DE2226307A1

DE2226307A1 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von mit Kohlensäure versetzten Getränken

Info

Publication number: DE2226307A1
Application number: DE19722226307
Authority: DE
Inventors: Leo F. Passadena; Jones Norman H. Baltimore; Pahl Md. (V.St.A.)
Original assignee: Crown Cork and Seal Co Inc
Current assignee: Crown Cork and Seal Co Inc
Priority date: 1971-06-07
Filing date: 1972-05-30
Publication date: 1972-12-28
Also published as: NL7207139A; NO132929C; US3780198A; FR2140467A1; BE784515A; NO132929B; SE389095B; IT956177B; FR2140467B1; ZA721932B; GB1357994A

Description

?ATE tf I ANWÄLTE

HELMUT 3CHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 2226307 8 MÜNCHEN 35 · LIPOWSKYSTR. IO

cö-33 30.5.1972

Crown Cork & Seal Company, Inc.

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von mit Kohlensäure versetzten Getränken

Die Erfindung "bezieht sich auf die Erzeugung von Getränken und "betrifft insbesondere das Versetzen eines Gemisches aus Getränktoestandteilen mit Kohlensäure*

Bei den gebräuchlichen Verfahren zum Herstellen von Getränken, insbesondere von alkoholfreien Getranken, ist es Üblich, die Bestandteile des Getränks, zu denen ein Syrup und Wasser gehören, in einem vorbestimmten Verhältnis zu mischen, so daß- man das gewünschte Getränk erhält· Wenn man andere Syruparten verwendet und ein anderes Mischungsverhältnis vorsieht, ist es möglich, mit Hilfe ein und derselben Mischvorrichtung Getränke verschiedener Art herzustellen

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Die miteinander gemischten Getränkbestandteile werden einer Kühlvorrichtung zugeführt, wo das Gemisch so verteilt wird, daß ea in form von Kaskaden über oberhalb eines Behälters angeordnete Kühlplatten hinwegströmt· Wenn man dem Behälter eine Vorrichtung zum Ftlhlen der Standhöhe des Gemisches zuordnet, ist es möglich, die von der Mischvorrichtung abgegebene Menge in Abhängigkeit von der Standhöhe des Gemisches in dem Behälter zu regeln, so daß Gewähr für eine ausreichende Zufuhr des Gemisches aus den Getränkbestandteilen besteht. Gewöhnlich enthält die Kühlvorrichtung eine Kohlensäureatmosphäre, die unter einem niedrigen Oberdruck von etwa 0,07 atü steht, um zu verhindern, daß luft in Berührung mit den Getränkbestandteilen kommt·

Nunmehr sind die gemischten und gekühlten Bestandteile bereit, mit Kohlensäure versetzt zu werden. Die Menge des in einem Getränk enthaltenen Kohlendioxids richtet sich nach der Art des betreffenden Getränks, sie kann im Bereich von einer Raumeinheit gasförmiger Kohlensäure bis zu vier Raumeinheiten oder darüber auf eine Raumeinheit des Getränks liegen, und im Durchschnitt verwendet man 3,5 Raumeinheiten Kohlensäuregas auf eine Raumeinheit des Getränks· Hierbei ist es sehr wichtig, daß der Kohlensäuregehalt des Getränks jeweils innerhalb der Grenzen gehalten wird, die durch die Güteüber«achungelaboratorien der Industrie zugelassen werden· In den meisten Pällen beträgt die zulässige Abweichung vom geforderten Kohlensäuregehalt +0,1 Raumeinheit, und der geforderte Kohlensäuregehalt muß während der gesamten Produktionsperiode aufrechterhalten werden. Sobald das Versetzen des Getränks mit Kohlensäure beendet ist, wird das Getränk mittels einer Füllvorrichtung in geeignete Behälter abgefüllt.

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Im allgemeinen ist es schwierig, Getränke mit Kohlensäure zu versetzen, da es nach dem Zuführen der Kohlensäure zu einer nicht beherrschbaren Schaumbildung' kommen kann, so daß es schwierig ist, das Getränk mit Hilfe der Füllvorrichtung abzufüllen. Bildet das Getränk übermäßig viel Schaum, können an der Füllvorrichtung erhebliche Getränkverluste auftreten, was sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus hygienischen Gründen äußerst unerwünscht ist. Die Neigung eines Getränka zu einer übermäßigen Schaumbildung ist nicht nur eine Funktion der dem Getränk beigefügten Kohlensäuremenge, sondern auch eine Funktion des Zuckergehalts und der Art des betreffenden Getränkso Beispielsweise·enthalten Zitronen- Lime-Getränke und Ginger Ales jeweils 3,5 Baumeinheiten Kohlensäure auf eine Raumeinheit des Getränks» Jedoch neigen Zitronen-Lime-Getränke erheblich stärker zu einer übermäßigen Schaumbildung als Ginger Ales· Hieraus ist ersichtlich, daß es im Vergleich zu Wasser erheblich schwieriger ist, Getränke mit Kohlensäure zu versetzen·

Bis jetzt ist es bei der Getränkeindustrie UbIiGh₅, die Getränke in einem großen, zwischen der Kühlvorrichtung und der Abfüllvorrichtung angeordneten Vorratsbehälter mit Kohlensäure zu versetzeno Um die Getränke in dem Vorratsbehälter mit Kohlensäure zu versetzen, wendet man eines oder mehrere von drei Verfahren an, zu denen das Einspritzverfahren, das Zersteubungsverfahren und das Absorbtionsverfahren gehören. Ohne Rüc ksicht auf das jeweils angewendete Verfahren zum Beifügen der Kohlensäure wird der Druck in dem Vorratsbehälter gewöhnlich auf etwa 3,5 atü gehalten.

Versucht man, ein Getränk in einem solchen Vorratsbehälter mit Kohlensäure zu versetzen, ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten. Erstens ist ein solcher Behälter sehr teuer, da er einem Innendruck von etwa 3,5 atü standhalten muß. Berücksichtigt man außerdem die Tatsache, daß es aus

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hygienischen Gründen üblich ist, Behälter aus nichtrostendem Stahl zu benutzen, liegt es auf der Hand, daß das Versetzen von Getränken mit Kohlensäure in einem Vorratsbehälter zu einem außerordentlich hohen Kostenaufwand führt. Selbst dann, wenn Behälter aus nichtrostendem Stahl benutzt werden, ist es sehr schwierig, den Behälter einschließlich der Begasungsdüsen und der filmplatten zu reinigen, wenn dieB erforderlich ist, um von der Herstellung eines bestimmten Getränks auf die Herstellung eines anderen Getränks überzugehen,. Schließlich ist es zum Reinigen des Vorratsbehälters erforderlich, die gesamte Einrichtung außer Betrieb zu setzen, woraus sich wiederum eine erhebliche Steigerung des Kostenaufwandes ergibt«

Abgesehen von den vorstehend genannten Schwierigkeiten, die sich beim Versetzen eines Getränks mit Kohlensäure in einem Vorratsbehälter ergeben, ist es bis jetzt äußerst schwierig, den richtigen Kohlinaäuregehalt aufrechtzuerhalten. Um bei einem bestimmten Getränk einen vorbestimmten Kohlensäuregehalt zu erzielen, ist es daher bis jetzt erforderlich, bei der benutzten Einrichtung in kurzen Zeitabständen Einstellarbeiten durchzuführen. Da in dem Vorratsbehälter ein Druck von etwa 3,5 atü herrscht, ist es ferner erforderlich, mit hohen Pülldrücken zu arbeiten„ Diese hohen Drücke erschweren nicht nur die Durchführung des Abfüllvorgangs, sondern sie stellen auch hohe Anforderungen an die Abfüllvorrichtung, denn zwischen der Abfüllvorrichtung und dem zu füllenden Behälter muß eine Druckabdichtung vorhanden sein, die einem Druck von mehr als 3»5 atü standhält, und zwar normalerweise einem Druck, der um etwa 0,35 atü höher ist als der Druck in der Kammer der Abfüllvorrichtung. Wenn das Getränk in Büchsen abgefüllt wird, können sich in der Praxis die Böden der Büchsen während des Abfüllvorgangs verformen·

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In der Brauindustrie wird bis jetzt ein etwas anderes Verfahren zum Beifügen von Kohlensäure angewendet, bei dem in eine Rohrleitung eine Vorrichtung eingeschaltet ist, mittels welcher die Kohlensäure durch einen porösen Stein hindurch zugeführt wird. Jedoch wird dieses nach dem Durchlaufprinzip arbeitende Verfahren zum Beifügen von Kohlensäure nur benutzt, um den Kohlensäuregehalt des Bieres genau auf den Sollwert zu bringen, denn Bier enthält bereits eine bestimmte Kohlensäuremenge, die als Nebenprodukt der Gärung entsteht. Daher wird jeder Raumeinheit Bier weniger als eine halbe Raumeinheit Kohlensäure beigefügt, während bei anderen Getränken auf jede Raumeinheit eine bis vier Raumeinheiten Kohlensäure entfallen» Ein kleiner Zusatz an Kohlensäure führt bei Bier nicht zu einer übermäßigen Schaumbildung oder zu Schwierigkeiten beim Abfüllen, während bei anderen Getränken die Gefahr einer übermäßigen Schaumbildung besteht, da hierbei größere Mengen an Kohlensäure benötigt werden. In einer Brauerei ist es in jedem Pail erforderlich, ohne Rpcksicht auf die Notwendigkeit der Beigabe von Kohlensäure einen großen Vorratsbehälter bereitzuhalten, so daß eine reichlich bemessene Zeitspanne verfügbar ist, während welcher sich das Bier stabilisieren kann.

Ferner wird in Brauereiaen mit einem konstanten Bierstrom gearbeitet, wodurch das kontinuierliche Zuführen von Kohlensäure erleichtert wird, denn man kann der betreffenden Leitung einen konstanten Kohleasäurestrom zuführen, um den Kohlensäuregehalt des Bieres auf den gewünschten Wert zu bringen. Schließlich ist es bei Brauerejsa nicht erforder-' lieh, von der Herstellung eines bestimmten Erzeugnisses auf die Herstellung eines anderen Erzeugnisses überzugehen, wie es im Gegensatz hierzu bei der Getränkeindustrie der Pail ist, und daher brauchen die benutzten Vorrichtungen beim Übergang auf ein anderes Erzeugnis nicht gereinigt zu werden. Der bei dem erwähnten Durchleufverfabxen benutzte po-

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rösen Stein führt daher bei der Reinigung nicht zu besonderen Schwierigkeiten; allerdings ist es erforderlich, den Stein periodisch mit Hilfe von Ultraschallenergie zu reinigen» Eine häufige Ultraschallreinigung eines solchen praösen Steins, wie sie bei einer Einrichtung zum Herstellen von Getränken beim übergang auf ein anderes Erzeugnis erforderlich ist, könnte dazu führen, daß sich das beschriebene Durchlaufverfahren zum Beifügen von Kohlensäure als ebenso kostspielig erweist wie das gegenwärtig in der Getränkeindustrie angewandte Verfahren,

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, die Kosten des Veraetzens von Getränken mit Kohlensäure zu verringern» Ferner sollen gemäß der Erfindung die hygienischen Bedingungen beim Versetzen von Getränken mit Kohlensäure verbessert werden. Weiterhin soll zum Versetzen von Getränken mit Kohlensäure eine Einrichtung geschaffen werden, die leicht zu reinigen ist» Gleichzeitig soll es durch die Erfindung ermöglicht werden, beim Herstellen von Getränken den vorgeschriebenen Kohlensäuregehalt mit einem hohen Genauigkeitsgrad einzuhalten· ferner soll es ermöglicht werden, einen vorbestimmten Kohlensäuregehalt bei einen Getränk zu erzielen, ohne daß es erforderlich ist, bestimmte Vorrichtungen näutg oder ständig mit der Hand nachzustellen· Schließlich 801Γ es gemäß der Erfindung ermöglicht werden, Getränke unter einem niedrigen Druck abzufüllen.

Srfindungsgemäß ist eine Einrichtung zum Versetzen von Getrtiken mit Kohlensäure geschaffen worden, au der eine Mischvorrichtung gehört, die dazu dient, Getränkbeetanatei-Ie unter BiiUchluß von Wasser und Syrup zu mischen, ferner eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des aus den Bestandteilen hergestellten Gemisches sowie eine Füllvorrichtung ium Füllen von Behältern mit dem aus den Bestandteilen hergestellten abgekühlten Gemisch. Zum Versetzen des Getränke mit Kohlensäure dient hierbei ein in eine Rohrleitung eingesohal-

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•teter Kohlensäureinjektor, der zwischen der Kühlvorrichtung und der Abfüllvorrichtung angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kohlensäureinjektor mit einem aus nichtrostendem Stahl hergestellten Rohr versehen, dessen Enden geschlossen sind, und das in dem Getränkstrom angeordnet ist«. Das zuzuführende Kohlendioxid wird veranlaßt, von der Innenfläche des porösen Rohrs aus zu seiner Außenfläche zu diffundieren, über die das Getränk hinwegströmt*

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der an dem Kohlensäureinjektdr herrschende Druck erheblich höher als der Druck an der Abfüllvorrichtung.■Zwar kann der Druck, unter dem die Kohlensäure zugeführt wird, einen Wert von etwa 2,8 atü überschreiten, doch geht der an der Abfüllvorrichtung herrschende Druck nicht über etwa 2,45 atü hinausο

Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Kohlensäureinjektor und der Abfüllvorrichtung eine Stabilisierungskammer angeordnet, damit eine ausreichende Zeitspanne aur Terfügung steht, während welcher sich das Kohlendioxid in dem Getränk kosen kann, bevor das Getränk zu der Abfüllvorrichtung gelangte Der Innendruck dieser Stabilisierungskammer kann ebenfalls unter einem Wert von weniger als etwa 2,8 atü gehalten werdeno

Weiterhin wird gemäß der Erfindung der Mengenstrom des dem Injektor zugeführten Kohlendioxids durch den die Einrichtung durchlaufenden Strom der Getränkbestandteile geregelt* Dadurch, daß eine Durchflußregelvorrichtung vorgesehen ist, die die Zufuhr von Kohlendioxid zu dem Injektor in Abhängigkeit vom Ein*· und Ausschalten einer die Getränkbeatandteile fördernden Pumpe einleitet "bzw. unterbricht, iat es möglich, einen gleichmäßigeren Kohleneäuregahalt des

Getränks zu erzielen. Außerdem kann die Durchflußregelvorrichtung mit einer Einrichtung versehen sein, die es ermöglicht, den Mengenstrom des dem Injektor zugeführten Kohlendioxids automatisch auf einem vorher eingestellten Wert zu halten·

Ein AusführungslDeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen "beschrieben* Es zeigt:

Figo 1 schematisch eine Einrichtung zum Versetzen von Getränken mit Kohlensäure;

Fig. 2 perspektivisch einen Teil der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 in einem vergrößerten Längsschnitt den auch in Fig. 2 dargestellten Kohlensäureinjektorj

Fig. 4 in einer vergrößerten schematischen Darstellung einen Teil der auch aus Fig. 1 ersichtlichen Vorrichtung zum Regeln des Mengenstroms der Kohlensäure; und

5 schematisch eine Einrichtung zum automatischen Aufrechterhalten eines vorher eingestellten Mengenstroms der Kohlensäure.

Zu der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zum Herstellen von Getränken·gehört eine Mischvorrichtung 10, z. B. eine solche der Bauart Crown Sure, die dazu dient, einen bestimmtenSyrup und Wasser in einem vorbestimmten Verhältnis zu mischen, um ein Getränk einer bestimmten Art herzustellen«· Vor seiner Zufuhr zu der Mischvorrichtung 10 kann das Wasser entlüftet werden, um den Luftgehalt des Wassers auf ein Minimum zu verringern. Die gemischten Getränkbestandteile werden dann durch eine Kühlvorrichtung 12, z. B. eine solche der Bauart Crown Sure, geleitetο In der Kühlvorrichtung 12 werden die gemischten Getränkbestandteile veranlaßt, kaskadenfßrmig über

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in einem hygienischen Zustand gehaltene Kühlplatten hinwegzuströmen} danach werden die Getränkbestandteile in einem Behälter gesammelt, dem eine Vorrichtung zum Fühlen der Standhöhe der Flüssigkeit zugeordnet sein kann, mittels welcher die von der Mischvorrichtung 10 abgegebene Flüssigkeitsmenge geregelt wird. Das gekühlte Gemisch aus den Getränkbestandteilen ist jetzt bereit, mit Kohlensäure versetzt zu werden» "

Gemäß der Erfindung wird das Getränk in der leitung mit Kohlensäure versetzt, welche die Kühlvorrichtung 12 mit einer Abfüllvorrichtung 14 verbindet. Während das gekühlte Gemisch mittels einer Pumpe 18 durch eine mit einem Rückschlagventil 17 versehene leitung 16 gefördert wird, wird ihm durch eine Vorrichtung 20 Kohlensäure zugesetzt, wobei dieser Vorrichtung ein geregelter Kohlensäurestrom zugeführt wird. Die Pumpe 18 soll so ausgebildet sein, daß ihre Förderleistung genau auf die Menge eingeregelt werden kann, die der Abfüllvorrichtung 14 je Minute zugeführt wird.

Da sich der Vorgang des Lösens des Kohlendioxids in den Getränkbestandteilen mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit abspielen kann, ist in die Leitung 16 außerdem eine Stabilisierungskammer 22 eingeschaltet. In der Praxis wird die durch die Stabilisierungskammer 22 strömende Flüssigkeit vor dem Erreichen der Abfüllvorrichtung 14 genügend lange zurückgehalten, damit sich das Kohlendioxid in den Getränkbestandteilen lösen kann, bevor das Getränk in Behälter abgezogen wird* Jenseits der Stabilisierungskammer 22 werden die dann mit Kohlensäure versetzten Getränkbestanteile über ein Ventil 24 und ein Sieb 26 der Abfüllvorrichtung 14 zugeführt. Auch dem freien Raum im oberen Teil der Stabilisierung3kammer und der Abfüllvorrichtung wird Kohlendioxid nugöführt. .

Das Kohlendioxid wird der Einrichtung von einer nicht dargestellten Quelle aus unter einem Druck von etwa 17,5 atü zugeführt. Eine Zweigleitung führt Kohlendioxid der in diese Leitung eingeschalteten Vorrichtung 20 zum Abgeben des Kohlendioxids an das Getränk unter einem Druck von etwa 7 atü zu, der durch einen Druckregler 28 aufrechterhalten wird« Jenseits dieses Druckreglers strömt das Kohlendioxid durch ein Magnetventil 30, das in Abhängigkeit vom Ein- und Ausschalten des Antriebsmotors der Pumpe 18 automatisch geöffnet bzw«, geschlossen wird; von dem Magnetventil aus strömt das Kohlendioxid zu einem Durchflußmesser 32, der im folgenden anhand von Figo 4 näher beschrieben wird· Nachdem ein geeigneter Mengenstrom des Kohlendioxids für das herzustellende Getränk festgelegt worden ist, wird ein Nadelventil 34 entsprechend eingestellt, von dem aus das Kohlendioxid der Abgabevorrichtung 20 über ein Rückschlagventil 36 und ein weiteres Ventil 38 zugeführt wird. Das der Vorrichtung 20 zugeführte Kohlendioxid wird unter einem Druck gehalten, der über etwa 2,8 atü liegt und vorzugsweise etwa 3,5 atü beträgt.

Ferner ist für das Kohlendioxid eine weitere Zweigleitung vorgesehen, in die ein Magnetventil 40 eingeschaltet ist, das in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Pumpe 18 automatisch geöffnet bzw.· geaiilossen wird; Jenseits des Magnetventils ist ein Druckregler 42 angeordnet, der dazu dient, den Druck des Kohlendioxids in der Sxabilisierungskammer auf einem Wert zu halten, der erheblich unter 2,8 atü liegt und vorzugsweise etwa 2,1 atti beträgt. AuSerde» ,ist in diese Zweigleitung ein Rückschlagventil 44 eingeschaltet·

Im folgenden wird der Aufbau der Anordnung zum Versetzen des Getränks mit Kohlendioxids anhand von Fig» 2 mit weiteren Einzelheiten beschrieben· Gemäß Fig. 2 sind mehrere Kohlendiox.idinjektoren 48, 50 und 52 in der Leitung 16 hin-

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tereinandergeschalteto Zu jedem Injektor" gehören zwei Re~ duzierstücke 54 und 56 sowie ein zwischen ihnen angeordnetes durchsichtiges Gehäuseteil 58, welch letzteres es ermöglicht, die Zufuhr des Kohlendioxids zu "beobachten, das den verschiedenen Injektoren über an die Reduzierstücke 54 angeschlossene Einlasse 60 zugeführt wird.

Sobald das Kohlendioxid in die Injektoren 48, 50 und 52 eintritt, wird es dem durch die Injektoren strömenden Getränk in der nachstehend anhand von.Fig. 3 beschriebenen Weise durch einen Diffusionsvorgang beigefügt; das mit Kohlensäure versetzte Getränk strömt dann zu der Stabilisierungskammer 22, die durch einen erweiterten Teil-der Leitung 16 gebildet sein kann. Wenn gemäß Figo 1 und 2 neben der Stabilisierungskammer 22 eine Standhöhenfühlvorrichtung 62 vorgesehen ist, kann die Pumpe 18 in Abhängigkeit von der Standhöhe der Flüssigkeit in der Stabilisierungskammer betätigt werden. Natürlich arbeiten die Magnetventile 30 und' 40 derart, daß sie Kohlendioxid zuführen bzw. die Zufuhr unterbrechen, was sich jeweils danach richtet, ob die Pumpe 18 zum Fördern der Getränkbestandteile in Betrieb ist oder nicht.

Die Kohlendioxidinjektoren 48, 50 und 52 werden im folgenden anhand von Fig. 3 näher beschrieben; gemäß Fig. 3, wo ein solcher Injektor im Längsschnitt dargestellt ist, weist jeder Injektor ein mikroporöses Rohr 64 aus nichtrostendem Stahl auf, durch dessen Wand hindurch das Kohlendioxid diffundiert« Das Kohlendioxid wird über einen Einlaß 66 zugeführt, der in das Reduzierstück 54 eingebaut ist und in den Injektor hineinragt. Gemäß Fig. 3 sind ein Bundteil 68 und ein Halteteil 70 vorgesehen, wobei dieses Halteteil mit Ansätzen 72 zusammenarbeitet, die an einer Einlaßleitung 76 ausgebildet sind, Die Einläßleitung 72 ragt in einen das benachbarte Ende des Rohrs 64 abschließenden Stopfen 78 hinein;

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dessen Form der Form eines G-eschosses ähnelt. Ein ähnlicher allgemein geschoßförmiger Stopfen 80 ist am anderen Ende des Eohrs 64 vorgesehen, und die beiden Stopfen sind durch eine Stange 74 verbunden, welche die Stopfen in ihrer Lage hält. Das Kohlendioxid ist in Fig. 3 durch gestrichelte Pfeile angedeutet; gemäß Fig. 3 diffundiert das Kohlendioxid von der Innenfläche des Rohrs 64 aus durch die Poren der Rohrwand zur Außenfläche des Rohrs, über die die Getränkbestandteile in der durch ausgezogene Pfeile angedeuteten Weise hinwegströmt.

Es hat sich gezeigt, daß es das Rohr 64 aus nichtrostendem Stahl, dessen Mikroporen einen Durchmesser von etwa 100 Mikron haben, dem Kohlendioxid ermöglicht, in Form kleiner Gasblasen durch die Rohrwand hindurch zu diffundieren, um von einem dünnen flüssigen Film absorbiert zu werden, der aus den Getränkbestandteilen besteht und eine große Berührungsfläche bedeckt, die durch die Außenfläche des Rohrs gebildet wird· Dieser dünne Flüssigkeitsfilm nimmt augenblicklich Kohlendioxid bis zum Erreichen des Sättigungspunktes auf, und zwar sogar bei der kleinesten möglichen Kohlendioxiddurchsatzmenge, so daß sich die Schaumbildung an der Abfüllvorrichtung 14 verringert.

Der Stabilisierungsbehälter 22 ist vorgesehen, damit sich das Getränk nach dem Einleiten der Kohlensäure besser stabilisieren kann, d. h., damit Kohlendioxidblasen zusammenfallen können, während das Gas von dem Getränk absorbiert wird, bzw. damit sich aus der Flüssigkeit diejenigen Kohlendioxidblasen abscheiden können, die nicht auf diese Weise zusammenfallen. Die Gasblasen, die bei der Diffusion des Kohlendioxids durch die Wand des mikroporösen Rohrs 64 entstehen, erzeugen außerdem eine Turbulenz, die im Vergleich zu den erwähnten bekannten Verfahren eine gleichmäßigere Verteilung des gelösten Kohlendioxids in dem Getränk gewährleistet.

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Die Zeit, die benötigt wird, um einen über die Außenfläche des Rohrs 64 fließenden Getränkstrom mit Kohlensäure zu verseizen, richtet sich nach der Größe der Gasblasen. Bei kleinen Gasblasen ergibt sich eine höhere Übertrittgeschwindigkeit, so daß man mit einer kürzeren Stabilisierungsperiode auskommt· Wenn die Mikroporen des Rohrs 64

einen Durchmesser von 100 Mikron haben, zeigt es sich, daß der Stabilisierungsbehälter so bemessen sein muß, daß das Getränk 10 see lang in ihm verbleibt, bevor das mit Kohlensäure versetzte Getränk zu der Abfüllvorrichtung 14 gelangt.' Natürlich ist es auch möglich, das Getränk in der Abfüllvorrichtung 14 zu stabilisieren, wenn man in dieser Vorrichtung eine Vorratskammer von ausreichender Größe vorsieht, so daß auf die Benutzung einer gesonderten Stabilisierungskammer verzichtet werden kann. Es sei bemerkt, daß in der Kammer und der Abfüllvorrichtung 14 in jedem Fall nahezu der gleiche Kohlendioxid-druck herrscht, so daß an diesen Punkten nahezu die gleichen Stabilisierungsbedingungen bestehin. Hierbei ist der Druck im Füllraum der Abfüllvorrichtung um etwa 0,14 bis 0,50 atü niedriger als der Druck in dem Stabilisierungsbehälter. Dieser Drückunterschied muß vorhanden sein, damit das mit Kohlensäure"versetzte Getränk aus dem Stabilisierungsbehälter, der gewöhnlich tiefer angeordnet ist als der Fiillraum der Abfüllvorrichtung, ohne Benutzung einer Förderpumpe in die Abfüllvorrichtung überführt wird,. Natürlich ist der Druck der Kohlensäure in diesem Teil der Einrichtung erheblich niedriger als der Druck der den Injektoren zugeführten Kohlensäure, so daß sich ohne Rücksicht auf die Anordnung der Stabilisierungskammer geringere Kosten für die Stabilisierungskammer ergeben und das Füllen von Behältern mit dem Getränk eiteichtert wird.

Gemäß Fig» 3 wird das Gehäuseteil 58 durch Schellen oder dergleichen in seiner lage gehalten, so daß es leicht

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ausgebaut werden kann· Wie erwähnt, ist das Gehäuseteil durchsichtig, dmit es möglich ist, den sich in dem Injektor abspielenden Diffusions Vorgang zu "beobachten. Der Injektor wird von der Getränkflüssigkeit im wesentlichen gleichmäßig durchströmt, da die Querschnittsfläche des die Außenfläche des Rohrs 64 überstreichenden Getränkstroms im wesentlichen gleich der Querschnittsfläche der Leitung 16 ist· Somit arbeitet die Einrichtung tatsächlich nach einem Durchlaufverfahren, d. h., die Bewegung des durch die Leitung 16 strömenden Getränks wird vor der Stabilisierungskammer 22 nicht verzögerto Gemäß Fig. 3 sind ferner Stifte 84 vorgesehen, die in die Stopfen 78 und 80 eingebaut sind und dazu dienen, das Rohr 64 im richtigen Abstand von dem Gehäuseteil 58 zu halten.

Der Durchflußmesser 32 bildet in Verbindung mit dem in Pig» 1 gezeigten, mit der Hand einstellbaren Nadelventil 34 die einzige vorhandene verstellbare Anordnung zum Regeln des Mengendurchsatzes des Kohlendioxids, das der Vorrichtung 20 zugeführt wird, zu der ein Injektor oder mehrere Injektoren gehören können. Gemäß Fig. 4 kann das Nadelventil 34 entsprechend der Menge des Kohlendioxids eingestellt werden, mit der das jeweils herzustellende Getränk versetzt werden soll. Die in Figo 4 gezeigte Skala, die sich von 0 bis 60 erstreckt, gibt den Kohlendioxiddurchsatz des Durchflußmessers in Kubikfuß je¹ Minute an(l Kubikfuß = rund 28,3 ltr). Gemäß der in Fig. 4 abgebildeten Skala ist es bei typischen Orangensaftgetränken erforderlich, je Minute 5 Kubikfuß (etwa 140 ltr) Kohlensäure zuzuführen, um den richtigen Kohlensäuregehalt zu erzielen, wenn die Pumpe 18 stündlich eine Flüssigkeitsmenge von etwa 18 000 ltr fördert. Bei Colagetränken ist ein Kohlensäuredurchsatζ von 20 Kubikfuß (etwa 560 ltr) je Minute erforderlich, bei Ginger Ales ein solcher von 30 Kubikfuß (etwa 850 ltr) je Minute und bei Zitronen-Limonen-Getränken ein Durchsatz von 45 Kubikfuß (etwa 1270 ltr)

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"bis 50 Kubikfuß (etwa 1400 Itr) je Minute. Bei den angegebenen Durchsatzmengen handelt es sich lediglich um typische Beispiele«, In der Praxis richten sich die Kohlensäuremengen nach der je Zeiteinheit durch die Einrichtung gepumpten Menge des Getränks, dem gewünschten Kohlensäuregehalt des "betreffenden Getränks, nach den chemischen Eigenschaften des herzustellenden Getränks sowie nach der Temperatur, "bei der das Getränk hergestellt wird. Durch Verstellen des Nadelventils 34 "bis zum Erreichen des Punktes, .an welchem' die Kugel bzwo der Schwimmer der Anzeigevorrichtung die für das herzustellende Getränk gewünschte Durchsatzmenge anzeigt, kann der gewünschte Kohlensäuregehalt bei der eingestellten Durchsatzmenge des Getränks leicht eingestellt und genau geregelt werden»

Es hat sich gezeigt, daß es nicht nur erforderlich ist, den Mengenstrom des Kohlendioxids in Abhängigkeit von dem jeweils herzustellenden Getränk und der Leistungsfähigkeit der Abfüllvorrichtung zu variieren, sondern daß es auch notwendig ist, die Anzahl der benutzten Kolensäureinjektoren zu variieren, wenn der gewünschte Kohlensäuregehalt erzielt werden soll, ohne daß eine übermäßige Schaumbildung auftritt. Beispielsweise wurde festgestellt, daß es bei Colagetränken erforderlich ist, einen Injektor zu benutzen, mittels dessen dem Strom der Getränkflüssigkeit je Minute eine Kohlensäuremen^e zugesetzt wird, die mindestens 20 Kubikfuß (etwa 560 Itr) beträgt· Bei Ginger Ales und Zitronen-Limonengetränken benötigt man dagegen zwei bzwo drei Injektoren, die Kohlendioxid insgesamt in einer Menge von 30 Kubikfuß (etwa 850 ltr) bzw» von 50 Kubikfuß (etwa 1400 ltr) je Minute abgeben« Somit kann es bei Zitronen- bzw. Limonengetränken erforderlich sein, alle drei in Fig. 2 gezeigten Injektoren zu benutzen. Bei einem Colagetränk wäre es dagegen möglich, den gewünschten Kohleneäuregehalt mit Hilfe eines einzigen der in Fig. 2 ge-

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zeigten Injektoren zu erzielen. Natürlich könnte man auch Kolagetränke und Ginger Ales auch unter Benutzung von drei Injektoren mit Kohlensäure versetzen, obwohl es eigentlich nicht erforderlich ist, mit drei Injektoren zu arbeiten«,

Bei der Beschreibung der Regelung des Kohlendioxidstroms anhand von Figo 1 und 4 wurde angenommen, daß die Durchsatzmenge konstant bleibt, nachdem sie mit Hilfe des Nadelventils 34 mit der Hand eingestellt worden ist· Dies trifft jedoch nicht unbedingt zu, denn die Kohlendioxidquelle kann zu Änderungen der Durchsatzmenge Anlaß geben· Figo 5 zeigt eine Einrichtung, durch die eine vorher eingestellte Druchsatzgeschwindigkeit der Kohlensäure ohne Rücksicht darauf aufrechterhalten wird, daß sich die Durchsatzgeschwindigkeit an der Kohlensäurequelle änderte Bei dieser Einrichtung sind der Durchflußmesser 32 und das Na*· delventil 34 durch eine sich selbsttätig abgleichende Anordnung zum Regeln der Durchsatzmenge ersetzt, zu der ein Durchflußmesser mit einer Meldeeinrichtung 100 gehört, der einem Strömungsregelventil 102 vorgeschaltet istj diese Vorrichtungen sind vor drei parallelgeschalteten Injektoren 48¹, 50* und 52¹ in die Leitung zum Zuführen des Kohlendioxids eingeschaltete Der mit der Meldeeinrichtung versehene Durchflußmesser 100 fühlt die Durchsatzmenge des Kohlendioxids, und ein entsprechendes Signal wird dann mit einer vorher eingestellten Durchsatzmenge durch einen pneumatischen Kreis 104 verglichen, der dazu dient, das Strömungsregelventil 102 so zu verstellen, daß die Durchsatzmenge der Kohlensäure erhöht oder gesenkt wird, bis sie der vorher eingestellten Durchsatzmenge entspricht·

Die Wirkungsweise des pneumatischen Regelkreises 104 wird nachstehend anhand von Fig. 5 beschrieben· Zunächst bringt die Bedienungsperson einen Wählschalter 106 in seine Stellung für den automatischen Betrieb, woraufhin der Ein-

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stellpunkt gegenüber einer zugehörigen Skäa 108 durch Verstellen eines an eine Druckluftquelle angeschlossenen Ventils eingestellt wird. Wenn dies geschehen ist, wird ein Einstellpunktsignal in Form eines Drucks erzeugt, der zwischen etwa 0,21 und etwa 1,05 atü variiert und zu der gewünschten Kohlendioxiddurchsatzmenge proportional ist. Ein durch die Vorrichtung 100 erzeugtes, der tatsächlichen Durchsatzmenge des Kohlendioxids entsprechendes pneumatisches Signal, das ebenfalls zwischen etwa 0,21 und 1,05 atü variiert, kann an einer Skala 112 für die Durchsatzmenge abgelesen werden.

Das Durchsatzmengensignal und das Einstellpunktsignal werden jetzt an einem Durchsatzregler 114 verglichen, um festzustellen, oh die tatsächliche Durchsatzmenge dem eingestellten Wert entspricht. Wenn irgendeine Abweichung zwischen der Durchsatzmenge und dem Einstellpunkt auftritt, erzeugt der Durchflußregler: 114 ein Ausgangssignal, das dem Durchflußregler 102 über den Schalter 106 und ein Magnetventil 116 zugeführt wird, das entsprechend dem Betriebszustand der Pumpe 18 zur Wirkung kommt oder auf die Standhöhe des Getränks in der Stabilisierungskammer 22 ansprichto Wenn irgendeine Störung auftritt, die eine Änderung der Durchsat zmenge des Kohlendioxids bewirkt, fühlt der Durchflußregler 114 diese Änderung, so daß er ein Ausgangssignal erzeugt, das sich entsprechend ändert, um das Durchflußregelventil in eine andere Stellung zu bringen,.

Ferner ist eine Warnvorrichtung vorgesehen, der ein Differentialdruckschalter 118 zugeordnet ist, welcher auf das Einstellpunktsignal und das die Durchsatzmenge anzeigende Signal anspricht» Jeder Unterschied zwischen diesen beiden Signalen bewirkt, daß der Druckschalter 118 geschlossen wird, um eine akustische Warnvorrichtung 120 oder eine Warnlampe 122 einzuschalten. Die Warnvorrichtung kann auch eine Zeitverzögerungsvorrichtung 124 betätigen, durch welche die gesamte Einrichtung außer Betrieb gesetzt wird, um Verluste an

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Getränkflüssigkeit zu verhindern.

Wird der Schalter 106 in seine Stellung fUr den Handsteuerbetrieb gebracht, kann das Einstellpunktventil 110 "benutzt werden, um die Menge des den Injektoren 48', 50' und 52^! zugeführten Kohlendioxids mit der Hand im wesentlichen in der gleichen Weise zu regeln, wie es mit Hilfe des Durchflußmessers 32 und des Nadelventils 34 möglich ist.

Gemäß Pig· 5 kann ein Analysator 126, z. B, ein solcher der Bauart Taylor xöOOA, vorgesehen sein, damit es möglich ist, den Kohlensäuregehalt des Getränks und seine Temperatur am Ausgang der Stabilisierungskammer 22 zu ermitteln* Der gleiche Analysator kann dazu dienen,den Einstellpunkt für die Durchsatzmenge des Kohlendioxids automatisch einzustellen. Ein solcher Analysator würde eine ständige Überwachung des Kohlensäuregehalts des Getränks gewährleisten und es der Bedienungsperson ermöglichen, den Einstellpunkt der Anordnung zum Regeln der Kohlensäurezufuhr zu verstellen, sobald das Vorhandensein eines vom Sollwert abweichenden Kohlensäuregehalts festgestellt wird. Eine geeignete Warnvorrichtung, die an den Analysator 126 angeschlossen ist und auf Raummengen- und Temperatursignale anspricht, könnte zur zusätzlichen Sicherung eines einwandfreien Betriebs Signale anzeigen, um die weitere Verarbeitung eines unbrauchbaren Erzeugnisses zu verhindern. Im Zusammenhang hiermit würde der Analysator eine falsche Einstellung der zuzuführenden Eohlensäuremenge sowie als Fehler zu bewertende Abweichungen vom Soliwert anzeigen· ^v

Ansprüche!

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Claims

ANSPRÜCHE

Einrichtung zum Erzeugen von mit Kohlensäure versetzten Getränken, gekennzei chnet durch eine Mischvorrichtung (10) zum Mischen von Getränkbestandteilen unter Einschluß von Wasser und Syrup, eine Abfüllvorrichtung (14) zum Pullen von Behältern mit dem fertigen Getränk, eine die Mischvorrichtung mit der Abfüllvorrichtung verbindende Rohrleitung.(l6) und eine in diese Rohrleitung zwischen der Mischvorrichtung und der Abfüllvorrichtung eingeschaltete Vorrichtung (20) zum Einleiten von Kohlensäure in die Getränkbestandteile, während die Getränkbestandteile kontinuierlich durch die Rohrleitung und die Kohlensäurezuführungsvorrichtung zu der Abfüllvorrichtung strömen·

2ο Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vorrichtung (20) zum Zuführen von Kohlensäure ein mikroporöses Bauteil (64) gehört, das in die Rohrleitung (16) so eingeschaltet ist, daß die Getränkbestandteile über eine Fläche dieses Bauteils hinwegströmen, und daß die Kohlensäure durch das mikroporöse Bauteil hindurch zu der erwähnten Fläche diffundiert, um mit dem durch die Getränkbestandteile gebildeten Strom vereinigt zu werdeno

3ο Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mikroporöse Bauteil (64) rohrförmig und an beiden Enden geschlossen ist, daß die Getränkbestandteile in der Längsrichtung über die Außenfläche des rohrförmigen Bauteils hinwegströmen, und daß die Kohlensäure von der Innenfläche des rohrförmigen Bauteils aus durch dieses Bauteil hindurch zu seiner Außenfläche diffundiert«

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4·· . Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrfönnige Bauteil (64) aus nichtrostendem Stahl "besteht.

5. Einrichtung·nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (20), zum Abgeben von Kohlensäure mit einem im wesentlichen durchsichtigen Gehäuseteil (58) versehen ist, das dem rohrförmigen Bauteil (64) benachbart ist, so daß der Vorgang des Zuführens von Kohlensäure optisch beobachtbar ist.

60 Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorrichtung (20) zum Zuführen von Kohlensäure und der Abfüllvorrichtung (14) eine Stabilisierungskammer (22) vorhanden ist, und daß diese Stabilisierungskammer das Strömen der Getränkbestandteile von der Kohlensäurezuführungsvorrichtung zu der Abfüllvorrichtung verzögert, um es der Kohlensäure zu ermöglichen, sich in den Getränkbestandteilen ausreichend zu lösen.

7o Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlensäure an der erwähnten Vorrichtung (20) den Getränkbestandteilen unter einem Druck zugeführt wird, der höher ist als der Innendruck der Stabilisierungskammer (22) _β

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g ek e η η zeichnet, daß der Druck der den Getränkbestandteilen zugeführten Kohlensäure höher ist als etwa 2,8 atu, und daß der Innendruck der Stabilisierungskammer (22) unter etwa 2,8 atü liegt.

9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kohlensäure den Getränkbestandteilen durch die erwähnte Vorrichtung (20) unter einem Druck

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zugeführt wird, der erheblich höher ist als der in der Abfüllvorrichtung (14) herrschende Druck·

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, unter dem die Kohlensäure den Getränkbestandteilen zugeführt wird, über etwa 2,8 atü liegt, und daß in der Abfüllvorrichtung (14) ein Druck von weniger als etwa 2,8 atü herrscht.

11. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichr net durch eine Anordnung (34; 100, 102, 104) zum Regeln der Durchsatzmenge der Kohlensäure, die es ermöglicht, die Durchsatzmenge der Kohlensäure entsprechend dem jeweils herzustellenden Getränk einzustellen«

12ο Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß eine Pumpe (l8) zum Fördern der Getränksbestandteile durch die Einrichtung vorhanden ist, und daß die Anordnung zum Hegeln der Durehsatzmenge der Kohlensäure mit einem Ventil (30) versehen ist, das bei der Inbetriebsetzung bzw· der Außerbetriebsetzung der Pumpe anspricht, um die Zufuhr von Kohlensäure zu der erwähnten Vorrichtung (20) einzuleiten bzw. zu beenden,

13· Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung zum Regeln des Kohlensäuredurchsatzes mit automatischen Vorrichtungen (32} 104) zum Aufrechterhalten einer vorher eingestellten Durchsatzgeschwindigkeit der Kohlensäure versehen ist.

14· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rohrleitung (16) zwischen der Mischvorrichtung (10) und der Abfüllvorrichtung (14) mehrere Vorrichtungen (48, 50, 52; 48*, 50«, 52*) zum Zuführen von Kohlensäure zu den Getränkbestandteilen eingeschaltet sind.

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15o Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mischvorrichtung (10) und der Vorrichtung (20) zum Abgehen von Kohlensäure eine Kühlvorrichtung (12) zum Kühlen der gemischen Getränkbestandteile vorhanden ist.

16. Verfahren zum Herstellen von mit Kohlensäure versetzten Getränken, dadurch gekennzei chnet , daß Geiänkbestandteile unter Eifluß von Wasser und Syrup gemischt werden, daß die gemischten Getränkbestandteile gekühlt werden, daß Kohlensäure in einen Strom der gemischten und gekühlten Getränkbestandteile unter einem Druck von mehr als etwa 2,8 atü eingeleitet wird, daß die mit Kohlensäure versetzten Getränkbestandteile unter einem Druck von weniger als etwa 2,8 atü stabilisiert werden, und daß Behälter mit dem stabilisierten Getränk unter einem Druck von weniger als etwa 2,8 atü gefüllt werden.

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