DE2419353B2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von kohlesäurehaltigen Getränken - Google Patents

Description

entlüftete Wasser von einer Pumpe in den Dosier-Strahlapparat mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse gedruckt und saugt infolge des dadurch entstehenden Unterdruckes Sirup über einen Durchflußmesser an. Das Mengenverhältnis dieser beiden Komponenten kann je nach gewünschter Rezeptur in beliebige Höhe eingestellt werden. Wasser und Sirup gelangen dabei in eine Mischvorrichtung. Über einen Sammelbehälter und Impragnierpumpe mit nachfolgendem Strahlapparat wird das fertige Gemisch karbonisiert und dem tu Vorratsbehälter direkt zugeführt. Der Vorratskessel wird mit höherem CÜ2-Druck als Abfülldmck des Füllers vorgespannt, um das Getränk schonend ohne Druckerhöhungspumpe dem Füller zuleiten zu können.

Bei diesem Verfahren wird das Frischwasser entlüftet und anschließend mit dem Sirup gemischt. Die Oxydationsgefahr wird damit weitgehend ausgeschaltet. Die nachfolgende Karbonisierung wird jedoch auch hierbei durch den Zuckergehalt und durch die Schaumwirkung des Gemisches beeinträchtigt

Alien Verfahren haftet grundsätzlich der ausschlaggebende Nachteil an, daß der Verbrauch an CO* sehr hoch ist.

Ein etwas geringerer CO2-Verbrauch wird bei folgendem Verfahren erreicht, bei dem der Sirup vor dem Zudosieren zu dem vorbereiteten Wasser mit CO2 in Kontakt gebracht wird, wobei das CO2-Luftgemisch, welches als Abgas der Imprägnierung des Wassers anfällt. Verwendung findet.

Der zusätzliche Karbonisiereffekt ist jedoch gering, so da die Sirupmenge im Verhältnis zur Gesamtmenge des Getränkes sehr klein ist Weiterhin entsteht bei diesem Verfahren Aromaverlust, da Gas aus dem Sirupbehälter abgeblasen wird.

Alle zur Realisierung der Verfahren verwendeten J5 Vorrichtungen besitzen aufwendige Einrichtungen zur Entlüftung des Frischwassers wie z. B. Vakuumentlüftungs- oder Siedeeinrichtungen.

Zweck der Erfindung ist es, die Mängel bei vorhandenen Verfahren zu beseitigen und insbesondere den CO2-Verbrauch beim Karbonisieren zu senken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Frischwasser, CO2 und bei Limonadenherstellung oder anderen Getränken Zusatzstoffen, Getränke herzustellen, wobei trotz Senkung des COrVerbrauches ein erhöhter Karbonisiereffekt erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß CXVFrischgas der letzten Karbonisierstufe lediglich beim Mischen des karbonisierten Wassers mit Zusätzen zum Nachkarbonisieren und Entlüften des Gemisches zugeführt und das hierbei entweichende CXVLuftgemisch-Abgds zum Karbonisieren und Entlüften des vorkarbonisierten Wassers verwendet wird und daß durch das dabei wiederum entweichende CO₂-Luftgemisch das Vorkarbonisieren und Entlüften des Wassers bei normalem Luftdruck oder geringem Überdruck erfolgt und nur das dort entstehende CO2-Luftgemisch mit hohem Luftanteil ins Freie abgeblasen wird, wobei von Stufe zu Stufe der C02-Karbonisierungsdruck ansteigt. Dabei wird das COj-Luftgemisch-Abgas vom Nachkarbonisieren in Teilströmen in das vorkarbonisierte Wasser und das CO2-Luftgemisch-Abgas vom Karbonisieren in einen Teilstrom des Frischwassers gestrahlt.

Vorrichtungsgeniäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, ■.<; daß innerhalb einer Teilstromleitung der Frischwasserzufuhr eine Injektordüse angeordnet ist, die mit einer im Dom des Karbonisierkessels beginnenden COj-Liiftgemisch-Abgasleitung in Verbindung steht, und daß nach Vereinigung beider Teilströme eine Mischstreckt vorgesehen ist, deren Ausgangsleitung im Wasserbehälter endet und daß innerhalb der Förderleitung vom Wasserbehälter zum Karbonisierkessel eine weitere Injektordüse angeordnet ist, die mit einer im Dom des Mischkessels beginnenden COj-Luftgemisch-Abgasleitung in Verbindung steht.

In der Luftabblasleitung des Wasserbehälters ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil vorgesehen.

Dabei ist in der QVLuftgemisch-Abgasleitung des Mischkessels ein Überdruckventil angeordnet und somit durch die konstante Druckdifferenz von Mischkessei zu Karbonisierkessel als Wasserpumpe eir ■_· Kreisel- oder Sternradpumpe einsetzbar.

Desweiteren ist in der CXh-Zuführung ein Ventil angeordnet, welches durch ein in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand im Wasserkessel und damit durch die Tauchkonfakte steuerbares Zeitrelais mit zeitlichem Nachlauf betätigbar ist

Der Vorteil des crfiiidungsgemaß^n Verfahrens besteht in der Hauptsache darin, daß nur in die letzte Karbonisierstufe, d. h. in der Stufe, in der ein Nachkarbonisieren und Entlüften des Gemisches bei Limonodenherstellung stattfindet, CO₂-Frischgas eingeleitet wird. Dieses CXVGas, welches dann mit Luftanteilen vermischt ist, wird jedoch nicht abgeblasen, sondern entgegen dem Wasserstrom in weiteren Karbonisier- und Entlüftungsstufen ausgenutzt. Das Abblasen erfolgt erst in der Stufe, in der das nunmehrige COr Luftgemisch durch das Frischwasser geleitet wurde. Das dort abgeblasene Gas hat einen ungewöhnlich hohen Luftanteil, da der größte Teil des CO₂ sich innerhalb der vorgeschalteten Karbonisierstufen im Wasser löste, wodurch eine außergewöhnlich hohe CO2-Einsparung erwirkt wird. Das Verfahren nutzt die Partialdrücke aus, nach denen CO2 leichter gebunden wird, als Luft. Die Luft in dem Frischwasser wird demzufolge durch das mehrmalige Durchleiten entgegen der Förderrichtung des Wassers vom CO₂ ausgewaschen. Dabei erfolgt das Verfahren des Entlüftens und Karbonisierens des Frischwassers nicht wie bei anderen Verfahren unter Vakuum, sondern bei Normaldruck oder bei geringem Überdruck, der durch den Druck der Wasserzuleitung gesteuert entsteht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das fertige Getränk, d. h. also auch der Anteil der Zusätze entlüftet und karbonisiert wird, ohne Geschmacksstoffe abzuführen, da das Abblasegas aus dem Mischkessel noch durch den Karbonisierkessel und den Wasserbehälter geleitet wird und dabei evtl. gelöste Aromastoffe wieder dem Wasser zugeführt werden.

Vor-'ichtungsmäßig besteht der Nutzen; im wesentlichen in der Einsparung der gesamten Entlüftungseinrichtung des Frisch wassers, d.h. einer Unte-druckeinrichtung und eines Vakuumkessels.

Außerdem entsteht durch die Möglichkeit der Verwendung vor nicht selbstansaugenden Pumpen, da nicht aus dem Vakuum gesaugt werden braucht, eine Kosten- und Energieeinsparung.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, weiches sich auf die Herstellung von Limonaden bezieht.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens sowie der vOrrichtung.

Bei dem Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kohlensäurehaltigen Erfrischungsgelränken wird Frischwasser in zwei Teilströme getrennt. Dci eine

Teilstrom wird stellbar gedrosselt, wahrend in dem anderen Teilstrom CO₂-Luftgemisch eingestrahlt wird. Als COi-Luftgemisch wird das Abblasegas vom Karbonisieren verwendet. Nach Wiedervereinigung der beiden Teilströme werden diese zusammen mit dem CO2 gemischt und einem Wasserbehälter zugeführt. Das eingestrahlte CO2-Luftgemisch, welches noch genügend CO₂ enthält, bewirkt, daß das frischwasser bei der Mischung karbonisiert und entlüftet wird. Das Karbonisieren und Entlüften erfolgt bei Normaldruck oder unter geringem Überdruck. Hierbei stellen sich die im Wasser gebundenen Gasanteile CO₂, Oj und N₂ entsprechend den herrschenden Partialdrücken ein. so dal! auch bei einem Luftanteil von 10% immer noch, außer dem Karbonisiereffekt, ein zusätzlicher Entlüftungseffekt erzielt wird. Das oberhalb der Wasseroberfläche im Wasserbehälter sich befindende Gas wird druckgeregelt nach außen abgeblasen.

Das entlüftete und vorkarbonisierte Wasser wird vom Entlüften und Vorkarbonisieren zum Karbonisieren geregelt gefördert und dabei wird wiederum CO₂-LuH-gemisch zugestrahlt. Als CO₂-Luftgemiseh wird hierbei das Abblasegas vom Mischen verwendet, welches noch einen relativ hohen COj-Anteil beinhaltet. Beim Karbonisieren wird CO₂ in Wasser gebunden. Auch hierbei stellen sich die Gasanteile im Wasser entsprechend der herrschenden Partialdrücke ein Da der Luftanteil des zugeführten Gases sehr gering ist. wird gleichzeitig mit dem Karbonisiereffekt der erwünschte hohe Entlüftungseffekt erzielt. Das nunmehr karbonisierte und entlüftete Wasser wird gesammelt und zur Mischstufe gefördert, wobei während der Förderung Sirup dosier! und unter bestimmtem Druck CO₂-Frischgas zugeführt wird. In der Mischstufe erfolgt eine geringe Nachkarbonisierung und restliche Entlüftung des Getränkes von dem Luftanteil, der durch den Sirup mitgebracht wird sowie eine innige Vermischung der Komponenten Innerhalb der Mischstufe befindet sich ein höherer Druck (p\) als beim Karbonisieren (/>:). Durch den Druck beim Mischen erfolgt die Förderung des fertigen Getränkes zum Abfüllen.

Zur Durcnführung des Verfahrens sind verschiedene Vorrichtungen möglich.

Eine Vorrichtung besteht aus 4 Behältern bzw. Kesseln. Das Frischwasser wird unter Ausnutzung des vorhandenen Wasserdruckes über ein Wassereinlaufventii 1 und einen Siebtopf 2 bis zu einer Verzweigung in Teilströme gefördert. In dem einen TeilMrom befindet sich ein Drosselventil 3, und in dem anderen Teilstrom ist eine Injektordüse 4 angeordnet, die mit der COj-Luftgemiscii-Abgasieitung 5 aus dem Karbonisierkessel 6 in Verbindung steht. Das Drosselventil 3 steuert die Flüssigkeilsanteile beider Teilströme. Nach Vereinigung beider Teilströme ist eine Mischstrecke 7 vorgesehen, deren Ableitung im unteren Teil des Wasserbehälters 8 endet. Im Wasserbehälter 8 sind Leitbleche 9 angeordnet. Weiterhin befinden sich im Wasserbehälter 8 entsprechend der gewünschten Höhe des Wasserspiegels Tauchkontakte 10. die das Wassereinlaufventil 1 steuern. Im Dom des Wasserbehälters 8

befindet sich ein einstellbares Druckbegrenzungsventil II. welches das oberhalb der Wasseroberfläche befindliche Gas druckgeregelt abbläst. Innerhalb der Injektordüse 4, der Mischsti ecke 7 sowie im Wasserbehälter 8 findet durch das COj-l.uftgemisch eine Karbonisicrung sowie eine Entlüftung des Frischwassers statt.

Vom Boden des Wasserbehälters 8 wird durch eine Karbonisierpumpe 12 das entlüftete und vorkarbonisierte Wasser in den Karbonisierkessel 6 gefördert. In der Förderleitung 13 befindet sich wiederum eine Injektordüse 14, die mit der CO₂- Luftgemisch-Abgaslcitung 15 des Mischkessels 16 in Verbindung steht. Die Förderleitung 13 zum Karbonisierkessel 6 endet innerhalb einer im Karbonisierkessel 6 befindlichen üblichen Mischeinrichtung. In der Mischeinrichtung und im Karbonisierkessel 6 wird CO₂ in Wasser gelöst und das Wasser zum größten Teil entlüftet. Das Unterteil des K.irbonisierkessels 6 ist als Sammelbehälter für das karbonisierte und entlüftete Wasser ausgebildet. In diesem Teil des Karbonisierkessels 6 befinden sich ebenfalls Tauchkontakte 17, die die Karbonisierpumpe 12 steuern.

\om Sammelraum des Karbonisierkessels 6 bis zum MiscIkcsscI 16 ist eine Förderleitung 18 angeordnet, in der ^r,ich die Wasserpumpe 19 befindet. Bevor diese Förderleitung 18 in den Mischkessel 16 endet, mündet dahint-iri die Leitung 20 aus dem .Sirupbehälter 21 mit Dosierpumpe 22. Der Mischkessel ist mit einer COj-Zuführung 23 ausgerüstet. Der CO₂-Durchsatz wird durch ein nicht dargestelltes Zeitrelais mit zeitlichem Nachlauf in Abhängigkeit von den Tauchkontakten 10 des Wasserbehälters 8 gesteuert. Dadurch wird bei längerem Stillstand der Maschine das Abblasen von CO₂ vermieden, in dem das Ventil 26 der CO₂ Zuführung 23 geschlossen wird. Im Mischkessel 16 ist ebenfalls eine übliche Mischeinrichtung angebracht. In dieser Mischeinrichtung und im Mischkessel 16 werden die Komponenten Wasser und Sirup gemischt, und es erfolgt eine geringe Nachkarbonisierung und die Nachentlüftung des Getränkes. Der Spiegel des nunmehr fertigen Getränkes wird wiederum durch Tauchkontakte 24 gesteuert, welche die Wasserpumpe 19 und die Dosierpumpe 22 gleichzeitig an- bzw. abschalten. Das fertige Getränk sammelt sich im unteren Teil des Mischkessels 16 und wird von dort einer Füllmaschine zugeführt. Der Mischkessel 16 besitzt durch den Druck des zugeführten CO₂-Frischgases und gesteuert durch das einstellbare Druckbegrenzungsventil 25 in der Verbindungsleitung 15 einen Druck pi, der höher ist als der Druck p2 im Karbonisierkessel 6. Durch den Druck p\ im Mischkessel 16 bzw. durch die Druckdifferenz (ρ\-ρτ) erfolgt die Förderung des Getränkes zur Füllmaschine ohne Druckerhöhungspumpe. Des weiteren ist es durch die konstante Druckdifferenz möglich, als Wasserpumpe 19 eine kostengünstige und raumsparende Kreisel- oder Sternradpumpe einzusetzen, die bekanntlicherweise nur dann gleiche Flüssigkeitsmengen fördert, wenn auch die Druckverhältnisse gleich bleiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von kohlensaurehaltigen Getränken aus Wasser, COj und bei Limonaden oder anderen Getränken auch Zusatzstoffen, wobei das Wasser in mehreren Stufen entlüftet, karbonisiert, gegebenenfalls abgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂-Frischgas der letzten Karbonisierstufe lediglich beim Mischen des karbonisierten Wassers mit Zusätzen zum Nachkarbonisieren und Entlüften des Gemisches zugeführt und das hierbei entweichende COrLuftgemisch-Abgas zum Karbonisieren und Entlüften des vorkarbonisierten Wassers verwendet wird und daß durch das dabei wiederum entweichende COrLuftgemisch das Vorkarbonisieren und Entlüften des Wassers bei normalem Luftdruck oder geringem Überdruck erfolgt und nur das dort entstehende COrLuftgemisch mit hohem Luftanteil ins Freie abgeblasen wird, wobei von Stufe zu Stufe der COrKarbonisierungsdruL-k ansteigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das COrLuftgemisch-Abgas vom Nachkarbonisieren in Teilströmen in das vorkarbonisierte Wasser und das COr Luftgemisch-Abgas vom Karbonisieren in einen Teilstrom des Frischwassers gestrahlt wird.

3. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken, bestehend aus einem Wasserbehälter, einem Karbonisierkessel und bei Getränke' Erstellung mit Aroma, Geschmacksund Zusatzstoffen wie z. B. Limonadensirup einem Mischkessel sowie Pumpen, Injektordüsen, Ventilen und Rohrleitungen, zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Teilstromleitung der Frischwasserzufuhr eine Injektordüse (4) angeordnet ist, die mit einer im Dom des Karbonisierkessels (6) beginnenden CO2- Luftgemisch-Abgasleitung (5) in Verbindung steht, und daß nach Vereinigung beider Teilströme eine Mischstrecke (7) vorgesehen ist, deren Ausgangsleitung im Wasserbehälter (8) endet und daß innerhalb der Förderleitung (13) vom Wasserbehälter (8) zum Karbonisierkessel (6) eine weitere Injektordüse (14) angeordnet ist, die mit einer im Dom des Mischkessels (16) beginnenden CO₂-Luftgemisch-Abgasleitung (15) in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftabblasleitung des Wasserbehälters (8) ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (11) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der COrLuftgemisch-Abgasleitung (15) des Mischkessels (16) ein Überdruckventil (25) angeordnet ist und somit durch die konstante Druckdifferenz von Mischkessel (16) zu Karbonisierkessel (6) als Wasserpumpe (19) eine Kreisel- oder Sternradpumpe einsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der C02-Zuführung (23) ein Ventil (26) angeordnet ist, welches durch ein in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand im Wasserkessel (8) und damit durch die Tauchkontakte (10) steuerbares Zeitrelais mit zeitlichem Nachlauf betätigbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von kohlensaurehaltigen Getränken aus Wasser, COj und bei Limonaden oder anderen Getränken auch Zusatzstoffen, wobei das Wasser in mehreren Stufen entlüftet, karbonisiert, gegebenenfalls mit Zusätzen gemischt, nachkarbonisiert und COj-Luftgemisch abgeblasen wird.

Es ist ein Verfahren zum Herstellen von CO₂-haltigen

Getränken bekannL Hierbei wird gut gekühltes Wasser der Imprägnier- und Mischmaschine zugeführt, mittels Vakuum entlüftet und über Raschigringe mit CO2 weitgehend gesättigt. Anschließend wird das imprägnierte Wasser mit einem einstellbaren Verhältnis mit ilrup oder Sole gemischt und durch einstellbaren CO₂-Überdruck der Füllmaschine zugeführt.

Die Maschine besteht aus einem Vakuumbehälter, Imprägnierkessel und Ausgleichsbehälter. Die Dosierpumpe ist stufenlos verstellbar.

Die Karbonisierung des reinen Wassers ergibt eine gute Bindung des CO₂. Die Aufnahmefähigkeit ist durch den Zuckergehalt aus dem Sirup noch nicht beeinträchtigt Die Karbonisierung geht ohne nachteilige Schaumwirkung vor sich. Der Sirup wird mit luftarmen, karbonisiertem Wasser gemischt, womit die Oxydationsgefahr weitgehend ausgeschlossen ist.

Bei einem anderen Verfahren wird das fertig gemischte Getränk karbonisiert Eine Zwillingskolbenpumpe mit gemeinsamen Antriebsmotor fördert Sirup und Wasser. Der Arbeitshub beider Pumpen wird gleichzeitig ausgeführt Um gleichbleibendes Dosierverhältnis zu erzielen, sind je ein Schwimmervorlaufgefäß für Wasser und Sirup vorgeschaltet Danach wird das Wasser-Sirup-Gemisch durch Vakuum entlüftet. In zwei

J5 Stufen wird das fertige Gemisch anschließend karbonisiert und in ein Ausgleichsgefäß gedrückt, von dort erfolgt die Überleitung zum Füller.

Durch den hohen O₂-Gehalt den das Frischwasser mit sich führt, kann eine Oxydatioh von Bestandteilen aus dem Sirup nicht ausgeschlossen werden. Der Karbonisiervorgang wird durch den Zuckergehalt des Gemisches beeinträchtigt. Es sind Maßnahmen erforderlich, die eine Schaumbildung bei der Evakuierung und Karbonisierung des Gemisches verhindern.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem das einlaufende Wasser über ein Magnetventil in einen Vakuumkessel strömt und dort durch ein 98 bis 99%iges Hochvakuum entlüftet wird. Eine Wasserpumpe fördert das entlüftete Wasser über eine Strahldüsenbatterie zur COrVorkarbonisierung. Das vorkarbonisierte Wasser wird einem Karbonisierkessel zugeführt. Der Sirup wird vo- dem Mischen mit CO₂ über einen Strahlapparat vorkarbonisiert. In einem Behälter werden COrhaltiges Wasser und vorkarbonisierter Sirup zum fertigen

--,5 Getränk gemischt. Das fertige Getränk wird einem Vorratsbehälter zugeführt. Hier erfolgt die Entlüftung sowie der Getränkeabgang zum Füller. Der Vorspanndruck in diesem Vorratskessel liegt etwas höher als der Abfülldruck im Füller-Ring-Kanal. Dadurch erübrigt

sich der Einsatz einer zusätzlichen Überdruckpumpe.

Vor dem Mischen erfolgt hierbei also eine Vorkarbonisierung des Sirups. Dieser erhöhte Aufwand ergibt jedoch keine wesentliche Verbesserung des Karbonisiereffektes und ist daher ungerechtfertigt. Der CO₂-

M Verbrauch ist sehr hoch.

Bei einem weiterentwickclten Verfahren erfolgt die Dosierung nicht mit Dosierpumpe, sondern mittels eines Strahlapparates. Nach dem Vorevakuieren wird das