DE3239066C2

DE3239066C2 -

Info

Publication number: DE3239066C2
Application number: DE19823239066
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl.-Ing. Ddr 8036 Dresden Dd Broll; Rainer Dipl.-Ing. Ddr 6502 Gera Dd Hammer
Original assignee: Nagema VEB
Current assignee: GETRAENKEMASCHINENBAU MAGDEBURG GMBH, 39112 MAGDEB
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1990-08-02
Also published as: DE3239066A1; DD201376A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entlüften von Wasser zur Herstellung CO₂-haltiger Getränke durch partialdruckabhängiges Lösen von CO₂ oder CO₂-haltigem Gas, anschließende Feinverteilung innerhalb eines Vakuums und Absaugung des Gasgemisches.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man als CO₂- haltiges Gas ein 90% CO₂ enthaltendes Abblasegas aus einer Kar bonisier- oder Beruhigungsstufe durch Injektion in einen Haupt- oder Teilstrom des Wassers einsetzt, wobei der nicht mehr zu entfernende Restgasanteil im Wasser nur noch aus CO₂ besteht und daß man im Wasserzu lauf zum Vakuumkessel eine Injektordüse anordnet, deren Treibgas zuleitung im Oberteil eines Karbonisierkessels oder eines Beruhi gungsgefäßes beginnt und mit einem Rückschlagventil, einer ein stellbaren Drossel und einem Absperrventil versehen ist.

Bei der Herstellung von CO₂-haltigen nicht-alkoholischen Ge tränken ist es notwendig, um eine vollständige und feste Bindung des Wassers mit CO₂ zu erreichen, das Wasser vorher zu entlüften. Dazu sind einmal die Druckentlüftung und die Vakuumentlüftung bekannt.

Bei der Druckentlüftung wird dem Frischwasser CO₂ oder CO₂- haltiges Abgas aus einer Karbonisierstufe zugeleitet. Dabei wird die Luft aus dem Wasser entbunden, indem sie durch das CO₂ entsprechend der Partialdrücke verdrängt wird.

Eine zugehörige Vorrichtung (DD 1 03 385) ist derart gestal tet, daß innerhalb einer Teilstromleitung der Frischwasser zufuhr eine Injektordüse angeordnet ist, die mit einer im Dom des Karbonisierkessels beginnenden CO₂-Luftgemisch-Abgas leitung in Verbindung steht, und daß nach Vereinigung beider Teilströme eine Mischstrecke vorgesehen ist, deren Ausgangs leitung im Wasserbehälter endet.

Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß der Entlüftungseffekt vom Fremdgasanteil des verwendeten CO₂-Gases abhängig ist, d. h. bei der Verdrängung noch geringer Restsauerstoffmengen im Getränk ist ein CO₂-Gas von höchster Reinheit notwendig.

Desweiteren ist bei weitestgehender Entlüftung (<1 mg O₂/l) ein großer CO₂-Überschuß im Abblasegas notwendig, da ent sprechend den physikalischen Gesetzmäßigkeiten sonst kein Partialdruckunterschied besteht und somit keine Entlüftung erfolgt. Durch diesen Sachverhalt steigt der CO₂-Verbrauch an und es entsteht ein CO₂-Verlust.

Bei der Vakuumentlüftung wird Frischwasser unter Vakuum fein verteilt, wobei das Wasser entlüftet wird.

Zur Erzeugung des Unterdruckes ist es bekannt (DE 16 92 740), den Saugstutzen einer Vakuumpumpe mit dem Gasraum des Vakuum kessels zu verbinden und den Unterdruck ständig aufrechtzu erhalten. Es ist auch möglich, den Unterdruck so weit zu er höhen, daß für die Flüssigkeit im Entgasungsbehälter Siede zustand erreicht wird. Als Vakuumpumpe für diese Zwecke sind in der Anschaffung und im Betrieb sehr kostenaufwendige, große und komplizierte Vakuumpumpen notwendig.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist vorgeschlagen worden, ein hohes Vakuum durch einen Betriebswasserkreislauf zu er zeugen. Dazu mündet die Absaugleitung des Entgasungsbehälters in einen Injektor, durch den Betriebswasser im Kreislauf ge pumpt wird. Der Betriebswasserkreislauf besteht aus einem Betriebswassersammelbehälter, einer Druckpumpe, dem Injektor und verbindende Rohrleitungen.

An diesem Beispiel wird deutlich, welcher Aufwand zur Er zeugung eines hohen Vakuums als Voraussetzung für eine fast völlige Entlüftung des Wassers betrieben wird.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Entlüften von mit CO₂ zu sättigendem Wasser (DE 16 92 734) zur Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke, wobei der Entzug der in der Flüssigkeit vorhandenen Luft durch einen Unterdruck erfolgt, ist zur Feinverteilung des zu entlüftenden Wassers und zur Er zeugung eines hohen Vakuums ein Strahlapparat vorgesehen. Da bei ist der im Vakuumraum des Entgasungskessels angeordnete Strahlapparat von einer Manschette umgeben. Am Strahlapparat ist einmal eine Wasserleitung und zum anderen eine Gaszulei tung angeschlossen. Die Gaszuleitung beginnt im Dom des Ent gasungskessels neben der Manschette. Damit soll ein hohes Va kuum zur Entlüftung des Wassers erreicht werden.

Nachteilig wirkt sich auch hierbei der hohe Aufwand aus, der betrieben wird, um durch einen hohen Unterdruck eine fast völlige Entlüftung des Wassers zu erreichen.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Austreibung von gelösten Gasen, insbesondere O₂ aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser durch Vakuumentgasung bekannt (DE 31 43 459), bei dem die Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum eingeleitet wird, in welchem ein vorgegebener, unterhalb des Atmosphärendrucks liegender Gasdruck aufrechterhalten und aus der Flüssigkeit austretendes Gas laufend abgepumpt wird. Dabei wird in der Flüssigkeit vor ihrer Einlei tung in den geschlossenen Raum eine vorgegebene Menge eines ande ren, in der Flüssigkeit löslichen Gases, gelöst und die derart imprägnierte Flüssigkeit einer Vakuumentgasung unterworfen. Als Gas wird dabei Stickstoff bzw. eine Menge von 150-800 mg/kg CO₂ verwendet.

Nachteilig wirkt sich hierbei die nicht vollständig Entlüftung des Wassers und die Verwendung von reinem CO₂ aus.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Mängel des Standes der Technik durch eine effektive Entlüftung des Wassers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Frischwasser zur Herstellung CO₂-haltiger nicht-alkoholischer Getränke vor der Karbonisierung unter Vakuum durch einfache Mittel vollständig zu entlüften.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem mit Luft gesättigtem Wasser, bevor es unter Vakuum versprüht wird, CO₂ oder CO₂-haltiges Gas zugeführt wird, dieses Gas sich ent sprechend den Partikaldrücken teilweise im Wasser löst und den Luftanteil lockert, anschließend dieses Wasser unter Vakuum versprüht und entlüftet wird, wobei sich außer der Luft noch schon gebundenes CO₂ entbindet und dieses Gasgemisch abgesaugt wird und das entlüftete und noch mit einem durch das Vakuum nicht mehr zu entfernende Restgasanteil behaftete Wasser, wobei der Restgasanteil nur noch aus CO₂ besteht, gesammelt und weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt wird. Dabei wird als CO₂-haltiges Gas das noch etwa 90% CO₂ ent haltende Abblasegas aus einer Karbonisier- oder Beruhigungs stufe dem Wasser vor dem Versprühen im Vakuum zugeführt. Die Zuführung erfolgt durch Injektorwirkung in einem Haupt- oder Teilstrom des Wassers.

Die Lösung vorrichtungsgemäß besteht darin, daß im Wasserzu lauf zum Vakuumkessel eine Injektordüse angeordnet ist, des sen Treibgaszuleitung mit einer CO₂-Quelle in Verbindung steht, wobei vorzugsweise die Treibgaszuleitung zur Injektor düse im Oberteil eines Karbonisierkessels oder eines Beruhi gungsgefäßes beginnt und mit einem Rückschlagventil, einer einstellbaren Drossel und einem Absperrventil versehen ist.

Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung bestehen in der restlosen Entfernung der Luft aus dem Wasser, in der Ein sparung von CO₂-Gas sowie in der Verbesserung der Qualität der aus dem völlig entlüfteten Wasser hergestellten Getränke.

Desweiteren ist nur eine vereinfachte Vakuumeinrichtung er forderlich, da zusätzlich der veränderte Partialdruck ausge nutzt wird. Damit verringert sich auch der Energiebedarf für die Vakuumpumpe, und es wird zusätzlich noch Wasser, welches bei einer Hochvakuumeinrichtung als Sperrflüssigkeit angewendet werden müßte, eingespart.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Für das Beispiel der Vorrichtung zeigt die Zeichnung das Prinzip der Entlüftung von Wasser unter Vakuum.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dem Frischwasser, be vor es innerhalb eines Vakuums versprüht wird, CO₂ gasförmig zugeführt. Dieses CO₂ kann aus einer gesonderten CO₂-Quelle stammen oder günstigerweise wird das Abblasegas aus einer Karbonisier- oder Beruhigungsstufe benutzt, das etwa noch bis zu 90% CO₂-Anteil besitzt. Die CO₂-Zuführung erfolgt durch Injektorwirkung und kann direkt in dem Hauptstrom des Frischwassers oder in einen Nebenstrom eingeleitet werden. Ist das CO₂-Gas in das mit Luft gesättigte Frischwasser ein geleitet, wird der Luftanteil im Wasser gelockert und CO₂ beginnt sich im Wasser entsprechend der Partialdrücke zu lösen.

Dieses Frischwasser mit schon gelösten CO₂-Anteilen und ge lockertem Luftanteil wird nun unter Vakuum fein verteilt, z. B. versprüht.

Durch das Vakuum wird das Wasser entlüftet, d. h. die noch im Wasser gelöste Luft und aber auch wieder ein Teil des schon gelösten CO₂ entbindet sich aus dem Wasser und wird durch das ständig aufrecht gehaltene Vakuum abgesaugt. Da sich Luft entsprechend den inneren Gasdrücken leichter ent bindet als CO₂, wird die Luft vollständig aus dem Wasser aus getrieben. Das sich über dem Wasser befindende Vakuum besteht in seinem noch vorhandenen Gasanteil aus Luft und CO₂, wobei sich die Gasatmosphäre in Richtung eines niedrigen Luftpar tialdruckes ständig verändert. Der noch im Wasser verbleibende Restgasanteil, der durch das Vakuum nicht mehr zu entfernen ist, beinhaltet nur noch CO₂. Somit ist nur noch vollständig entlüftetes und schon leicht karbonisiertes Wasser vorhan den, was gesammelt und weiteren Verarbeitungsstufen, z. B. Karbonisieren, Beruhigen und Mischen zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Vakuum kessel 1, einem Beruhigungsgefäß 2 und einem Fertiggetränk kessel 3. Die Entlüftung des Wassers erfolgt im Vakuumkessel 1. Dazu ist der Vakuumkessel 1 mit einer Gasabsaugleitung 4 versehen, die im Dom des Vakuumkessels 1 beginnt und mit einer Vakuumpumpe 5 mit Motor 6 in Verbindung steht. Zur Frischwasserzufuhr ist die Wasserzulaufleitung 7 vorgesehen. Die Wasserzulaufleitung 7 besitzt ein Absperrventil 8, eine Injektordüse 9 und ist mittig durch das Oberteil des Vakuum kessels 1 bis zu einem Verteiler 10 geführt. Der Verteiler 10 ist vorzugsweise eine Versprüheinrichtung. Die Injektor düse 9 steht außer mit der Wasserzulaufleitung 7 noch mit einer Treibgaszuleitung 11 in Verbindung. Die Treibgaszu leitung 11 beginnt im Dom des Beruhigungsgefäßes 2 und leitet das Abblasegas dieses Gefäßes, welches aus Luft und etwa noch 90% CO₂ besteht, zur Injektordüse 9. Vor dem Injek tor 9 besitzt die Treibgasleitung 11 noch ein Rückschlag ventil 12, eine einstellbare Drossel 13 und ein Absperr ventil 14. Im Vakuumkessel 1 sammelt sich das entlüftete Wasser. Zur Förderung dieses Wassers zur Karbonisierstufe ist am Vakuumkessel 1 eine Abförderleitung 15 mit Pumpe 16 angeordnet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung entspricht dem Verfahren. Das mit Luft gesättigte Frischwasser wird durch die Injek tordüse 9 geleitet und dort mit CO₂-Abblasegas, welches durch die Drossel 13 in der Menge dosiert wird, aus dem Beruhigungs gefäß 2 vermischt. Hierbei erfolgt bis zum Vakuumkessel 1 eine Lockerung der Bindung der Luft und ein Lösen von CO₂ im Wasser. Im Vakuumkessel 1 wird das Wasser versprüht. Durch das Vakuum im Vakuumkessel 1 wird der gelockerte Luftanteil entbunden unter gleichzeitiger Entbindung auch eines Teiles des CO₂, welches das Entbinden der Luft zusätzlich unter stützt. Im Vakuumkessel 1 befindet sich ein Vakuum, dessen vorhandener Gasanteil aus Luft und CO₂ besteht und der ständig durch die Vakuumpumpe 5 abgesaugt wird. Durch das Absaugen verändert sich der Gasanteil im Vakuumkessel 1 in Richtung des niedrigen Luftpartialdruckes. Das im Vakuum kessel 1 sich sammelnde Wasser ist vollständig entlüftet. Der im Wasser durch das Vakuum nicht mehr zu entfernende Gasanteil besteht nur noch aus CO₂. Das entlüftete und ge sammelte Wasser wird vom Vakuumkessel 1 durch die Pumpe 16 einer weiteren Injektordüse 17 zur Kabonisierung zugeführt.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Vakuumkessel
2 Beruhigungsgefäß
3 Fertiggetränkekessel
4 Gasabsaugleitung
5 Vakuumpumpe
6 Motor
7 Wasserzulaufleitung
8 Absperrventil
9 Injektordüse
10 Verteiler
11 Treibgaszuleitung
12 Rückschlagventil
13 Drossel
14 Absperrventil
15 Abförderleitung
16 Pumpe
17 Injektordüse

Claims

1. Verfahren zum Entlüften von Wasser zur Herstellung CO₂-haltiger Getränke durch partialdruckabhängiges Lösen von CO₂ oder CO₂- haltigem Gas, anschließende Feinverteilung innerhalb eines Vaku ums und Absaugung des Gasgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß man als CO₂-haltiges Gas ein 90% CO₂ enthaltendes Abblasegas aus einer Karbonisier- oder Beruhigungsstufe durch Injektion in einen Haupt- oder Teilstrom des Wassers einsetzt, wobei der nicht mehr zu entfernende Restgasanteil im Wasser nur noch aus CO₂ besteht.

2. Vorrichtung zum Entlüften von Wasser unter Vakuum zur Herstel lung CO₂-haltiger Getränke, dadurch gekennzeichnet, daß man im Wasserzulauf zum Vakuumkessel eine Injektordüse anordnet, deren Treibgaszuleitung im Oberteil eines Karbonisierkessels oder eines Beruhigungsgefäßes beginnt und mit einem Rückschlagventil, einer einstellbaren Drossel und einem Absperrventil versehen ist.