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Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von
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Luft aus dem Hals- bzw. Freiraum von Mit kohlensäurehaltigen Trinkflüssigkeiten
gefUllten Flaschen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die zu seiner
Durchführung erforderlichen Vorrichtungen zum Entfernen von Luft aus dem Hals- bzw.
Freiraum von r.lit 1f-ohlensäurehaltigen Trinkfltlssigkeiten, zum Beispiel Bier,
gefällten Flaschen oder ähnlichen Behältern vor ihrem Verschließen durch gesteuertes
oder ungesteuertes Einwirken eines Spritzmediums auf die abgefUllte TrinkflUssigkeit,
wodurch letztere jeweils zum feinporigen Aufsehäumen gebracht und durch das Aufschäumen
die im Hals- bzw. Freiraum der Flasche vorhandene Luft verdrängt wird.
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Die bekannten Verfahren verwenden als Spritzmedium dUnne Flüssigkeitsstrahlen,
die mit hoher Geschwindigkeit in das Innere der offenen, aber mit FlUssigkeit gefUllten
Flaschen treffen und dabei die abgefüllte kohlensäurehaltige FlUssigkeit beaufschlagen
und hierbei den erwünschten Schaum erzeugen. Infolge des sehr kleinen Spritzdüsendurchmessers
kann trotz des sehr hohen Druckes und der demzufolge der sehr großen Strahleschwindigkeit
nur eine ganz geringe FlUssigkeitsmenge austreten. Es ist deshalb bereits bekannt,
als Spritzmedium Wasser von mindestens Trinkwasserqualität oder auch keim- und lurtfrei
gemachtes Wasser zu verwenden. Es ist außerdem bereits bekannt, sterilisiertes und
noch heißes Wasser auszuspritzen. Außerdem ist es bereits bekannt, daß auch Alkohol
als Spritzmedium verwendet werden kann oder Trinkfltlssigkeit von der in der Flasche
befindlichen Art, zum Beispiel Bier.
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Die DUsen werden Ublicherweise nach Maßgabe der Flaschenhöhe oberhalb
der Flaschenförderbahn, die vom Füller zum Verschließer führt,
fest
oder verstellbar angeordnet, so daß die Flaschen hintereinander die Spritzstelle
passieren können, wobei die in den Flaschen abgefUllte Flüssigkeit durch den Spritzstrahl
beaufschlagt und zum Schäumen gebracht wird. Die Zeit der Beaufschlagung ist dabei
sehr kurz weil sich Jede Flasche mit verhEltnismEßig großer Geschwindigkeit unter
dem Spritzstrahl hindurohbewegt. Dabei, wird das Aufschäumen eingeleitet. Die Stellung
der Düse oberhalb der Flaschenförderbahn und der verwendete Spritzdruck werden so
eingestellt, daß die Schaumpfropfen der Flaschen sich gerade etwas Uber den Rand
der FlaschenmUndung hinausschieben, wenn der Verschließvorgang beginnt. Es ist bekannt,
der DUse ein Ventil zuzuordnen, das die Zufuhr der Spritzflussigkeit unterbricht
sobald der Weitertransport der Flaschen stockt und sofort wieder öffnet sobald die
Flaschen wieder weiterbefördert werden. Es ist auch bereits bekannt, ausgehend von
den unter der Spritzdüse vorbei bewegten Flaschen, das Ventil der Spritzdilse mittels
einer Steuereinrichtung zu öffnen und wieder zu schließen, so daß nur so lange sich
eine Flasche mit ihrer MUndung unter der Spritzdüse befindet, Spritzfldssigkeit
austritt und die Füllung beaufschlagt. Diese Methode hat sich Jedoch wegen des hohen
Steueraufwandes und der geringen Treff- und Zielsicherheit besonders bei sehr hoher
Fördergeschwindigkeit nicht bewährt. Dagegen wird Ublicherweise während des Flaschentransportes
ununterbrochen Flussigkeit aus der DUse ausgespritzt; die Fltlssigkeit trifft daher
nicht nur ins Innere der Flasche, sondern auch auf die Flaschenaußenwände und auf
das Förderband.
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Die Flaschen werden nach der bekannten und Ublicherweise benUtzten
Methode also auch auf ihrer Außenseite mit Wasser beaufschlagt,
was
vor allem im Hinblick auf die nachfolgende Etikettierung von Nachteil ist. Aber
auch die Förderbahn wird von dem Spritzmedium dauernd naß gehalten, was ebenfalls
unerwünscht ist. Soweit anstelle von Wasser Trinkflüssigkeit als Spritzmedium verwendet
wird, sind die Nachteile der Befeuchtung der Flaschen und der Förderbahn besonders
ausgeprägt, weil dann Rückstände zurückbleiben, die meist nicht nur klebrig sind,
sondern auch eine Infektionsgefahr für das Getränk darstellen.
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Das Einspritzen von Wasser und anderen Flüssigkeiten bringt auch den
Nachteil mit sich, daß mit dem Spritzstrahl zusammen Luft in den Flaschenhals mit
hineingerissen wird, womit der LuStverdrangungseffekt, den der entstehende Schaumpfropfen
ausübt, zum Teil zu nichte gemacht wird. Auch geringe Luftmengen, die im Flaschenhals
verbleiben, führen wegen ihrer langen inwirkdauer bis zur Konsumierung zu unerwUnschten
und den Geschmack nachteilig beeinflussenden Oxydationsschäden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und der zur
Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung, nach denen jeweils das Aufschäumen
des Flascheninhaltes bewirkt wird, ohne daß Flaschen und Förderbahn naß bleiben
und relativ zur verwendeten Spritzmenge eine starke Beeinflussung der zu behandelnden
Fliissigkeit erzielt wird und dabei ohne bes-,nderen Aufwand allein durch Einwirkung
des Spritzmediums das Ein- und Nachziehen von Luft in den Flaschenhals durch das
Spritzmeuium verhindert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Verwendung von
vor dem Spritzvorgang flüssigem Kohlendioxid als Spritzmedium.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß Druck und Temperatur
des als Spritzmedium vorgesehenen Nohlendioxides vor dem
Spritzvorgang
oberhalb der durch den Tripelpunkt (0,5@ MPa; @17 K) und dem "Kritischen Punkt"
(7,38 MPa; 304 K) bestimmte Grenzlinie für Kohlendioxid in deren flussigem bereich
gehalten oder durch Verdichten und Abkühlen in diesen Bereich gebracht wird.
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Da flüssiges Kohlendioxid wesentlich schwerer als Wasser ist, wird
entsprechend wenig flüssiges Rohlendioxid benötigt oder eine entsprechend stärkere
Beaufschlagung der Trinkflüssigkeit im Inneren der Flaschen erzielt. Mann die Temperatur
des flüssigen Kohlendioxides auf Tdemperaturen zwischen @8@ bis @98 K gehalten werden,
dann kann Druck des flüssigen Kohlendioxides etwa zwischen 5 und 6,5 MPa betragen.
Wird das flüssige Kohlendioxid durch eine winzig feine Lochdüse in die Atnosphäre
und gegen die Flaschenmündungen ausgespritzt, wobei wegen des wesentlich größeren
Querschnittes der Düsenkammer des Druck in der Düsenkammer und vor der Austrittsöffnung
praktisch konstant bleibt, dann wird das flüssige Kohlendioxid beim Passieren der
Lochdüse und nach dem Austritt praktisch ohne Änderung des Wärmeinhaltes adiabatisch
bis auf Umgebungsdruck entspannt. Beim Absinken des Druckes entsteilt aus der Flüssigkiet,
die bei tieferen Drücken in die feste Form übergeht, Dampf, der den Zohlendioxidstrahl
als Dampf- bzw.
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Gasmantel umhüllt. Beim Eindringen des Kohlendiexidstrahles in die
Flasche kann dementsprechend keine Luft, sondern durch nur gasförmiges ohlendioxid
mit in den Flaschenhals hineingezogen werden. Der in die Flüssigkeit einschießende
Kohlendioxidstrahl - er weist auch feste Materie, nämlich Kohlendioxidschnee, auf
- beauf -schlagt die Trinkflüssigkeit erheblich und führt zu einer sehr feinporigen
energischen Schaumentwicklung, wobei der Kohlendioxid.
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strahl selbst mithilft, die Luft im Flaschenhals durch Kohlendioxid
zu
ersetzen. Durch Verdampfen der flüssigen bzw. festen in den Flaschenhals und die
TrinkflUssigkeit eingebrachten Dioxidmaterie wird nicht nur die TrinkflUssigkeit
zum Schäumen angeregt, sondern es wird auch durch Verdampfen der Kohlendioxidmaterie
gasförmiges Kohlendioxid entwickelt, das mithilft, luftfreien Schaum zu erzeugen
und die Luft im Flaschenhals zu verdrängen.
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Zur Durchführung des Verfahrens mittels einer mit dem Spritzmedium
durch eine Zuleitung beschickbaren und oberhalb der zu behandelnden Flaschen mit
Spritzrichtung nach unten angeordneten Spritzdüse und mit zugeordneter, Auslaufventil
wird gemaß der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß die Spritzdüse mit einer, flüssiges
Kohlendioxid zuführenden Hochdruckleitung verbunden ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Hochdruckleitung
eingangsseitig mit einem, flüssiges Kohlendioxid enthaltenen Druckbehälter verbunden
ist. Einem Druckbehälter oder einem aus einzelnen Flaschen zusammengeschlossenen
gerne ins amen Druckbehälter, der auch insgesamt gekühlt sein kann, wird flUssiges
Kohlendioxid entnommen. Dazu kann im Inneren der Flaschen oder Druckbehälter Jeweils
ein Standrohr verwendet werden.
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diene weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Hochdruckleitung
an ein Aggregat zum Verdichten und AbkUhlen von gasförmigem Kohlendioxid angeschlossen
und das Aggregat eingangsseitig mit einem Kohlendioxid enthaltenden Druckbehälter
verbunden sein kann. Steht nur gasförmiges Kohlendioxid zur VerfUgung, muß zunächst
eine Verdichtung mit anschließender VerflUssigung durch Abkühlung erfolgen. Da es
sich nur um sehr geringe Spritzmengen handelt, ist weder der apparative noch der
Energie- bzw.
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KUhlaufwand von Bedeutung.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß wenigstens
seitlich neben der Spritzstelle durchsichtige Spritzschutzscheiben angeordnet sind,
die heizbar vorgesehen sein können. Der auf die Außenseite der vorbeiwandernden
Flaschen auftreffende Wohlendioxidstrahl zerstäubt beim Aurtreffen wenigstens teilweise.
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Dadurch können Kohlensäurepartikel nach der Seite abgeschleudert werden.
Spritzschutzscheiben verhindern die Beeinträchtigung des Bedienungspersonals. Soweit
die Spritzschutzscheiben beheizbar sind, verdampfen die Kohlendioxidspritzer sofort
nach ihrem Auftreffen ohne Nässe zurUckzulassen, so daß eine Beobachtung des Spritzvorganges
durch unvereiste Scheiben Jederzeit gewährleistet ist. Das auf den Flaschenaußenwänden
haftende Kohlendioxid verdampft ebenfalls in kürzester Zeit, so daß die Flaschen
völlig trocken bleiben. Gleiches ist zutreffend für das Flaschenförderband und die
Führungsgelander, vor allem weil nur ganz geringe Kohlensäuremengen versprüht werden.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise und schematisch
erläutert.
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Figur 1 zeigt schematisch eine gefüllte Flasche unter der Spritzdüse,
Figur la zeigt den Druckbehälter mit flüssigem Kohlendioxid und Figur 1b alternativ
und schematisch die Erzeugung flüssigen Kohlendioxids, ausgehend von gasförmigem
Kohlendioxid.
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Auf der Förderbahn 1 werden die zuvor mit Bier gefüllten Getränkeflasohen
3 vor ihrem Verschließen unter der Düse 4 in Richtung des Preiles 2 vorbeigeführt.
Durch die Hochdruckleitung 5 wird der DUse 4 und dem der Düse zugeordneten Ventil
6 flüssiges Nohlendioxid 20 von einem Druck und einer Temperatur zugeführt, daß
das
Kohlendioxid vor Beginn des Spritzvorganges in der flüssigen Phase vorliegt. Das
Ventil 6 kann über die Steuerleitung 6a in Abhängigkeit vom Antrieb der Förderbahn
1 so geschaltet werden, daß bei stillstehender Flaschenförderung oder bei größeren
Flaschenliicken kein Kohlendioxid aus der Düse 4 austritt. Bei der Vorbei förderung
der Flasche 3 unter der Düse 4 wird ein scharfer Kohlendioxidstrahl 7 in die Flasche
eingeleitet, der von einem aus gasförmigem CO2 bestehenden mantel 7a umgeben ist.
Beim Einschießen des Kohlendioxidstrahles 7, der feste Kohlendioxidanteile enthalten
wird, kann die in der Flasche befindliche FlUssigkeit so beaufschlagt werden, daß
ein feinporiges Aufschäumen entsteht. Das mit dem Xohlendioxidstrahl 7 in die Flasche
3 hineingelangte Gas ist ausschließlich CO2; das Nachziehen von Luft bleibt daher
aus. Der in die Flasche 3 eingefUhrte Kohlendioxidstrahl 7 bewirkt nicht nur das
Aufsehäurnen der im Bier vorhandenen Kohlensäure, sondern entwickelt selbst durch
Verdampfen gasfönniges avhlendioxid, das mithilft, im Flaschenhals luft freien Schaum
zu erzeugen und die Luft aus dem Flaschenhals zu verdrängen. Auch bei ununterbrochener
Förderung der Flaschen 7 trifft der Kohlendioxidstrahl 7 auf die Flaschenwände und
die Förderbahn 1, verdampft Jedoch hier in kürzester Frist, da es sich nur um geringe
Mengen handelt. Flaschen 3 und Förderbahn 1 bleiben trocken.
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Ur.1 bei der Vorbei förderung der Flaschen 3 unter der DUse 4 eine
Beeinträchtigung des Bedienungspersonals und eine Erschwerung der Beobachtung zu
vermeiden, wird zwischen der DUse 4 und der Bedienungsseite eine durchsichtige Spritzschutzscheibe
8 vorgesehen, die in bekannter Weise elektrisch heizbar sein kann, wozu die Anschlüsse
9 vorgesehen sind. Kohlendioxidspritzer bzw. Partikel,
die die
Scheibe 8 von innen treffen und haften, werden in kürzester Frist verdampft, so
daß die Scheibe 8 klar und durchsichtig bleibt. Um alle nach vorn fliegenden Spritzer
bzw. Partikel abfangen zu können, muß die Scheibe 8 natürlich ausreichende Abmessungen
haben. Ist die Spritzschutzscheibe 8 abnehm- oder aufklappbar, wird zweckmäßigerweise
eine Verriegelung mit dem Ventil 6 in der Weise vorgenommen, daß bei abgenommener
oder aufgeklappter Spritzschutzscheibe 8 kein Kohlendioxidstrahl 7 aus der Düse
4 austritt.
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Als Quelle für die flüssige COG kann eine mit Kohlendioxid unter Druck
gefUllte Flasche 10 vorgesehen werden, die iul Inneren ein Standrohr 11 aufweist,
mit dem das im unteren Teil der Flasche 10 angesammelte flüssige Kohlendioxid TO
entnommen und über die Hochdruckleitung 5 der DUse 4 zugeleitet werden kann. Auch
menrere Flaschen 10 können zu einer Batterie zusammengeschaltet sein und die Flaschen
können in einem Behälter 12 stehen, in welchem sie auf die Temperatur gebracht werden,
die bei dem im Flascheninneren herrschenden Druck das Vorliegen flUssigen Kohlendioxides
gewährleistet. Kdhlwasser oder Kühlmedium fließen dann etwa im Sinne der Pfeile
13 durch den Behälter 12.
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Steht nur gasförmiges Kohlendioxid geringen Druckes zur VerfUgung,
kann das anfallende ISohlendioxid durch eine Leitung 14 zunächst in einen Sammelbehälter
15 (Fig.lb) eingeleitet werden. Aus dem Behälter 15 wird das Kohlendioxid dann Uber
Leitung 16 durch einen motorisch betriebenen Verdichter 17 angesaugt und auf hohen
Druck gebracht. Vom Verdichter 17 strömt dann in der Hochdruckleitung 5a gasförmiges
Kohlendioxid hohen Druckes und hoher Temperatur zum Verfltlssiger 18, in welchem
das Kohlendioxid durch Wärmeentzug zu
flUssigem Kohlendioxid 20
verflüssigt wird. Hierzu durchströmt den Verflüssiger 18 Kühlmedium in etwa im Sinne
der Pfeile 13b.
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Vora Ausgang des KohlendioxidverflUssigers 18 wird dann durch die
Hochdruckleitung 5 flUssiges Kohlendioxid 20 bis zur DUse 4 gefördert. Da der Öffnungsdurchmesser
der DUse 4 nur geringe 3ruchteile eines Millimeters beträgt, die Öffnung selbst
möglichst lochförmig ohne längere Bohrung ausgebildet ist und zude der Zuleitungsquerschnitt
ein Vielfaches des Öffnungsquerschnittes der DU-se beträgt, ist sichergestellt,
daß der Druckabfall in dem flüssigen iohlendioxid erst beim Durchtritt durch die
Düsenöffnung praktisch momentan erfolgt und damit praktisch ein bis zum Spiegel
der in den Flaschen eingefUllten TrinkflUssigkeit reichender Kohlendioxidstrahl
7 entsteht, der von Dampf bzw. gasförmigem Kohlendioxid unmantelt ist.
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Um Leitungen und Armaturen gegen eine äußere Vereisung schUtzen zu
können, können die Ublichen Maßnahmen, Isolierung oder/und Fremdanwärmung von Außenflächen,
vorgesehen werden.
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L e e r s e i t e