-
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen kohlensäurehaltiger
Getränke Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen kohlensäurehaltiger
Getränke aus Wasser und Säften, Sirup oder anderen Konzentraten, wobei die Komponenten
fortlaufend zugeführt und mit Kohlensäure angereichert werden.
-
Es ist bekannt, zunächst den Sirup oder Saft in die Flasche einzudosieren
und darauf kohlensäurehaltiges Wasser jeweils bis zur Füllung der Flasche zu schichten.
Die Schichtung muß hierbei sehr vorsichtig bewirkt werden, weil sonst nach dem Entlasten
und Abziehen der Flasche vom Füllorgan ein starkes Aufschäumen eintritt, denn die
Zumischung von Konzentraten zum kohlensäurehaltigen Wasser bedingt eine sprunghafte
Verminderung des Gaslösevermögens und daher ein Aufschäumen. Entgasungsvorgänge
in der Grenzfläche führen jedoch noch nicht direkt zur Schaumbildung. Nach dem Verschließen
der überschichteten Flaschen muß der Flascheninhalt dann noch durch Schütteln oder
Wenden der Flaschen homogenisiert werden, wozu ein besonderer Apparat erforderlich
ist. Das Verfahren ist umständlich, leistungsmäßig begrenzt, und die Apparate sind
teuer und kompliziert.
-
Es ist auch bekannt, kohlensäurehaltige Getränke im Durchflußverfahren
herzustellen und sie unmittelbar darauf in einem Füller in Flaschen abzufüllen.
-
Dabei wird jeweils kontinuierlich eine solche Menge des Getränks bereitet,
wie sie der abgefüllten Menge entspricht.
-
Zur Verwendung gelangt Wasser, das zuvor sterilisiert sein kann.
Ebenfalls ist es bekannt, das Wasser vor seiner Weiterverarbeitung in einem besonderen
Gefäß von der gelösten Luft durch Entgasung zu befreien, was entweder durch Einwirkung
von Vakuum oder durch Erhitzen, zum Teil kombiniert mit einer Sterilisierung, erfolgen
kann.
-
Es ist auch bekannt, Entgasungs- und Begasungsvorrichtungen einschließlich
aller Armaturen, Pumpen und Regelvorrichtungen in ein und demselben Gestell anzuordnen.
Das ganze Gerät kann in diesem Fall an einem beliebigen Ort aufgestellt werden,
und an den vorgesehenen Stutzen brauchen nur noch die Leitungen für Gase, Flüssigkeiten
und Strom sowie Kältemittel angeschlossen werden.
-
Es ist auch bereits bekanntgeworden, zur Bereitung von Limonaden
usw. aus Wasser und Säften, Sirup oder anderen Konzentraten beide Komponenten außerhalb
der Flasche zu vermischen. An der Mischungsstelle erfolgt auch hier eine sprunghafte
änderung der Lösungsfähigkeit der Flüssigkeit für Gase, weshalb mit überhöhtem Druck
gearbeitet werden muß und trotzdem nicht die gewünschte feste Bindung zwischen der
Kohlensäure und der Flüssigkeit erreicht wird.
-
Bei diesen bekannten Verfahren tritt vor dem Konsum des Getränks
in jedem Fall ein erheblicher Kohlensäureverlust auf, denn das Getränk ist nach
der Vermischung des kohlensäurehaltigen Wassers mit Sirup zumeist hoch übersättigt
und gibt, sobald es nicht mehr unter entsprechend hohem Gegendruck steht, die überschüssige
Kohlensäure nach außen ab.
-
Es ist auch bereits bekanntgeworden, in einem Kohlendioxydgas enthaltenden
Druckgefäß Wasser und Sirup zu mischen, beides mit Kohlensäure anzureichern und
dabei gleichzeitig zu kühlen. Hierbei wird jedoch ein erheblicher Teil des Reaktionsraumes
für den Mischvorgang benötigt. Die Mischung wird teilweise uneinheitlich und trotz
hohen apparativen Aufwandes oftmals nicht vollkommen einheitlich gesättigt, so daß
Kohlensäuregehalt und Saftkonzentration schwanken können.
-
Es ist außerdem bereits bekannt, bei Plattenapparaten die bereits
fertiggekühlte Flüssigkeit im Inneren der zwischen den Platten gebildeten Kanäle
herabrieseln zu lassen und von unten her im Gegenstrom dazu Kohlensäure einzuführen.
Abgesehen davon, daß bei dieser Vorrichtung nur Frischwasser mit Kohlensäure imprägniert
wird, wird der Eintritt der gasförmigen Kohlensäure am Austritt des imprägnierten
Wassers behindert, so daß es zu Rückstauungen und Leistungsminderungen kommen kann.
-
Es sind auch bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen kohlensäurehaltige
Getränke aus Wasser und Säften fortlaufend zugeführt und mit Kohlensäure imprägniert
werden. Hierbei ist die Kühlung jedoch getrennt von der Imprägnierung, und hierdurch
entstehen Nachteile, die sich später als Beunruhigung beim Abfüllen und als schlecht
gebundene Kohlen-
säure im Getränk bemerkbar machen. Auch die Menge
der aufgenommenen Kohlensäure liegt weit unterhalb der Sättigungsgrenze.
-
Um diese Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden,
wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellern kohlensäurehaltiger Getränke
aus Wasser und Säften, Sirup oder anderen Konzentraten vorgeschlagen, wobei die
Komponenten fortlaufend zugeführt, im ungekühlten Zustand miteinander vermischt
und anschließend während des Herabströmens über Rieselflächen mit Kohlensäure imprägniert
werden, wobei das zur Verwendung gelangende Wasser zuvor sterilisiert oder/und entgast
wurde, und das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das herabrieselnde
Flüssigkeitsgemisch in einem, eine CO2-Atmosphäre aufweisenden Druckgefäß gleichzeitig
gekühlt und in Strömungsrichtung durch Eindrücken von Kohlensäure aus dem Kesselraum
imprägniert wird und anschließend vor dem Austritt aus dem Gefäß in an sich bekannter
Weise mit im Gegenstrom eingeleiteter Kohlensäure nachgesättigt wird.
-
Gemäß der Erfindung wird weiter eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch ein Druckgefäß mit eingehängten,
an sich bekannten, kühlbaren und blockartig zusammengestellten Austausch- und Rieselflächen,
in dessen oberem Teil eine Sprühvorrichtung zum Einführen des Flüssigkeitsgemisches
sowie der Kohlensäure angeordnet ist und das im unteren Teil einen Düsenstock zum
Nachsättigen der dort angesammelten Flüssigkeit aufweist.
-
Außerdem wird vorgeschlagen, daß der Düsenstock aus kreuz- oder sternartig
angeordneten Rohren besteht, die jeweils eine an der gleichen Flanke angeordnete
Düsenreihe aufweisen.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung
kann aus Wasser und Fruchtsaftkonzentraten usw. über eine Dosiereinrichtung eine
genaue Zuteilung der einzelnen Komponenten erfolgen, die anschließend in der Mischvorrichtung
ohne nachteiligen Einfluß der Gaskomponente homogenisiert und dann erst der Einwirkung
von CO2 ausgesetzt werden. Die Aufnahme von CO,-Gas entspricht dabei genau dem Aufnahmevermögen
des endgültigen Getränks bei den herrschenden bzw. einstellbaren Druck- und Temperaturverhältnissen
und ist von keinerlei Zufälligkeiten des Mischungsverhältnisses oder des Mischungsvorganges
abhängig. Dadurch können stets gleichbleibende Getränkesorten geliefert werden mit
völlig gleichmäßigen Gehalten an flüssigen und gasförmigen Zusätzen. Die flüssigen
und gasförmigen Komponenten sind dabei in weiten Grenzen veränderbar.
-
Es wird auch bei der Herstellung der Getränke und besonders bei der
Karbonisierung ein sehr hoher Wirkungsgrad erreicht, weil die gasförmige Kohlensäure
während des Kühlvorganges für das fertige Getränk allseitig aus der gleichmäßigen
CO2-Atrnosphäre im Inneren des Druckkessels in die Flüssigkeit eindringen kann.
Die Nachsättigung erfolgt dabei im Gegenstrom; es ist auch eine Vorsättigung vorgesehen,
die die Kohlensäure in die zur Versprühung gelangende Flüssigkeit einpreßt. Dadurch
erfolgt bereits eine Imprägnierung vor Eintritt der Flüssigkeit in den Behälter.
Eine weitere Imprägnierstufe ist durch die Versprühung im Inneren des unter CO2-Druck
stehenden Behälters gegeben Die Hauptsätti-
gung erfolgt während des f-runterrieselns
bei gleichzeitiger Herunterkühlung des Getränks und die Nachsättigung erfolgt dann
im Gegenstrom.
-
In der Zeichnung ist ein Apparat zur Durchführing des Verfahrens
beispielsweise und schematisch dargestellt.
-
A b b. 1 zeigt den Aufbau des Gerätes zum Herstellen kohlensäurehaltiger
Getränke; A b bi 2 zeigt den Schaltplan und die wesentlichsten der nötigen Regelgeräte
in schematischer Darstellung; Abb. 3 zeigt eine Begasungsvorrichtung.
-
Durch die Wasserzuleitung 1 gelangt Wasser, das zuvor entkeimt oder
sterilisiert sein kann, über eine Düsenanordnung 2 in den Entgasungsbehälter3, in
dem durch die Vakuumpumpe 4 ein erheblicher Unterdruck aufrechterhalten wird. Das
feinverteilte Wasser verliert bei dieser Versprühung im Vakuum weitgehend die in
ihm gelöste Luft, und es sammelt sich im Unterteil des Behälters 3 an, wo es durch
eine Pumpe 5 abgesaugt und über Rohrleitung 6 mit oder ohne Schaubehälter 7 dem
Dosiergerät 8 ebenso zuströmt, wie der durch Leitung 9 und Schautank 10 dem Dosiergerät
8 zufließende Sirup. In voreingestellter, genau abgemessener Menge gelangen die
beiden Komponenten, nämlich entgastes Wasser 11 und Sirup 12, in das Mischgefäß
13 und von dort über Rohrleitung 14 und eine eventuelle Druckerhöhungspumpe 15 in
das unter CO2-Druck stehende Druckgefäß 16. Über eine Sprühvorrichtung 17,19, die
mit Kohlensäure durch die Leitung 18 beschickt ist, wird das Flüssigkeitsgemisch
im Inneren des Kessels 16 kegelförmig zerteilt, in der Wanne 20 aufgefangen und
von dieser in dünnen Strömungsschichten 21 frei über gekühlte Austausch- und Rieselflächen
22 geleitet und im unteren Teil des Kessels 16 gesammelt und erneut von CO2-Gas
im Gegenstrom beaufschlagt. Das fertiggekühlte und mit CO2 weitgehend gesättigte
Flüssigkeitsgemisch verläßt durch die Getränkeabführungsleitung 23 den im Gestell
24 vereinten Apparat und wird zum Füller geleitet. Der Entgasungsbehälter 3 und
das Druckgefäß 16 ragen dabei mit ihren Oberteilen aus dem Gestell 24 heraus. Der
Schaubehälter 7 und der Schautank 10 sind völlig außerhalb des verkleideten gemeinsamen
Gestelles 24 angeordnet (abt. 1). Die einzelnen Austauschflächen 22 sind blockartig
zusammengebaut, und dieser Block weist Anschlüsse bzw. lösbare Stutzen 25, 26 für
einen Austritt von Kälte- oder Kühlmitteln auf. Kohlensäuregas wird durch die Leitung
27 dem Düsenstock 28 zugeleitet, der im unteren Teil des Druckgefäßes 16 vorzugsweise
fest angeordnet ist.
-
Die Wanne 20 ist mitsamt den aus den einzelnen Austausch- und Rieselflächen
22 bestehenden Rieselkörpern im Druckgefäß 16 eingehängt und kann nach dem Lösen
der Wasser- und Gasanschlüsse (Leitungen 14 18) sowie des Deckels des Druckbehälters
16 zu Reinigungszwecken nach oben herausgezogen werden. Die Anschlüsse für die Kältemittel
(Stutzen 25, 26) müssen hierbei ebenfalls gelöst werden.
-
Im Entgasungsbehälter 3 ist zweckmäßigerweise eine elektrische Wasserstandskontrolle
40, die das Ventil 29 für den Zulauf von Wasser je nach Bedarf öffnet oder schließt,
angeordnet. Abhängig von der Höhe im Schaubehälter 7 kann auch mit einem Niveauregler
30 die Pumpe 5 gesteuert werden. Im Druckbehälter 16 ist zweckmäßigerweise ebenfalls
ein elektrischer Wasserstandsregler 310. der über
Steuerleitung
32 den Antrieb 33 des Dosiergerätes 8 bei zu niedrigem Wasserstand ein- und bei
zu hohem Wasserstand ausschaltet, angeordnet. Die Druckerhöhungspumpe 15 kann mit
diesen Antrieb 33 parallel geschaltet sein. Abhängig vom Stillstand oder der Förderung
des Antriebs 33 kann über eine Steuerleitung 34 und Steuerventile 35 die Gaszufuhr
zum Druckkessel 16 auf- oder zugeschaltet werden.
-
Im unteren Teil des Druckbehälters 16, der zweckmäßigerweise gegen
Kälteverluste isoliert ist, kann auch ein Temperaturregler 36 vorgesehen sein, der
die nicht gezeichnete Kältemaschine ein- oder ausschaltet. An Stelle der Ein- oder
Ausregelung kann in jedem Fall auch eine auf einen Sollwert eingestellte Regelung
vorgesehen sein. In fast allen Fällen wird jedoch die Ein- oder Ausschaltung ausreichend
sein.
-
Auf A b b. 3 ist schematisch der Düsenstock 28 des Nachsättigers
dargestellt. Durch die Leitung 27 wird in die kreuzförmig angeordneten, am vorderen
Ende geschlossenen Gasrohre 37, 37' CO2 eingelassen, das unter dem Getränkespiegel
38 (A b b. 1) durch die Düsenreihe 39, 39' stets auf der gleichen Seite ausströmt
und dabei eine starke Verwirbelung und Mischung des angesammelten Getränks mit CO2
bewirkt.