric detection and measurement of the respective individual component, namely, for example, in the sense of a measurement of the mass flow. That is to say, the above explanations can also be applied to the case 1: 1 that, instead of the volume flow, the mass flow rate is measured and recorded. This can be done with the help of so-called mass flow meters.
  • the method described can be used in consideration of two (or more) individual components in the production of a beverage.
  • These two individual components may be water as a (first) single component and syrup as another (second) added single component.
  • first iterative process for producing a first intermediate fluid mixture.
  • This first intermediate fluid mixture can then be subjected to a second iterative process for producing a second intermediate fluid mixture, etc., as a single component in conjunction with a further third individual component.
  • the third individual component may be C0 2 , in which case the second iterative process may be an iterative carbonation of the previously prepared beverage.
  • the first intermediate fluid mixture is produced, which may represent the desired beverage in the given mixture composition without the addition of C0 2 .
  • the first intermediate fluid mixture finished with regard to its volumetric liquid composition is then iteratively carbonated.
  • an iterative gas addition takes place.
  • the second intermediate fluid mixture is available at the end of the second iterative process, which at the same time corresponds to the final fluid mixture. That is, in the first iterative process, the first intermediate fluid mixture is prepared taking into account its final volumetric fluid composition.
  • the first intermediate fluid mixture is then produced to produce the final fluid mixture, carbonized in the example case.
  • the invention also provides a plant which is particularly suitable for carrying out the process and is used for the production of fluid mixtures. This plant is the subject of claim 1. 1 Advantageous embodiments can be found in the subordinate claims.
  • buffer tanks are expressly not required, because the production of the respective fluid mixture by direct Zudosage a second individual component to a first individual component or a first fluid mixture produced from the first and second individual components. There are no complicated intermediate storage steps required.
  • the desired final fluid mixture is provided without much technological effort and in particular investment costs are saved.
  • the space requirement is significantly reduced compared to previous systems.
  • each iteration stage has at least one main line and at least one dosing line opening into the main line at a dose point.
  • main line water is usually performed or after the first iteration step, the first fluid mixture or a first water / syrup mixture in the example.
  • the individual iteration steps typically have a common main line, whereas each iteration step is equipped with a respectively associated and separate dosing line.
  • At least one sensor in each metering line ensures that the volume flow and / or mass flow or mass flow rate metered into the main line through the metering line can be measured and predetermined. This may take place in the course of a closed control cycle taking into account a control valve provided at the same time in the metering line.
  • the sensor and the control valve can be connected to a control system.
  • the pressure can be increased. This can also be done by resorting to one or more control valves that are connected to the control system or combined with the control system.
  • the main line also typically has one or more sensors.
  • a sensor for checking the mixture composition is provided after each dose point. Depending on the mixture composition determined, it is then known that the addition is made in the next iteration step.
  • Conceivable applications of the method according to the invention are located in the beverage industry, for example in the production of soft drinks or sweet drinks. The blending of beer mixed drinks can be made by the method described. As well as the production of juice from juice concentrate by re-dilution. In addition, such processes are conceivable in the food industry, for example in the preparation of soups from concentrate. Also, applications outside the food and beverage industry are conceivable, for example, in the blending or provision of car windscreen wash concentrate or paints and varnishes.
  • Fig. 1 shows a plant for the production of fluid mixtures, in this case of
  • Fig. 2 is a modified embodiment.
  • a plant for the production of fluid mixtures, in the example of drinks is shown.
  • two or more individual components are mixed together and then filled via a filling machine 1 in containers, not shown.
  • the individual components are water as the main component, which is supplied via a main line 2.
  • the guided over the main line 2 water a syrup is added, which is stored in a container 3.
  • two dosing 4 available, both of which are connected to the container 3.
  • the two metering lines 4 open at different Dosagestellen 5.1 and 5.2 in the main line 2.
  • CO2 carbon dioxide
  • a receptacle 6 for CO2 is provided, which communicates with further dosing 7.
  • the metering lines 7 open at their own Dosagestellen 8.1 and 8.2 in the main line. 2
  • each dosing line 4 or 7 in each case at least one sensor 9, 10 is provided for measuring the volume flow.
  • the two sensors 9 are those with the aid of which the volume flow in a liquid can be measured, in the present case the volume flow of the syrup guided through the respective metering line 4. With the help of the sensors 10, however, the volume flow of C0 2 supplied through the metering line 7 is measured.
  • the volume flow of water is measured, which is then processed into the desired beverage.
  • further sensors 12 are provided in the main conduit 2, each serving to check the volumetric composition of the fluid mixture. This can be done, for example, refractometrically or based on the refraction of light, as in DE 10 2007 050 731 B3 is described. On the basis of the design, it can be seen that the two individual components are mixed with each other over a distance between a quality measurement with the aid of the associated sensor 12 and a possible subsequent dosing within the following dose point (for example the dosage point 5.2).
  • All sensors 9, 10, 1 1 and 12 are connected to a common control system 13. This suggest appropriate dash-dotted connection lines.
  • the control system 13 also communicates with control valves 14, by means of which, in the example case, the respective volumetric quantity flowing through the metering line 4 or 7 is predetermined on the one hand to the syrup and on the other hand to CO2. This can take place in the sense of a regulation in such a way that the associated control valve 14 is acted upon accordingly on the basis of measured values of the sensor 12 for the mixture composition following the respective dosage point 5.1, 5.2 or 8.1, in order to achieve the desired mixture composition in the sense of a nominal / actual value comparison to obtain.
  • a connecting line 15 is then still provided, which is connected to the main line 2 and opens into this.
  • the connecting line 5 is equipped with its own control valve 16 and a sensor 17 for the volumetric measurement. Both the control valve 16 and the sensor 17 are again connected to the control system 13.
  • the one individual component for example water
  • the connecting line 15 can be added to the main line 2 via the connecting line 15. This is recommended, inter alia, in the event that an overdose of the second individual component (syrup) is observed following the two, for example, upstream Dosagestellen 5.1 and 5.2.
  • the individual Dosagestellen 5.1, 5.2, 5.3 and 8.1, 8.2 are shown again schematically. It becomes clear that, in addition to the two metering lines 4 according to FIG.
  • a third metering line 4 can also be provided taking into account a further dosage point 5.3.
  • a further individual component This may be, for example, citric acid solution, an aroma concentrate, etc., which is not contained in the syrup in the container 3 and requires its own container 18.
  • This further individual component in the container 18 is equipped with its own metering lines 19, which open in the region of Dosagestellen 20.1, 20.2 in the main line 2.
  • the design and operation of the All metering lines 4, 7 and 19 in the context of FIG. 2 is taken as a whole, as already described with reference to FIG. 1. Overall, the procedure is such that first the beverage is produced, taking into account the passed dosage points 5.1, 5.2, 5.3 and 20.1, 20.2. Finally, the carbonization takes place at the Dosagestellen 8.1 and 8.2.
  • the operation is as follows. Starting from the illustration according to FIG. 1, water is supplied via the main line 2 to the system described. In this case, the volumetric amount of water supplied by means of the sensor 1 1 and the control system 13 can be detected. In the control system 13, the desired and predetermined mixture composition at the outlet in the filling machine 1 and also the required quantity are stored, which corresponds to the fluid mixture to be finally produced or produced at the end of the process. This final fluid mixture with the predetermined and stored in the control system 13 mixture composition is filled into the individual containers. This can be done directly as in the illustration, without the final fluid mixture in the filling machine 1 undergoes a conceivable intermediate storage. In principle, however, the filling machine 1 can also be equipped with a buffer memory 24.
  • each iteration stage 21 a, 21 b; 22a, 22b has at least the main line 2 and at least one dosing line 4 or 7 opening into the main line 2 at the associated dosage point 5.1, 5.2, 5.3 or 8.1, 8.2.
  • the other (second) individual component (syrup) of the one (first) individual component is in each case metered in such that the other (second) individual component achieves its desired volumetric proportion in the stored mixture composition successively and in several steps (iteratively).
  • the named value of 90% by volume of the other (second) individual component can be set and specified with the aid of the control valve 14 and the sensor 9. This may be done in the sense of a closed control loop, because the actual concentration of the other (second) individual component in question is detected with the aid of the sensor 12 after the dosage point 5.1. From the volumetric composition of the fluid mixture measured with the aid of the sensor 12, it is thus possible to deduce the proportion of the second individual component (syrup) in the first individual component (water) and the control valve 14 can be acted upon correspondingly in the sense of a setpoint / actual value comparison.
  • the first iteration step 21 a an amount of 90% by volume of the other (second) individual component (syrup) of the first individual component (water) is added.
  • the same procedure is followed in the second iteration step 21b. This happens at the second dose point 5.2.
  • the previously prepared fluid mixture or first fluid mixture of the first iteration step 21a is available as a (first) individual component for the further dosage.
  • This one (first) individual component is again added to the other (second) individual component, in the example case the syrup from the container 3.
  • the addition of doses at the dosage point 5.2 is again taking into account a volumetric amount of 90 vol .-%, but this time based on the residual amount.
  • the residual amount of syrup still to be added in the example case is 10% by volume, based on the total amount of the predetermined mixture composition or Total amount of total syrup to be added to obtain the final fluid mixture.
  • the same amount (90% by volume) is metered in at the second dose point 5.2 as part of the second iteration step 21b, the same individual component (syrup in the example case) being used in comparison to the first iteration step 21a.
  • the desired addition of 90% by volume of the residual amount of syrup can be predetermined with the aid of the sensor 9 provided in the metering line 4 and the control valve 14. This can be done again via a closed loop. Because, following the second dose point 5.2, the composition of the second fluid mixture produced in this way is detected and checked with the aid of the downstream sensor 12.
  • the volumetric fraction of the other (second) individual component at this point is about 99% by volume, based on the total amount required of this other (second) individual component (syrup).
  • a deviation of 1.5% by volume of the other (second) individual component with respect to the final fluid mixture the described iterative process with feedback can now be aborted.
  • the volumetric amount of 99% by volume of the other (second) individual component in the second fluid mixture reached after the second iteration step 21b corresponds to the final fluid mixture taking into account the predetermined deviation (1.5% by volume).
  • a third iteration stage or a third iteration step 21 c can be connected downstream by again the other (second) individual component via a further dosing line 4 taking into account a third Dosagestelle 5.3 the Water in the main line 2 is dosed as outlined.
  • the volumetric amount of the other (second) individual component is 99.9% by volume with respect to the final fluid mixture. That is, at this point after the third dose point 5.3 99.9 vol .-% of required syrup in the water are included.
  • a total of two basic iterative processes 21, 22 are provided for producing the final fluid mixture before delivery to the filling machine 1.
  • a first intermediate fluid mixture is produced.
  • the second iterative process 22 then takes place the production of the second intermediate fluid mixture, which in the example corresponds to the final fluid mixture.
  • the first intermediate fluid mixture is produced taking into account its final volumetric fluid composition. That is, following the second dose point 5.2 and the downstream sensor 12 is the final fluid mixture, taking into account the associated liquid components available.
  • this fluid mixture is merely carbonized by supplying C0 2 from the reservoir 6 to associated dosage points 8.1 and 8.2 of this fluid mixture.
  • valves 23, which are also shown in FIG. 2 can additionally be provided, which allow the system to be purged and the water to be discharged when the main flow through the main line 2, as a rule water, without additional siphoning of the respective other component, takes place. This minimizes component losses.
  • valve 23 can be advantageously used not only when starting the main flow through the main line 2. Because there is also the possibility, for example, via the valve 23 weed out a wrong mixed fluid mixture or dissipate.
  • two valves can be provided. In this case, a valve for discharging while another opens into a collecting container, not shown.
  • the control system 13 it can be decided in conjunction with the control system 13 whether the fluid mixture produced corresponds to the predetermined quality criteria. If yes, the fluid mixture to the filling machine 1 - optionally with the interposition of the buffer memory 24 - delivered. If not, the incorrect fluid mixture in question can be removed via the valve 23

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. von Getränken, unter Rückgriff auf wenigstens zwei Einzelkomponenten, wie beispielsweise Sirup, Wasser, CO2 usw.. Dabei werden die Einzelkomponenten einer vorgegebenen Mischungszusammensetzung zu dem Fluidgemisch zusammengeführt und gemischt. Danach wird das Fluidgemisch mittelbar oder unmittelbar in einen Behälter abgefüllt. Erfindungsgemäß wird das endgültige Fluidgemisch in einem wenigstens zweistufigen iterativen Prozess ohne Zwischenspeicherung hergestellt.

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. Getränken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. von Getränken, unter Rückgriff auf wenigstens zwei Einzelkomponenten wie beispielsweise Sirup, Wasser, CO2 usw., wonach die Einzel- komponenten einer vorgegebenen Mischungszusammensetzung zu dem Fluid- gemisch zusammengeführt und gemischt werden, und wonach das Fluidgemisch mittelbar oder unmittelbar in einen Behälter abgefüllt wird.
Ein derartiges Verfahren wird beispielhaft in der DE 43 15 234 C2 der Anmelderin beschrieben. Hierbei werden die Einzelkomponenten in entsprechend vorgegebenen Teilmengen zusammengeführt und miteinander vermischt. Das auf diese Weise hergestellte Flüssigkeitsgemisch wird gesammelt oder unmittelbar in Flaschen abgefüllt. Dabei erfolgt die Einspeisung der Einzelkomponenten oder Teilmengen hiervon in eine oder mehrere Zwischenstufen einer mehrstufigen Kreiselpumpe. Auf diese Weise will man die gute Sirup-Wasser-Vermischung in der fraglichen Pumpe soweit wie möglich nutzen.
Zum weiteren relevanten Stand der Technik gehört die DE 41 14 673 C1 . Diese befasst sich mit einem Verfahren zum Mischen von Getränkekomponenten, insbesondere Sirup und Wasser. Dabei werden die Komponenten zum Dosieren in Aufnahmeräume eingeleitet. Der Zulauf zum ersten Aufnahmeraum wird durch den zweiten Aufnahmeraum geführt. Dabei wird die sich im zweiten Aufnahmeraum befindende Komponente, insbesondere Sirup, durch die zufließende weitere Komponente, insbesondere Wasser, in den ersten Aufnahmeraum mitgerissen. Der zweite Aufnahmeraum wird vom Ablauf des ersten Aufnahmeraums durchflössen.
Im Rahmen der DE 43 24 799 A1 wird eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen, Dosen oder dergleichen Behälter behandelt. Dabei ist jeder Dosierkammer mindestens ein auf deren Füllstand ansprechender Sensor zugeordnet. Zusätzlich wird ein ergänzender Vorratsbehälter für eine Flüssigkeit erläutert, mit dem jede Dosierkammer verbunden werden kann.
Bei der Vorrichtung entsprechend DE 296 17 228 U1 zum Dosieren und Mischen von Getränkekomponenten sind ebenfalls mehrere Vorratsbehälter für je eine flüssige Komponente realisiert. Darüber hinaus ist ein Mischbehälter für alle Komponenten einer Charge vorhanden. Zwischen die Vorratsbehälter einerseits und den Mischbehälter andererseits ist jeweils eine einzige Durchflussmesseinrichtung für alle Komponenten eingeschaltet. Bei dem Verfahren zum Mischen von Getränkekomponenten, insbesondere Sirup und Wasser, nach der DE 41 23 047 A1 wird eine Komponente aus einem Vorratsraum in einen Messraum mit bestimmtem Volumen eingeleitet. Die zweite Komponente wird entsprechend dem gewünschten Mischungsverhältnis dosiert. Daran anschließend werden beide Komponenten in einen Sammelraum abgeleitet. Im Detail wird der Messraum beim Einleiten der ersten Komponente nur teilweise gefüllt, wobei die in den Messraum eingeleitete Menge der ersten Komponente gemessen wird und anschließend die zweite Komponente entsprechend der gemessenen Menge der ersten Komponente dosiert wird. Bei der Vorrichtung zum Dosieren, Entlüften und Karbonisieren von Mehrkomponentengetränken entsprechend der DE 31 32 706 C2 sind ebenfalls mehrere Vorrats- bzw. Reaktionsbehälter vorgesehen, die durch Pumpen, Injektordüsen, Rohrleitungen und Ventile miteinander verbunden sind. Außerdem wird ein Sammelbehälter angesprochen, in welchen die Getränkekomponenten chargenweise entleert werden. Dem Sammelbehälter ist wenigstens ein Abmessbehälter vorgeschaltet und ein Nachmischbehälter nachgeschaltet.
Schließlich beschäftigt sich die DE 100 16 154 A1 allgemein mit einem Verfahren und einer Anordnung zum Eintrag von Substanzen oder Substanzgemischen in gasförmige oder flüssige Transport- oder Prozessmedien. Dabei wird die einzutragende Substanz oder das Substanzgemisch in das Gas oder die Flüssigkeit mittels eines Injektorsystems oder mehrerer Injektorsysteme eingebracht. Ein zusätzlicher Homogenator oder mehrere Homogenatoren sorgen für die gewünschte Homogenisierung.
Die vorangestellten Ausführungen zum Stand der Technik haben deutlich gemacht, dass in der Lebensmittel-Getränkeindustrie die Ausmischung von Getränken, also beispielsweise die Dosage eines Sirups in Wasser, unmittelbar vor dem Abfüll- prozess mit Hilfe einer sogenannten Ausmischanlage gängige Praxis darstellt. Dabei wird überwiegend Wasser als Hauptstrom eingesetzt. Dem Wasser wird der Sirup zudosiert, welcher im Regelfall Zucker, Zuckeraustauschstoffe, Zuckerersatzstoffe, Aromen, Säuren, sonstige Lösungen etc. enthält. Nach Dosage des Sirups, das heißt der Ausmischung, kann das solchermaßen hergestellte Fluidgemisch mit Gas oder Gasen weiter gemischt werden. Im Fall der Begasung mit C02 (Kohlendioxid) wird von einer Karbonisierung gesprochen, bei welcher es sich um die übliche Vorgehensweise innerhalb der Getränkeindustrie handelt. Sämtlichen bekannten Anlagen ist gemein, dass vor dem Abfüllen des Fluid- gemisches in den Behälter ein wie auch immer gearteter Puffertank vorgesehen ist. Dieser Puffertank eröffnet unter anderem die Möglichkeit der Nachdosage zur Korrektur des Getränkes hinsichtlich seiner volumetrischen Zusammensetzung.
Außerdem lassen sich in dem Puffertank Mischungenauigkeiten durch beispielsweise Verdünnen korrigieren. Eine solche Korrektur der Ausmischung ist insbesondere nach einem Anfahrprozess oftmals erforderlich, weil nur schwer erfassbare Prozesszustände vorliegen und die Dosage eingangsseitig nicht ausreichend schnell beeinflusst werden kann.
Solche Puffertanks oder allgemein Zwischenspeicher, Aufnahmeräume etc. in den bekannten Anlagen, welche bei der Herstellung des Fluidgemisches eingesetzt werden, erhöhen den anlagentechnischen Aufwand und führen zu nicht unerheblichen Investitionskosten. Außerdem resultiert hieraus ein zusätzlicher Raumbedarf. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen sowie eine zugehörige Anlage so weiter- zuentwickeln, dass die Investitionskosten und der Raumbedarf verringert sind.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. Getränken, im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das endgültige Fluidgemisch in einem wenigstens zweistufigen iterativen Prozess ohne Zwischenspeicherung hergestellt wird. Durch den Verzicht auf eine Zwischenspeicherung können die im Stand der Technik üblicherweise eingesetzten Puffertanks im Allgemeinen entfallen. Dadurch lassen sich zugehörige Dosagestellen samt Messtechnik in sogenannten Füllerventilknoten zusammenfassen. Außerdem kann eine vorhergehende Entgasung des zumeist eingesetzten Wassers Idealerweise zentral erfolgen. Dadurch lässt sich eine besonders kompakte und kostengünstige Anlage realisieren.
Im Rahmen der Erfindung meint Fluidgemisch grundsätzlich jedes Gemisch fluidisierbarer Medien wie beispielsweise Flüssigkeiten und/oder Gase. Außerdem kann die Flüssigkeit je nach Bedarf auch Feststoffe in gelöster Form enthalten. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Fluidgemisch um Getränke mit und ohne eingebrachtes CO2. Das heißt, es kommen üblicherweise karbonisierte Getränke ebenso wie beispielsweise entgaste Getränke zum Einsatz respektive können vorteilhaft nach dem anschließend im Detail zu beschreibenden Verfahren hergestellt werden. Das heißt, der Begriff Fluid umfasst im Rahmen der Erfindung sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas bzw. Mischungen der genannten Komponenten.
Dabei wird das endgültige Fluidgemisch in einem speziellen und wenigstens zweistufigen Prozess hergestellt, nämlich iterativ und ohne Zwischenspeicherung. Der iterative Prozess bezeichnet eine wiederholte Zudosierung einer oder beider Einzelkomponenten zu dem in der jeweils vorgeschalteten jeweiligen Iterationsstufe hergestellten jeweiligen Fluidgemisch. Auf diese Weise wird das in jeder Iterationsstufe bzw. bei jedem Iterationsschritt hergestellte Fluidgemisch sukzessive dem endgültigen Fluidgemisch approximiert. Dabei arbeitet jede Iterationsstufe gleich bzw. nach einer übereinstimmenden Vorgehensweise.
Tatsächlich wird meistens so vorgegangen, dass der wenigstens zweistufige iterative Prozess mit Rückkopplung arbeitet. Diese Rückkopplung erfolgt derart, dass das Ergebnis des ersten Iterationsschrittes bzw. der ersten Iterationsstufe als Ausgangswert des jeweils nächsten Schrittes, der zweiten Iterationsstufe, genommen wird. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis das endgültige Fluidgemisch mit der vorgegebenen Mischungszusammensetzung erzielt worden ist.
Auf den konkreten Fall der Mischung der beiden Einzelkomponenten übertragen bedeutet dies, dass das im ersten Iterationsschritt bzw. der ersten Iterationsstufe hergestellte erste Fluidgemisch als eine Einzelkomponente der wenigstens zwei Einzelkomponenten im zweiten Iterationsschritt bei der Herstellung des zweiten und gegebenenfalls endgültigen Fluidgemisches fungiert.
Dabei wird der beschriebene iterative (Mischungs-)Prozess so lange fortgeführt, bis sich das im n-ten Schritt hergestellte n-te sowie endgültige Fluidgemisch der vorgegebenen Mischungszusammensetzung unter Berücksichtigung ebenfalls voreingestellter Toleranzen konvergierend angenähert hat. Dies wird im Detail so vorgenommen, dass der iterative Prozess derart vollzogen wird, dass lediglich die eine Einzelkomponente der anderen Einzelkomponente in der ersten Stufe bzw. im ersten Iterationsschritt und danach dem solchermaßen hergestellten ersten Fluidgemisch und jedem nachfolgenden Fluidgemisch in jeder weiteren Stufe bzw. jedem weiteren Iterationsschritt jeweils zudosiert wird.
Anders ausgedrückt, wird die eine Einzelkomponente bei dem beschriebenen iterativen Prozess quasi beibehalten. Diese eine Einzelkomponente wird im ersten Iterationsschritt bzw. der ersten Iterationsstufe der (zweiten) anderen Einzelkomponente zudosiert. Dadurch entsteht das im ersten Iterationsschritt hergestellte erste Fluidgemisch. Dieses erste Fluidgemisch wird in dem zweiten Iterationsschritt als die andere Einzelkomponente eingesetzt, welcher erneut die eine (erste) Einzelkomponente zudosiert wird. Dabei geht man meistens so vor, dass das jeweilige Fluidgemisch - nach der erfolgten Dosage - volumetrisch erfasst wird. Üblicherweise wird also nach jeder Stufe bzw. jedem Iterationsschritt des iterativen Prozesses die volumetrische Zusammensetzung des zuvor erzeugten Fluidgemisches ermittelt.
Die volumetrische Zusammensetzung des im n-ten Schritt hergestellten n-ten Fluidgemisches wird mit einer voreingestellten Abweichung vom endgültigen Fluidgemisch vorgegeben. Dabei wird man meistens bei der Mischung von zwei Einzelkomponenten so vorgehen, dass die zudosierte andere (zweite) Einzelkomponente der einen (ersten) Einzelkomponente im ersten Iterationsschritt bzw. der ersten Iterationsstufe nicht vollständig unter Berücksichtigung der vorgegebenen Mischungszusammensetzung zudosiert wird. In den nachfolgenden Erläuterungen wird durchweg davon ausgegangen, dass die andere (zweite) Einzelkomponente, beispielsweise Sirup, der einen (ersten) Einzelkomponente, beispielsweise einem Wasserstrom, zudosiert wird.
Als Folge hiervon weist das im ersten Iterationsschritt hergestellte erste Fluidgemisch einen Anteil der zudosierten anderen (zweiten) Einzelkomponente auf, welcher den entsprechend der vorgegebenen Mischungszusammensetzung vorgegebenen Wert im endgültigen Fluidgemisch unterschreitet. Beispielsweise mag die andere (zweite) Einzelkomponente nur zu 90 oder 95 Vol.-% bezogen auf ihren notwendigen Anteil im endgültigen Fluidgemisch bzw. der vorgegebenen Mischungszusammensetzung im ersten Iterationsschritt zudosiert werden. Dem solchermaßen hergestellten ersten Fluidgemisch "fehlen" also 5 Vol.-% bis 10 Vol.- % der anderen (zweiten) Einzelkomponente im Vergleich zu der vorgegebenen und gewünschten Mischungszusammensetzung bzw. dem endgültigen Fluidgemisch.
Im zweiten Iterationsschritt fungiert nun dieses erste Fluidgemisch als eine (erste) Einzelkomponente für den zweiten Iterationsschritt. Dabei wird wiederholt (iterativ) die andere (zweite) Einzelkomponente dem ersten Fluidgemisch zudosiert. Das mag erneut unter Berücksichtigung beispielsweise eines 90 Vol.-%igen Anteiles der anderen (zweiten) Einzelkomponente geschehen, diesmal allerdings bezogen auf die noch fehlenden 10 Vol.-% der Restdosage an der anderen (zweiten) Einzelkomponente. Als Ergebnis dieser erneuten Zudosage der anderen (zweiten) Einzelkomponente zu dem ersten Fluidgemisch stellt sich nun ein zweites Fluidgemisch in bzw. nach dem zweiten Iterationsschritt ein, welches insgesamt einen Anteil von ca. 99 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente in Bezug auf die vorgegebene Mischungszusammensetzung bzw. das endgültige Fluidgemisch aufweist. Das entspricht 90 Vol.-% bezogen auf die restlichen 10 Vol.- %, entsprechend 9 Vol.-% bezogen auf den Gesamtgehalt der anderen (zweiten) Einzelkomponente, zuzüglich der bereits vorhandenen 90 Vol.-%. Daraus ergeben sich in der Summe die angegebenen 99 Vol.-%.
Anhand dieser beispielhaften Überlegungen wird deutlich, dass im Rahmen des jeweiligen Iterationsschrittes bzw. der jeweiligen Iterationsstufe das übereinstimmende Verfahren wiederholt angewendet wird. Dieses sieht im Beispielfall eine Zudosage der anderen (zweiten) Einzelkomponente zur einen (ersten) Einzelkomponente unter Berücksichtigung eines volumetrischen Anteils von 90 Vol.- % bezogen auf die gesamte Menge (100 %) der zuzudosierenden anderen (zweiten) Einzelkomponente bzw. der jeweils verbleibenden Restmenge vor.
Insofern kommt insgesamt und vorteilhaft ein iterativer Prozess mit Rückkopplung zum Einsatz, bei welchem nicht nur dasselbe Verfahren der Zudosage einer bestimmten volumetrischen Menge der anderen (zweiten) Einzelkomponente (90 Vol.-% im Beispielfall) zu der ersten Einzelkomponente erfolgt. Sondern bei diesem Vorgang wird das Ergebnis des jeweiligen Iterationsschrittes als Ausgangswert für den nächsten Schritt genommen.
Das heißt, das im ersten Iterationsschritt hergestellte erste Fluidgemisch wird als eine Einzelkomponente für den nächsten, zweiten Iterationsschritt eingesetzt. In diesem zweiten Iterationsschritt wird dieser "neuen" (ersten) Einzelkomponente erneut die andere (zweite) Einzelkomponente zudosiert, und zwar unter
Berücksichtigung des gleichen volumetrischen Anteils wie im ersten Iterationsschritt.
Dabei wird der volumetrische Anteil der Zudosage der anderen (zweiten) Einzelkomponente anhand der jeweils verbleibenden Menge der anderen (zweiten)
Einzelkomponente in Bezug auf die Gesamtmenge in der vorgegebenen
Mischungszusammensetzung bemessen.
Anhand dieser Erläuterungen wird unmittelbar deutlich, dass durch den beschriebenen iterativen Prozess mit vorzugsweise Rückkopplung der volumetrische Anteil der anderen (zweiten) Einzelkomponente der erforderlichen und entsprechend der vorgegebenen Mischungszusammensetzung festliegenden Gesamtmenge sukzessive angenähert wird. Tatsächlich wird der fragliche volumetrische Gehalt der zudosierten anderen (zweiten) Einzelkomponente im jeweils hergestellten Fluidgemisch von zunächst 90 Vol.-% im ersten Iterationsschritt auf 99 Vol.-% im zweiten Iterationsschritt usw. gesteigert. Das geschieht so lange, bis die volumetrische Zusammensetzung des im n-ten-Schritt hergestellten n-ten Fluidgemisches mit einer vorgegebenen Abweichung vom endgültigen Fluidgemisch hergestellt wird.
Diese vorgegebene Abweichung mag beispielsweise schon nach dem zweiten Iterationsschritt unterschritten werden, wenn im endgültigen Fluidgemisch im Rahmen des Beispielfalls die andere (zweite) Einzelkomponente zu wenigstens 98,5 Vol.-% anwesend sein soll. Tatsächlich wird dieser Wert von 98,5 Vol.-% im Bespielfall bereits nach dem zweiten Iterationsschritt mit einem volumetrischen Anteil von 99 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente überschritten, so dass die vorgegebene Abweichung von ± 1 ,5 Vol.-% bezogen auf die gewünschte Gesamtmenge der anderen (zweiten) Einzelkomponente in der vorgegebenen Mischungszusammensetzung unterschritten wurde.
Die vorangestellten Ausführungen beziehen sich durchweg auf eine volumetrische Messung der Einzelkomponenten und daran anschließend die volumetrische Herstellung der Mischungszusammensetzung bzw. des Fluidgemisches. Das ist selbstverständlich nicht einschränkend und nur beispielhaft zu verstehen. Denn die Erfindung umfasst grundsätzlich auch eine nicht volumetrische Erfassung und Messung der jeweiligen Einzelkomponente, nämlich beispielsweise im Sinne einer Messung des Massedurchflusses. D. h., die vorangestellten Ausführungen lassen sich auch auf den Fall 1 :1 übertragen, dass anstelle des Volumenflusses der Massedurchfluss gemessen und erfasst wird. Das kann mit Hilfe sogenannter Massedurchflussmesser geschehen.
Nach vorteilhafter Ausgestaltung kann das beschriebene Verfahren unter Berücksichtigung von zwei (oder mehr) Einzelkomponenten bei der Herstellung eines Getränkes eingesetzt werden. Bei diesen beiden Einzelkomponenten mag es sich um Wasser als eine (erste) Einzelkomponente und Sirup als andere (zweite) zudosierte Einzelkomponente handeln.
Es ist nun auch noch möglich, dass zunächst diese beiden Einzelkomponenten einem ersten iterativen Prozess zur Herstellung eines ersten Zwischenfluidgemisches unterzogen werden. Dieses erste Zwischenfluidgemisch kann dann als Einzelkomponente in Verbindung mit einer weiteren dritten Einzelkomponente einem zweiten iterativen Prozess zur Herstellung eines zweiten Zwischenfluidgemisches usw. unterzogen werden. Bei der dritten Einzelkomponente mag es sich beispielsweise um C02 handeln, wobei der zweite iterative Prozess in diesem Fall eine iterative Karbonisierung des zuvor hergestellten Getränkes darstellen mag. Jedenfalls lässt sich auf diese Weise in einem n-ten iterativen Prozess das n-te und somit endgültige Fluidgemisch herstellen. Meistens reichen in diesem Zusammenhang zwei iterative Prozesse zur Herstellung des gewünschten Getränkes aus. Dabei wird zunächst das erste Zwischenfluidgemisch produziert, welches das gewünschte Getränk in der vorgegebenen Mischungszusammensetzung ohne Zusatz von C02 darstellen mag. In dem zweiten iterativen Prozess wird dann das hinsichtlich seiner volumetrischen Flüssigkeitszusammensetzung fertige erste Zwischenfluidgemisch iterativ karbonisiert. Allgemein findet eine iterative Gaszugabe statt. Dadurch steht am Ende des zweiten iterativen Prozesses das zweite Zwischenfluidgemisch zur Verfügung, welches zugleich dem endgültigen Fluidgemisch entspricht. Das heißt, im ersten iterativen Prozess wird das erste Zwischenfluidgemisch unter Berücksichtigung seiner endgültigen volumetrischen Flüssigkeitszusammensetzung hergestellt. Im zweiten iterativen Prozess wird dann das erste Zwischenfluidgemisch unter Herstellung des endgültigen Fluidgemisches produziert, im Beispielfall karbonisiert. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, welche zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignet ist und zur Herstellung von Fluidgemischen eingesetzt wird. Diese Anlage ist Gegenstand des Anspruches 1 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den nachgeordneten Ansprüchen.
Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Fluid- gemischen vorgestellt, die insbesondere auf eine aufwendige Zwischenspeicherung verzichten. Das heißt, Puffertanks sind ausdrücklich nicht erforderlich, weil die Herstellung des jeweiligen Fluidgemisches durch unmittelbare Zudosage einer zweiten Einzelkomponente zu einer ersten Einzelkomponente bzw. einem aus der ersten und zweiten Einzelkomponente hergestellten ersten Fluidgemisch erfolgt. Dazu sind keine aufwendigen Zwischenspeicherschritte erforderlich.
Als Folge hiervon wird das gewünschte endgültige Fluidgemisch ohne großen technologischen Aufwand zur Verfügung gestellt und werden insbesondere Investitionskosten eingespart. Auch der Platzbedarf ist gegenüber bisherigen Anlagen deutlich verringert. Darüber hinaus entfallen etwaige Überprüfungen der nicht vorhandenen Puffertanks entsprechend gesetzlichen Vorschriften.
Immer wird ein Konzept beispielsweise der Ausmischung von Getränken zur Verfügung gestellt, welches eine Anbringung und Platzierung einer zugehörigen Anlage unmittelbar vor oder im Bereich eines Füllers erlaubt. Mit Hilfe dieses Füllers erfolgt die Abgabe des zuvor hergestellten Fluidgemisches an einen oder mehrere Behälter. Zugleich wird eine hohe Ausmischgenauigkeit erreicht, so dass etwaige Korrekturen nicht erforderlich sind und folglich ein Puffertank zur Realisierung solcher Korrekturen entfallen kann. Dabei ist die Auslegung im Regelfall so getroffen, dass jede Iterationsstufe wenigstens eine Hauptleitung und mindestens eine in die Hauptleitung an einer Dosagestelle mündende Dosierleitung aufweist. In der Hauptleitung wird meistens Wasser geführt bzw. nach dem ersten Iterationsschritt das erste Fluidgemisch respektive eine erste Wasser- /Sirupmischung im Beispielfall.
Dabei verfügen die einzelnen Iterationsschritte typischerweise über eine gemeinsame Hauptleitung, wohingegen jede Iterationsstufe mit einer jeweils zuge- hörigen und separaten Dosierleitung ausgerüstet ist. Wenigstens ein Sensor in jeder Dosierleitung sorgt dafür, dass der durch die Dosierleitung in die Hauptleitung zudosierte Volumenstrom und/oder Massestrom bzw. Massendurchfluss gemessen und vorgegeben werden kann. Das mag im Zuge eines geschlossenen Regelkreislaufes unter Berücksichtigung eines zugleich in der Dosierleitung vorgesehenen Regelventiles erfolgen. Der Sensor und das Regelventil können an eine Steueranlage angeschlossen werden. Außerdem lässt sich bei Bedarf der Druck erhöhen. Auch das kann unter Rückgriff auf ein oder mehrere Regelventile erfolgen, die an die Steueranlage angeschlossen sind bzw. mit der Steueranlage kombiniert werden. Darüber hinaus weist auch die Hauptleitung typischerweise ein oder mehrere Sensoren auf. Meistens ist im Anschluss an jede Dosagestelle ein Sensor zur Überprüfung der Mischungszusammensetzung vorgesehen. Je nach der ermittelten Mischungszusammensetzung wird dann bekanntermaßen die Zudosage im nächsten Iterationsschritt vorgenommen. Denkbare Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Getränkeindustrie angesiedelt, beispielsweise bei der Herstellung von Softdrinks oder Süßgetränken. Auch die Ausmischung von Biermischgetränken kann nach dem beschriebenen Verfahren vorgenommen werden. Ebenso wie die Herstellung von Saft aus Saftkonzentrat durch Rückverdünnung. Außerdem sind derartige Verfahren in der Nahrungsmittelbranche denkbar, beispielsweise bei der Herstellung von Suppen aus Konzentrat. Auch Anwendungsfälle außerhalb der Nahrungs- und Getränkebranche sind denkbar, beispielsweise bei der Ausmischung bzw. Bereitstellung von Autoscheibenwaschkonzentrat oder von Farben und Lacken.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, vorliegend von
Getränken in einer ersten Ausführungsform und
Fig. 2 eine abgewandelte Ausgestaltung. In den Figuren ist eine Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, im Beispielfall von Getränken, dargestellt. Dabei werden zwei oder mehr Einzelkomponenten miteinander gemischt und anschließend über eine Abfüllmaschine 1 in nicht dargestellte Behälter abgefüllt. Bei den Einzelkomponenten handelt es sich im Rahmen der Variante nach Fig. 1 um Wasser als Hauptkomponente, welches über eine Hauptleitung 2 zugeführt wird. Dem über die Hauptleitung 2 geführten Wasser wird ein Sirup zudosiert, welcher in einem Behälter 3 bevorratet wird. Für die Zudosage des Sirups im Behälter 3 stehen im Beispielfall nach Fig. 1 zwei Dosierleitungen 4 zur Verfügung, welche beide mit dem Behälter 3 verbunden sind. Die beiden Dosierleitungen 4 münden an unterschiedlichen Dosagestellen 5.1 und 5.2 in die Hauptleitung 2. Bei der Variante nach Fig. 2 sind drei Dosierleitungen 4 mit zugehörigen Dosagestellen 5.1 , 5.2 und 5.3 realisiert.
Als dritte und weitere Einzelkomponente wird dem Getränk CO2 (Kohlendioxid) im Rahmen einer Karbonisierung zudosiert. Zu diesem Zweck ist ein Aufnahmebehälter 6 für CO2 vorgesehen, welcher mit weiteren Dosierleitungen 7 kommuniziert. Die Dosierleitungen 7 münden an eigenen Dosagestellen 8.1 und 8.2 in die Hauptleitung 2.
Man erkennt, dass in jeder Dosierleitung 4 bzw. 7 jeweils zumindest ein Sensor 9, 10 zur Messung des Volumenstromes vorgesehen ist. Dabei handelt es sich bei den beiden Sensoren 9 im Rahmen der Fig. 1 um solche, mit deren Hilfe der Volumenstrom in einer Flüssigkeit gemessen werden kann, vorliegend der Volumenstrom des durch die jeweilige Dosierleitung 4 hindurch geführten Sirups. Mit Hilfe der Sensoren 10 wird dagegen der durch die Dosierleitung 7 zugeführte Volumenstrom an C02 gemessen.
Darüber hinaus findet sich ein weiterer Sensor 1 1 eingangsseitig der Anlage in der Hauptleitung 2, mit dessen Hilfe der Volumenstrom an Wasser gemessen wird, welcher anschließend zu dem gewünschten Getränk verarbeitet wird. Ferner sind weitere Sensoren 12 in der Hauptleitung 2 vorgesehen, welche jeweils dazu dienen, die volumetrische Zusammensetzung des Fluidgemisches zu überprüfen. Das kann beispielsweise refraktometrisch bzw. anhand der Lichtbrechung erfolgen, wie dies in der DE 10 2007 050 731 B3 beschrieben wird. Anhand der Auslegung erkennt man, dass die beiden Einzelkomponenten jeweils auf einer Wegstrecke zwischen einer Qualitätsmessung mit Hilfe des zugehörigen Sensors 12 und einer eventuellen Nachdosage im Rahmen der folgenden Dosagestelle (beispielsweise der Dosagestelle 5.2) miteinander gemischt werden.
Sämtliche Sensoren 9, 10, 1 1 und 12 sind an eine gemeinsame Steueranlage 13 angeschlossen. Das deuten entsprechende strichpunktierte Verbindungsleitungen an. Die Steueranlage 13 kommuniziert darüber hinaus mit Regelventilen 14, mit deren Hilfe im Beispielfall die jeweils durch die Dosierleitung 4 bzw. 7 strömende volumetrische Menge an einerseits dem Sirup und andererseits CO2 vorgegeben wird. Das kann im Sinne einer Regelung dergestalt erfolgen, dass anhand von Messwerten des der jeweiligen Dosagestelle 5.1 , 5.2 bzw. 8.1 , 8.2 folgenden Sensors 12 für die Mischungszusammensetzung das zugehörige Regelventil 14 entsprechend beaufschlagt wird, um im Sinne eines Soll-/lstwertvergleiches die gewünschte Mischungszusammensetzung zu erhalten.
In der Fig. 1 ist dann noch eine Anschlussleitung 15 vorgesehen, welche an die Hauptleitung 2 angeschlossen ist und in diese mündet. Die Anschlussleitung 5 ist mit einem eigenen Regelventil 16 sowie einem Sensor 17 für die volumetrische Messung ausgerüstet. Sowohl das Regelventil 16 als auch der Sensor 17 sind erneut an die Steueranlage 13 angeschlossen. Über die Anschlussleitung 15 kann bei Bedarf die eine Einzelkomponente, beispielsweise Wasser, in die Hauptleitung 2 zudosiert werden. Das empfiehlt sich unter anderem für den Fall, dass im Anschluss an die beiden beispielsweise vorgeschalteten Dosagestellen 5.1 und 5.2 eine Überdosage der zweiten Einzelkomponente (Sirup) beobachtet wird. Im Rahmen der Fig. 2 sind die einzelnen Dosagestellen 5.1 , 5.2, 5.3 und 8.1 , 8.2 noch einmal schematisch dargestellt. Dabei wird deutlich, dass ergänzend zu den beiden Dosierleitungen 4 gemäß Fig. 1 auch noch eine dritte Dosierleitung 4 unter Berücksichtigung einer weiteren Dosagestelle 5.3 vorgesehen werden kann. Außerdem wird in der Fig. 2 die weitere Möglichkeit zeichnerisch dargestellt, nicht nur Sirup über einen Behälter 3 der Hauptleitung 2 zuzudosieren, sondern dies ergänzend auch für eine weitere Einzelkomponente vorzunehmen. Hierbei mag es sich beispielsweise um Zitronensäurelösung, ein Aromakonzentrat etc. handeln, welches in dem Sirup in dem Behälter 3 nicht enthalten ist und einen eigenen Behälter 18 erfordert. Diese weitere Einzelkomponente im Behälter 18 ist mit eigenen Dosierleitungen 19 ausgerüstet, die im Bereich von Dosagestellen 20.1 , 20.2 in die Hauptleitung 2 münden. Die Auslegung und Funktionsweise der sämtlichen Dosierleitungen 4, 7 und 19 im Rahmen der Fig. 2 ist dabei insgesamt so getroffen, wie dies mit Bezug zur Fig. 1 bereits beschrieben wurde. Dabei wird insgesamt so vorgegangen, dass zunächst das Getränk unter Berücksichtigung der passierten Dosagestellen 5.1 , 5.2, 5.3 sowie 20.1 , 20.2 hergestellt wird. Abschließend erfolgt die Karbonisierung an den Dosagestellen 8.1 und 8.2.
Die Funktionsweise ist wie folgt. Ausgehend von der Darstellung nach Fig. 1 wird Wasser über die Hauptleitung 2 der beschriebenen Anlage zugeführt. Dabei kann die volumetrische Menge an zugeführtem Wasser mit Hilfe des Sensors 1 1 und der Steueranlage 13 erfasst werden. In der Steueranlage 13 ist die am Ausgang in der Abfüllmaschine 1 gewünschte und vorgegebene Mischungszusammensetzung und auch die geforderte Menge abgespeichert, welche zu dem endgültig herzustellenden bzw. am Ende des Prozesses hergestellten Fluidgemisch korrespondiert. Dieses endgültige Fluidgemisch mit der vorgegebenen und in der Steueranlage 13 abgelegten Mischungszusammensetzung wird in die einzelnen Behälter abgefüllt. Das kann wie in der Darstellung unmittelbar erfolgen, ohne dass das endgültige Fluidgemisch in der Füllmaschine 1 eine denkbare Zwischenspeicherung erfährt. Grundsätzlich kann die Abfüllmaschine 1 aber auch mit einem Pufferspeicher 24 ausgerüstet werden.
Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist nun die Tatsache, dass die Herstellung des endgültigen Fluidgemisches vom Beginn der dargestellten Anlage, das heißt wenn man so will vom Sensor 1 1 bis hin zur Abfüllmaschine 1 , ohne Zwischenspeicherung erfolgt. Mit anderen Worten wird dem über die Hauptleitung 2 zugeführten Wasser bzw. der einen (ersten) Einzelkomponente schrittweise - im Rahmen eines wenigstens zweistufigen iterativen Prozesses ohne Zwischenspeicherung - die andere (zweite) Einzelkomponente, im Beispielfall der Fig. 1 Sirup, hinzudosiert. Dieser Vorgang erfolgt, ohne dass das jeweils hergestellte Fluidgemisch irgendeine Zwischenspeicherung erfährt, gleichsam während des Durchflusses des Wassers durch die Hauptleitung 2.
Zu diesem Zweck sind im Rahmen der Darstellung nach Fig. 1 zwei Iterationsstufen bzw. Iterationsschritte 21 a, 21 b bzw. 22a, 22b vorgesehen. Jede Iterationsstufe 21 a, 21 b; 22a, 22b weist wenigstens die Hauptleitung 2 und zumindest eine in die Hauptleitung 2 an der zugehörigen Dosagestelle 5.1 , 5.2, 5.3 bzw. 8.1 , 8.2 mündende Dosierleitung 4 respektive 7 auf. Das gleiche gilt für die Dosagestellen 20.1 , 20.2 und die zugehörigen Dosierleitungen 19. Dabei wird zunächst einmal so vorgegangen, dass dem durch die Hauptleitung 2 zugeführten und mit Hilfe des Sensors 1 1 volumetrisch erfassten Wasser in der ersten Dosagestelle 5.1 sowie der zugehörigen ersten Iterationsstufe 21 a die andere (zweite) Einzelkomponente, Sirup im Beispielfall, zudosiert wird, und zwar unter Berücksichtigung einer voreingestellten Abweichung vom endgültigen Fluidgemisch bzw. der vorgegebenen und in der Steueranlage 13 abgespeicherten Mischungszusammensetzung. Das sieht im Beispielfall so aus, dass die andere (zweite) Einzelkomponente (Sirup) unter Berücksichtigung einer volumetrischen Menge von 90 Vol.-% bezogen auf die erforderliche Gesamtmenge entsprechend der vorgegebenen Mischungszusammensetzung dem Wasser an der Dosagestelle 5.1 zudosiert wird. Anders ausgedrückt, wird die andere (zweite) Einzelkomponente (Sirup) der einen (ersten) Einzelkomponente jeweils so zudosiert, dass die andere (zweite) Einzelkomponente ihren gewünschten volumetrischen Anteil in der abgespeicherten Mischungszusammensetzung sukzessive und in mehreren Schritten (iterativ) erreicht.
Der genannte Wert von 90 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente lässt sich mit Hilfe des Regelventils 14 und des Sensors 9 einstellen und vorgeben. Das mag im Sinne eines geschlossenen Regelkreises geschehen, weil im Anschluss an die Dosagestelle 5.1 die tatsächliche Konzentration der fraglichen anderen (zweiten) Einzelkomponente mit Hilfe des Sensors 12 erfasst wird. Aus der mit Hilfe des Sensors 12 gemessenen volumetrischen Zusammensetzung des Fluidgemisches lässt sich also auf den Anteil der zweiten Einzelkomponente (Sirup) in der ersten Einzelkomponente (Wasser) rückschließen und kann das Regelventil 14 entsprechend im Sinne eines Soll-/ Istwertvergleiches beaufschlagt werden.
Jedenfalls wird im ersten Iterationsschritt 21 a eine Menge von 90 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente (Sirup) der ersten Einzelkomponente (Wasser) zudosiert. In gleicher weise wird im zweiten Iterationsschritt 21 b vorgegangen. Dies geschieht an der zweiten Dosagestelle 5.2. Hier steht im zweiten Iterationsschritt 21 b das zuvor hergestellte Fluidgemisch bzw. erste Fluidgemisch des ersten Iterationsschrittes 21 a als eine (erste) Einzelkomponente für die weitere Dosage zur Verfügung. Dieser einen (ersten) Einzelkomponente wird erneut die andere (zweite) Einzelkomponente zudosiert, im Beispielfall der Sirup aus dem Behälter 3.
Im Rahmen der zweiten Iterationsstufe 21 b erfolgt die Zudosage an der Dosagestelle 5.2 erneut unter Berücksichtigung einer volumetrischen Menge von 90 Vol.-%, diesmal jedoch bezogen auf die Restmenge. Die Restmenge an noch zuzudosierendem Sirup im Beispielfall beträgt 10 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der vorgegebenen Mischungszusammensetzung bzw. die Gesamtmenge, welche insgesamt an Sirup zudosiert werden muss, um das endgültige Fluidgemisch zu erhalten.
Dabei wird die gleiche Menge (90 Vol.-%) an der zweiten Dosagestelle 5.2 im Rahmen des zweiten Iterationsschrittes 21 b zudosiert, wobei im Vergleich zum ersten Iterationsschritt 21a die gleiche Einzelkomponente (Sirup im Beispielfall) zum Einsatz kommt. Auch in diesem Fall lässt sich die gewünschte Zudosage von 90 Vol.-% der Restmenge an Sirup mit Hilfe des in der Dosierleitung 4 vorgesehenen Sensors 9 sowie des Regelventiles 14 vorgeben. Das kann erneut über einen geschlossenen Regelkreis erfolgen. Denn im Anschluss an die zweite Dosagestelle 5.2 wird die Zusammensetzung des auf diese Weise erzeugten zweiten Fluidgemisches mit Hilfe des nachgeschalteten Sensors 12 erfasst und überprüft. Wie einleitend bereits erläutert, beträgt der volumetrische Anteil der anderen (zweiten) Einzelkomponente an dieser Stelle ca. 99 Vol.-% bezogen auf die insgesamt erforderliche Menge an dieser anderen (zweiten) Einzelkomponente (Sirup).
Unter Berücksichtigung beispielsweise einer Abweichung von 1 ,5 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente in Bezug auf das endgültige Fluidgemisch kann der beschriebene iterative Prozess mit Rückkopplung nunmehr abgebrochen werden. Denn die nach dem zweiten Iterationsschritt 21 b erreichte volumetrische Menge von 99 Vol.-% der anderen (zweiten) Einzelkomponente im zweiten Fluidgemisch entspricht dem endgültigen Fluidgemisch unter Berücksichtigung der vorgegebenen Abweichung (1 ,5 Vol.-%). Sollte diese Abweichung noch nicht erreicht sein, so kann entsprechend der Darstellung nach Fig. 2 eine dritte Iterationsstufe bzw. ein dritter Iterationsschritt 21 c nachgeschaltet werden, indem erneut die andere (zweite) Einzelkomponente über eine weitere Dosierleitung 4 unter Berücksichtigung einer dritten Dosagestelle 5.3 dem Wasser in der Hauptleitung 2 wie skizziert zudosiert wird. Nach dieser dritten Dosagestelle 5.3 beträgt die volumetrische Menge der anderen (zweiten) Einzelkomponente 99,9 Vol.-% in Bezug auf das endgültige Fluidgemisch. Das heißt, an dieser Stelle nach der dritten Dosagestelle 5.3 sind 99,9 Vol.-% an erforderlichem Sirup im Wasser enthalten.
Man erkennt anhand der Fig. 1 , dass insgesamt zwei grundsätzliche iterative Prozesse 21 , 22 zur Herstellung des endgültigen Fluidgemisches vor Abgabe an die Abfüllmaschine 1 vorgesehen sind. Dabei wird im Rahmen des ersten iterativen Prozesses 21 ein erstes Zwischenfluidgemisch hergestellt. Im zweiten iterativen Prozess 22 erfolgt dann die Herstellung des zweiten Zwischenfluidgemisches, welches im Beispielfall dem endgültigen Fluidgemisch entspricht. Zu diesem Zweck wird im ersten iterativen Prozess 21 das erste Zwischenfluidgemisch unter Berücksichtigung seiner endgültigen volumetrischen Flüssigkeitszusammensetzung produziert. Das heißt, im Anschluss an die zweite Dosagestelle 5.2 sowie den nachgeschalteten Sensor 12 steht das endgültige Fluidgemisch unter Berücksichtigung der zugehörigen Flüssigkeitskomponenten zur Verfügung. In dem zweiten iterativen Prozess 22 wird dieses Fluidgemisch lediglich noch karbonisiert, indem C02 aus dem Vorratsbehälter 6 an zugehörigen Dosagestellen 8.1 und 8.2 diesem Fluidgemisch zugeführt wird. Das kann erneut und vergleichbar wie im ersten iterativen Prozess 21 unter Berücksichtigung entsprechender volumetrischer Vorgaben erfolgen. Das heißt, an der Dosagestelle 8.1 wird C02 unter Berücksichtigung von 90 Vol.-% bezogen auf die Gesamtmenge an erforderlichem CO2 im endgültigen Fluidgemisch zudosiert. An der zweiten diesbezüglichen Dosagestelle 8.2 im Rahmen des zweiten iterativen Prozesses 22 erfolgt dann, erneut eine Dosage von 90 %, diesmal aber bezogen auf die noch erforderliche Restmenge von 10 Vol.-% an CO2. Folgerichtig verfügt das endgültige Fluidgemisch im Anschluss an die Dosagestelle 8.2 über insgesamt 99 Vol.-% an C02. Diese Menge kann mit Hilfe des dort vorgesehenen Sensors 12 erfasst und überprüft werden.
Diese grundsätzliche Vorgehensweise wird noch einmal in der Fig. 2 zu- sammengefasst. Das der Hauptleitung 2 zugeführte Wasser mag eingangsseitig entgast worden sein. Das ist jedoch nicht zwingend. Außerdem können zusätzlich noch im Rahmen der Fig. 2 dargestellte Ventile 23 vorgesehen werden, welche beim Anfahren des Hauptstromes durch die Hauptleitung 2, in der Regel Wasser, ohne Zudosage der jeweils anderen Komponente ein Spülen der Anlage und einen Abzug des Wassers ermöglichen. Dadurch werden Komponentenverluste minimiert.
Tatsächlich kann das Ventil 23 nicht nur beim Anfahren des Hauptstromes durch die Hauptleitung 2 vorteilhaft genutzt werden. Denn es besteht auch die Möglichkeit, beispielsweise über das Ventil 23 ein falsch gemischtes Fluidgemisch auszusondern bzw. abzuleiten. Selbstverständlich können auch zwei Ventile vorgesehen werden. Dabei dient ein Ventil zum Ableiten während ein anderes in einen nicht dargestellten Auffangbehälter mündet. Mit Hilfe des letzten Sensors 12 zur Qualitätsmessung vor dem besagten Ventil 23 kann in Verbindung mit der Steueranlage 13 entschieden werden, ob das hergestellte Fluidgemisch den vorgegebenen Qualitätskriterien entspricht. Falls ja, wird das Fluidgemisch an die Abfüllmaschine 1 - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Pufferspeichers 24 - abgegeben. Falls nein, kann das fragliche falsche Fluidgemisch über das Ventil 23 abgeführt werden

Claims

1
WO 2012/000581 PCT/EP2011/002236
Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. von Getränken, unter Rückgriff auf wenigstens zwei Einzelkomponenten, wonach die Einzelkomponenten einer vorgegebenen Mischungszusammensetzung zu dem Fluidgemisch zusammengeführt und gemischt werden, und wonach das Fluidgemisch mittelbar oder unmittelbar in einen Behälter abgefüllt wird, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass das endgültige Fluidgemisch in einem wenigstens zweistufigen iterativen Prozess ohne Zwischenspeicherung hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der iterative Prozess mit Rückkopplung arbeitet, indem das im ersten Iterationsschritt hergestellte erste Fluidgemisch als eine Einzelkomponente im zweiten Iterationsschritt bei der Herstellung des zweiten und gegebenenfalls endgültigen Fluidgemisches fungiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der iterative Prozess derart vollzogen wird, dass lediglich die eine Einzelkomponente der anderen Einzelkomponente im ersten Iterationsschritt und danach dem solchermaßen hergestellten Fluidgemisch in jedem weiteren Iterationsschritt jeweils zudosiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zudosierte Einzelkomponente hinsichtlich ihres Volumenstromes und/oder ihres Massendurchflusses erfasst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Fluidgemisch volumetrisch erfasst wird, und zwar vorzugsweise nach jedem Iterationsschritt des iterativen Prozesses das zuvor erzeugte Fluidgemisch ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die volumetrische Zusammensetzung des im n-ten Schritt hergestellten n-ten Fluidgemisches mit einer voreingestellten Abweichung vom endgültigen Fluidgemisch vorgesehen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der iterative Prozess so lange fortgeführt wird, bis sich das im n-ten Schritt hergestellte n-te sowie endgültige Fluidgemisch der vorgegebenen 2
WO 2012/000581 PCT/EP2011/002236
Mischungszusammensetzung unter Berücksichtigung ebenfalls vorgegebener Toleranzen konvergierend angenähert hat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst zwei Einzelkomponenten einem ersten iterativen Prozess zur Herstellung eines ersten Zwischenfluidgemisches unterzogen werden und dann das erste Zwischenfluidgemisch als Einzelkomponente in Verbindung mit einer weiteren, dritten Einzelkomponente einem zweiten iterativen Prozess zur Herstellung des zweiten Zwischenfluidgemisches usw. unterzogen wird, bis in einem n-ten iterativen Prozess das n-te und somit endgültige Fluidgemisch hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei iterative Prozesse (21 , 22) zur Herstellung eines ersten Zwischenfluidgemisches und dann des endgültigen Fluidgemisches vorgesehen sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten iterativen Prozess (21 ) das erste Zwischenfluidgemisch unter Berücksichtigung seiner endgültigen volumetrischen Flüssigkeitszusammensetzung und im zweiten iterativen Prozess (22) das erste Zwischenfluidgemisch unter Zugabe von Gas sowie Herstellung des endgültigen Fluidgemisches produziert wird. 1 . Anlage zur Herstellung von Fluidgemischen, z. B. von Getränken, unter Rückgriff auf wenigstens zwei Einzelkomponenten, wobei die Einzelkomponenten einer vorgegebenen Mischungszusammensetzung zu dem Fluidgemisch zusammengeführt und gemischt werden, und wobei das Fluidgemisch mittelbar oder unmittelbar in einen Behälter abgefüllt wird, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass wenigstens zwei Iterationsstufen (21 a, 21 b; 22a, 22b) ohne Zwischenspeicherung zur Herstellung des endgültigen Fluidgemisches vorgesehen sind.
12. Anlage nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Iterationsstufe (21 a, 21 b; 22a, 22b) wenigstens eine Hauptleitung (2) und zumindest eine in die Hauptleitung (2) an einer Dosagestelle (5.1 , 5.2; 8.1 , 8.2) mündende Dosierleitung (4, 7) aufweist.
13. Anlage nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Iterationsstufen (21 a, 21 b; 22a, 22b) jeweils eine gemeinsame Hauptleitung (2) und jeweils eine zugehörige Dosierleitung (4, 7) aufweisen. 3
WO 2012/000581 PCT/EP2011/002236
H.Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (9, 10) zur Volumenstrommessung und/oder Massedurchflussmessung in jeder Dosierleitung (4, 7) vorgesehen ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (2) im Anschluss an jede Dosagestelle (5.1 , 5.2; 8.1 , 8.2) einen Sensor (12) zur Prüfung der volumetrischen Mischungszusammensetzung aufweist.
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