DE3422349A1

DE3422349A1 - Verfahren und vorrichtung zur schnellen carbonation

Info

Publication number: DE3422349A1
Application number: DE19843422349
Authority: DE
Inventors: Ashis S. Marietta Ga. Gupta
Original assignee: Coca Cola Co
Current assignee: Coca Cola Co
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1984-12-20
Also published as: JPS6058232A; AU572848B2; AU1275988A; CA1243537A; GB2141632B; ES285141U; ZA844549B; IT8421418A0; DE3448274C2; IE841449L; ES533413A0; CA1257226C; DE3422349C2; JPH0148811B2; IE55237B1; US4636337A; IT1214466B; BR8402907A; ES285141Y; ES8601667A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zum Anreichern von Getränken mit Kohlensäure, sowie insbesondere auf einen kompakten Kohlensäureerzeuger und ein Verfahren zum schnellen Anreichern einer vorbestimmten Menge eines vorgemischten Getränks mit Kohlensäure.

Das Kohlendioxid-Volumen in einem fertig zubereiteten Getränk ist eine wesentliche Einflußgröße für seine Abnahme durch den Verbraucher, da die in dem Getränk gelöste Kohlendioxxdmenge dem Getränk sein Perlen verleiht und die Zeitdauer neben anderen Einflußgrößen, wie die Temperatur, beeinflußt, während der das Getränk fortgesetzt sprudelt. Einige Getränke schmecken besser mit hoher Carbonation, wie Ingwer-Biere. Andere schmecken besser mit geringer Carbonation, wie Getränke mit Orangengeschmack.

Die meisten Getränke jedoch haben eine Carbonation zwischen 3 1/2 bis 4,0 Vol. Kohlendioxid, insbesondere Cola-Getränke.

Das Henry'sehe Gesetz gibt an, daß die in einem gegebenen Volumen eines Lösungsmittels bei konstanter Temperatur gelöste Gasmenge direkt proportional zum Druck des Gases ist, mit dem es im Gleichgewicht steht. Nach diesem Gesetz ist die im Wasser bei einer gegebenen Temperatur gelöste Kohlendioxid-Menge proportional zum Druck von Kohlendioxid in Wasser. Dieses Gesetz geht jedoch von der Voraussetzung aus, daß das Molekül im gasförmigen

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Zustand und in der Lösung vorhanden ist. Im Hinblick auf Kohlendioxid sind die Abweichungen vom Henry'sehen Gesetz nicht groß, wenn man carbonierte Getränke betrachtet.

Unter Atmosphärendruck hängt die durch Wasser gelöste Kohlendioxid-Menge nur von der Temperatur ab. Diese Löslichkeit ist größer bei niederen Temperaturen als bei höheren Temperaturen. Die Maßeinheit, von der bei der Getränke- und Abfüll-Industrie im Normalfall ausgegangen wird, ist das Volumen. Das Volumen ist als die Gasmenge in Millimeter definiert, die ein gegebenes Wasservolumen bei Atmosphärendruck (760 mmHg) und 15,5⁰C absorbiert. Diese stellen willkürliche Werte dar, die durch Übereinkommen festgelegt sind. Diese Bedingung stellt den NuIlpunkt der Meßskala dar, die üblicherweise zur Messung der Kohlendioxid-Volumina verwendet wird, die in carbonierten Getränken absorbiert sind. Bei 15,5°C und einer Atmosphäre (etwa 1,01 bar) wird Getränkeflüssigkeit daher ein Volumen bzw. eine Menge Kohlendioxid absorbieren, das bei Kohlendioxid-Meßeinrichtungen als Null dargestellt wird. Wenn der Druck auf etwa 1,03 bar (15 p.s.i.) (eine zusätzliche Atmosphäre) ansteigt, wird das Wasser zwei Gas-Volumina absorbieren und um jeweils weitere 1,03 bar (15 p.s.i. oder Atmosphärendruck) wird ein zusätzliches Kohlendioxid-Volumen absorbiert. Eine Temperaturherabsetzung ermöglicht - wie zuvor angegeben ist daß das Wasser größere Kohlendioxid-Mengen löst. Wenn die Temperatur auf 0⁰C reduziert wird, werden 1,7 Volumina Kohlendioxid absorbiert und für.jede weitere Druckzunahme von 1,03 bar (15 p.s.i.) tritt eine zusätzliche Absorption von 1,7 Volumina auf.

Kohlensäureerzeuger,die in der mitKohlensäure angereicherten Getränke verarbeitenden Industrie angewandt werden, sind Einrichtungen, mit denen eine große Wasseroberfläche dem Kohlendioxidgas unter Druck ausgesetzt werden kann. Die

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Kombination von großer Oberfläche und Druck ermöglicht, daß das Wasser das Gas schnell absorbiert. Übliche Kohlensäureerzeuger haben ein sich änderndes Leistungsvermögen von 946,25 bis 13 626 Liter pro Stunde (250 bis 3600 Gallons per hour).

Eine Art eines Kohlensäureerzeugers, der- industriell verwendet wird, ist als "CEN Sättiger" bekannt. Bei dieser Vorrichtung tritt Kohlendioxidgas durch eine Gasverbindung ein und geht durch den Behälter unter Arbeitsdruck. Kaltwasser von einem Wasserkühier wird in den Behälter durch einen Wassereinlaß gepumpt, durch eine hohle Mittelrohrsäule gedrückt und wird dann über eine speziell geschaffene Düse als eine gleichförmig strömende Wasserschicht ausgegeben. Das Wasser wird von der Düse nach außen verteilt, so daß es über die Unterseite einer gestürzten Filmplatte strömt.. Das Wasser strömt gleichmäßig zu der Mittelsäule über die unmittelbar darunter liegende Filmplatte nach unten. Diese Wirkungsweise wird ständig wiederholt und das Wasser strömt immer als ein dünner Film von Plattenabschnitt zu Plattenabschnitt, bis es vom Rand zu der untersten Filmplatte in den carbonierten Wassersammelbereich am Boden des Kohlensäureerzeugerbehälters abströmt .

Eine andere Art eines Kohlensäureerzeugers kühlt und reichert gleichzeitig mit Kohlensäure an. Hierbei tritt warmes nicht mit Kohlensäure angereichertes Wasser an der Oberseite ein und gelangt in ein Verteilergefäß, von dem aus es über Kühlplatten aus rostfreiem Stahl nach unten strömt, wobei es mit einem Kohlendioxid angereichert wird, das von der Seite zugeleitet wird. Das gekühlte mit Kohlensäure angereicherte Wasser strömt zu einem Vorratsbehälter, von dem aus es zu einer Fülleinrichtung bei etwa 1,1⁰C (34°F) geleitet werden kann. :

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In den letzten Jahren wird in zunehmendem Maße mit Kohlensäure angereichertes Getränk aus Fontänen-Spender abgegeben. In einem Spender mit offenem Behälter wird das endgültige Getränk vom Spender selbst zubereitet. Eine Maschine wird betätigt, die aufeinanderfolgend eine Schale oder ein Behälter in eine Lage unterhalb einer Auslaßöffnung bringt, zuvor zubereitetes Sirup pumpt und mit Kohlensäure angereichertes Wasser einer Mischkammer zuführt, in dem das Getränk gemischt wird und die dann das gemischte Getränk zum Behälter abgibt. Bei einer derartigen Spender-Anlage wird das Wasser gegebenenfalls mit Kohlensäure angereichert.

Viele Einrichtungen sind zum Carbonieren von Wasser in Form von nicht-kompakten Anlagen beschrieben worden. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die US-PSen 2 339 640, 2 314 984, 3 240 395, 3 752 452, 3 960 164, 4 028 441, 4 148 334 und 4 304 736 hingewiesen. Die US<-PS 4 304 736 befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Herstellen und Ausgeben eines mit Kohlensäure angereicherten Getränks, unter Verwendung eines Kohlendioxidgases zur Kohlenstoffanreicherung als Treibmittel. Es wird ein Kohlensäureerzeuger angegeben, der einen Druckbehälter mit einem Vorratsraum für mit Kohlensäure angereichertes Wasser und einen Gasteil oberhalb des Vorratsbehälters aufweist. Kohlendioxidgas und Wasser werden in den Kopfbereich über eine Düse gesprüht. Die Hochdruckquelle für Kohlendioxid ist über eine Leitung mit einem Gasauslaß verbunden, der fluidmäßig mit dem Gasteil des Kohlensäureerzeugers verbunden ist. Es ist ein Speicherdruckregler zum Regeln eines vorbestimmten pneumatischen Speicherdrucks im Kohlensäureerzeuger vorgesehen. Ein automatisches Entlüftungsventil ist in der Fluidverbindung mit dem Gasteil des Kohlensäureerzeugers vorgesehen und es gibt Gas vom Kopfraum ab, wenn der Druck im Kohlensäureerzeuger den vorbestimmten Druck des Speicherdruckreglers

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überschreitet. Der Speicherdruckregler ist auf einen vorbestimmten Speicherdruck von 1,72 bar Überdruck (25· p.s.i.g) eingestellt, der kleiner als der Treibmitteldruck ist und der eine Gleichgewichtssättigung im Kohlensäureerzeuger von etwa 4 1/2 Volumina Carbonation bei 0⁰C liefert.

Einer der Nachteile der US-PS 4 304 736 liegt darin, daß die Vorrichtung nicht kompakt ist und daß man die erforderliche Carbonation nicht in einer kurzen Zeit erreicht. Daher benötigt man bei der Vorrichtung nach der US-PS 4 304 736 einen Vorratsbehälter, der kontinuierlich gefüllt wird und in Abhängigkeit von der auftretenden Carbonation eine Düse, die Kohlendioxidgas und Wasser ausgibt. .-■"""-

Kompakte Carbonations-Einrichtungen sind im allgemeinen im Stand der Technik sehr alt. Die US-PS 565 922 beschreibt eine Saugheber-Flasche zur Carbonation, die einen abnehmbaren unteren Teil hat, der ein Pulver aufnehmen kann, das bei Benetzung carbonierendes Gas entwickelt bzw. freisetzt. Das norwegische Patent 52210 beschreibt eine Vorrichtung, die zur Verwendung für die Carbonation eines Getränkes in einer Flasche dient. Bei dieser Vorrichtung wird ein CO~-Gas enthaltender Zylinder in ein Gehäuse gesetzt und er ist so angeordnet, daß er in Verbindung mit einer Leitung steht, die im Innern einer Flasche enthalten ist. Gas von dem CO₂-Kanister tritt in die Leitung ein und wird dann über den Boden der Flasche nach oben in sprudelnder Form geleitet. Einer der Nachteile dieser Vorrichtung ist darin zu sehen, daß man

gQ nur eine beschränkte Carbonationsmenge bei diesem Verfahren innerhalb einer vertretbaren Zeit erreicht, da die volumetrische Geschwindigkeit von CO₂ durch die Flüssigkeit abnimmt, wenn der Druck im Kopfraum der Flasche ansteigt.

Andere Literaturstellen beschreiben Art und Weisen, mit

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denen man eine Carbonation mit Hilfe von Abfall- bzw. Nebenprodukten einer chemischen Reaktion zwischen Zitronensäure und Calciumcarbonat erzielt. In diesem Zusammenhang seien beispielsweise die US-PSen 3 480 403, 3 476 520, 2 600 901, 2 591 990 und 3 492 671 erwähnt.

Die US-PS 4 34 7 783 zeigt eine Getränke-Kohlensäureerzeugungsvorrichtung, die zwei Behälter aufweist, die über ein federbelastetes Ventil in Verbindung miteinander stehen, wobei einer der Behälter in Verbindung mit einer Leitung ist, die in vertikaler und dann in horizontaler Richtung in einem Behälter verläuft, der die mit Kohlenstoff anzureichernde Flüssigkeit enthält. Die dort gezeigte Vorrichtung wird auf die Oberseite des Behälters geschraubt und man erhält eine feste leckdichte Dichtung mit dem Behälter, der die mit Kohlensäure anzureichernde Flüssigkeit enthält. Ähnlich beschreibt die US-PS 4 040 einen Kohlensäureerzeuger, der einen Absorbertank mit einem Boden, Seitenwandungen und einem Oberteil enthält, die so miteinander verbunden sind, daß sie einen luftdichten Behälter bilden, der eine Wassermasse enthält. Kohlendioxid wird in das Wasser eingespritzt und der Druck des Gases über dem Wasser hält die Carbonation aufrecht und ermöglicht ein Ausstoßen des mit Kohlensäure angereicherten Wassers.

Weitere Anlagen zur Carbonation von Getränken sind in den US-PSen 4 186 215, 3 888 998, 4 025 655 und 4 110 255 enthalten.

Einer der Nachteile bei den in den vorstehend aufgelisteten Literaturstellen beschriebenen Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß sie es nicht ermöglichen, die notwendige Carbonation in einem vertretbaren Zeitraum zu erreichen. Vorrichtungen, die zum Atmosphärendruck offen sind, wie die Vorrichtungen, die in den letzten vier Literaturstellen

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angegeben sind, ermöglichen den Carbonationsgrad, der für typische alkoholfreie Getränke notwendig ist, der sich wie zuvor angegeben im Bereich von 3 bis 4 Volumina ändert.

Weitere Literaturstellen betreffend kompakte Kohlensäureerzeuger sind die US-PSen 3 953 550 und 4 251 473.

Zur Überwindung der vorstehend angegebenen Beschränkungen und Nachteile oder zum Mildern derselben bei üblichen Vorrichtungen zur Carbonation sieht die Erfindung einen dichten Behälter vor, der eine mit Kohlensäure anzureichernde Flüssigkeit enthält, ferner eine Einrichtung, die Kohlendioxid in die Flüssigkeit einleitet, und eine Steuerleitung bzw. Ausströmleitung, die mit dem Kopfraum des Behälters verbunden ist und die den Druck im Kopfraum so ausreichend hoch hält, daß die Carbonation stattfinden kann, wobei gleichzeitig ermöglicht wird, daß Kohlendioxid kontinuierlich durch die Flüssigkeit strömt.

· Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Kohlendioxid-Quelle ein Reaktionsbehälter, der fluidmäßig mit einem Diffusorrohr verbunden ist, das in den dichten Behälter eingesetzt ist-. Der Reaktionsbehälter ist mit Wasser und einer chemischen Packung gefüllt, die ein Gemisch chemischer Stoffe enthält, das bei Anwesenheit von Wasser zur Erzeugung von Kohlendioxid reagiert. Diese chemische Packung ist in den Reaktionsbehälter eingesetzt. Die chemische Packung nach der Erfindung gestattet eine Zeitverzögerung von etwa zehn Sekunden, bevor die chemische Reaktion beginnen kann. .

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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V ta · W

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	Fxg.	2
10	Fig.	3
	Fig.	4
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1 Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an Beispielen näher erläutert. Darin zeigt:

5 Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines kompakten

Kohlensäureerzeugers nach der Erfindung,

eine Querschnittsansicht der Hauptleitung für den kompakten Kohlensäureerzeuger,

eine Draufsicht auf die Hauptleitung,

eine Querschnittsansicht als Ausschnitt im Bereich der Ausströmöffnung der Hauptleitung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die mit chemischen

Substanzen gefüllte Patrone, die bei dem kompakten Kohlensäureerzeuger Verwendung 20 findet,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Patrone,

Fig. 7 ein Diagramm, bei dem der Druck im Kopf-25 ' raum auf der Abszisse und die Zeit auf der

Ordinate aufgetragen ist, und wobei ein Kurvenzug ein Abströmen und ein Kurvenzug kein Abströmen vom Kopfraum darstellt,

Fig. 8 ein Diagramm, bei dem der Druck im Kopf-

raum auf der Abszisse und die Gasströmungsgeschwindigkeit auf der Ordinate aufgetragen ist, und wobei eine Kurve für eine

35 Ausströmleitung mit einer porösen Membran

von 0,22 um und eine für eine poröse Membran mit 0,8 μΐη sich bezieht, und

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Fig. 9 ein Diagramm, bei dem das Carbonations-

Volumen auf der Abszisse und die Zeit auf der Ordinate aufgetragen- ist, und wobei eine Kurve für eine Ausströmleitung mit einer porösen Öffnungseinrichtung von 0,22 μπι eingetragen ist.

In Fig. 1 ist ein kompakter Kohlensäureerzeuger 11 nach der Erfindung gezeigt. Der kompakte Kohlensäureerzeuger 11 weist einen Reaktionsbehälter 13, eine Hauptleitung 15 und einen Produktbehälter 17 auf. Der Reaktionsbehälter 13 und der Produktbehälter 17 bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie Polycarbonat, PET, o.dgl. Kunststoffe werden gegenüber Glas bevorzugt verwendet, da Glas platzen könnte und Bruchstücke durch die unter hohem Druck stehenden Gase in die Behälter getrieben werden könnten, wodurch möglicherweise Verletzungen verursacht würden. Der Reaktionsbehälter 13 und der Produktbehälter sollten aus einem Kunststoff hergestellt werden, der den Drücken und Temperaturen standhalten kann, die während des Carbonationsprozesses erzeugt werden, und zwar ohne nennenswerte Verformung. Das Material sollte auch beim üblichen Waschen auftretenden Temperaturen standhalten, wenn wiederverwendbare Flaschen zur Anwendung kommen.

Der obere Teil des Reaktionsbehälters 13 ist mit einem mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 21 oder mit einem oberen Abschnitt versehen, der derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er eine übliche Schnei!kupplungsverbindung bildet, die in der Hauptleitung 15 eingebaut sein kann. Der Reaktionsbehälter 13 kann mit Pegelanzeigeeinrichtung 23 versehen sein, die im inneren Teil des Reaktionsbehälters 13 eingegossen sind. Die Aufgabe der Pegelanzeigeeinrichtung 23 ist darin zu sehen, daß sie den Füllgrad des Reaktionsbehälters 13 angibt, so daß

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die entsprechende Wassermenge für die Reaktion leicht gemessen werden kann.

Der Produktbehälter 17 ist mit einer stabilen Basis 5. versehen, das ein flaches zylindrisches, schalenähnliches Element sein kann, das an einer Flasche angebracht ist oder das ein flacher Abschnitt sein kann, der einstückig mit der Flasche ausgebildet ist. Eine gewünschte stabile Stellfläche bzw. Basis 25 würde eine Pettaloidgeformte Flasche haben, die eine Anzahl von Vorsprüngen (Stegen bzw. Schenkel) enthält, die eine stabile Stellfläche bzw. Grundfläche bilden. Der Produktbehälter kann mit einer ersten Füllpegelmarkierung 27 versehen sein, die für den Pegel des Getränkesirups zur Anzeige bestimmt ist oder eines Pulvers bestimmt ist, das dem Behälter zuzugeben ist, um ein entsprechendes Getränkeerzeugnis zu erhalten. Eine zweite Füllpegelmarkierung 29 kann ebenfalls vorgesehen sein, um den Pegel anzuzeigen, auf den der Produktbehälter 17 mit Kaltwasser für den Carbonationsprozeß aufgefüllt werden sollte. Der Produktbehälter 17 ist auch mit einem mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 31 oder einer üblichen Schnellkupplungsverbindung versehen.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, weist die Hauptleitung 15 einen Block aus einem Material, vorzugsweise einem Polymeren von Methylmethacrylat, oder einem anderen Material auf, das leicht bearbeitet oder durch Spritzgießen verarbeitet werden kann. Die Hauptleitung 15 bzw. der

gQ Hauptteil 15 enthält eine erste mit Gewinde versehene Öffnung 33, die derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie·in den mit Gewinde versehenen Halsabschnitt 21 des Reaktionsbehälters 13 paßt. Wie vorstehend angegeben ist, kann anstelle der ersten mit Gewinde versehenen

Q5 Öffnung 33 eine übliche Schnellkupplungseinrichtung vorgesehen sein. Um den Oberteil der ersten mit Gewinde ver-

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sehenen Öffnung 33 ist ein O-Ring 35 angeordnet, der aus einem elastomeren Material besteht, das einen luftdichten Abschluß mit dem Oberteil des mit Gewinde versehenen Halsabschnitts 21 des Reaktionsbehälters 13 gestattet. Als eine Sicherheitseinrichtung sollte eine Entlüftungseinrichtung 37 zwischen der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 und der Außenseite der Hauptleitung 15 vorgesehen sein, so daß das Hochdruckgas zur Atmosphäre hin über die Entlüftungsleitung 37 abgeleitet wird, falls ein Benutzer versucht, den Reaktionsbehälter 13 abzunehmen, währenddem er unter Druck steht.

Wie in Fig. 2 deatilliert gezeigt ist, ist eine Hauptkammer 39 in der Nähe der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 angeordnet und ist mit der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung mit Hilfe einer Reakt Ions leitung .41 verbunden. Die Hauptkammer 39 ist mit einer Seitenöffnung 43 versehen, an der ein Überdruckventil 44 angeordnet ist, das eine Entlüftung zur Außenseite gestattet. Das Überdruckventil 44 kann ein federbelastetes Ventil sein, das manuell geöffnet werden kann oder das automatisch ausgelöst wird, wenn der Druck in der Hauptkammer 39 einen vorbestimmten maximalen Sicherheitsdruck unterschreitet. Die Hauptkammer 39 kann dadurch gebildet werden, daß eine mit Gewinde versehene Öffnung 45 am Ende der Hauptleitung 15 ausgebildet ist. Ein Stopfen 46 ist auf die mit Gewinde versehene Öffnung 45 gesetzt und bildet eine hermetisch dicht abgeschlossene Rückwandung der Hauptkammer 39. Ein Hohlraum 47 ist in der Nähe der Hauptkammer 39 vorgesehen und ein Rückschlagventil 48 ist im Hohlraum 47 angeordnet. Eine in Längsrichtung verlaufende Leitung 49 ist zwischen dem Rückschlagventil 48 und einer vertikalen Leitung 51 angeordnet. An dem unteren Ende der vertikalen Leitung 51 ist ein Diffusorrohr 53 mit einer vorbestimmten Länge angebracht (vgl. hierzu insbesondere Fig. 1). Die Länge des Diffusorrohrs 53 hängt von der

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Höhe des Produktbehälters 17 ab. Das Diffusorrohr 53 ist so ausreichend groß, daß es bis etwa zur Nähe des Bodens des Produktbehälters 17 reicht, wenn der Produktbehälter 17 an der Hauptleitung 15 angebracht ist. Das Diffusorrohr 53 enthält einen porösen unteren Teil 55, der ein Austreten von Kohlendioxidgas ermöglicht.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Hauptleitung 15 mit einer zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung 57 versehen, die einen O-Ring 59 aus elastomerem Material hat. Der mit Gewinde versehene Halsabschnitt 31 des Produktbehälters 17 kann fest mit der zweiten mit Gewinde versehenen öffnung 57 verbunden werden und bildet mit dem O-Ring 59 einen luftdichten Abschluß. Ein Entlüftungskanal 61 ist von der Seite der zweiten mit Gewinde versehenen öffnung 57 zu dem Äußeren der Hauptleitung 15 vorgesehen, um die zweite mit Gewinde versehene öffnung 57 zur Außenseite hin zu entlüften. Der Entlüftungskanal 61 entlüftet die zweite mit Gewinde versehene öffnung zur Umgebung hin, wenn der Produktbehälter 17 abgenommen ist.

Eines der bedeutenden Merkmale der Carbonations-Vorrichtung nach der Erfindung ist eine durchgehende Ausströmleitung 65, die in Fig. 2 gezeigt ist. Die durchgehende Ausströmleitung 65 bzw. die durchgehende Entlüftungsleitung 65, enthält eine vertikale Ausströmleitung 67, die mit einer horizontalen Ausströmleitung 69 verbunden ist. Eine mit Gewinde versehene Ausströmöffnung· 71 ist an einem Ende der Hauptleitung 15 ausgebildet, so daß die horizontale Ausströmleitung 6 9 mit der mit Gewinde versehenen Ausströmöffnung 71 in Verbindung steht (siehe insbesondere Fig. 4). Ein Ausströmstopfen 73, der eine Öffnung 75 hat, ist in die mit Gewinde versehene Ausströmöffnung 71 auf der Seite der Hauptleitung 15 eingeschraubt. Ein O-Ring 77 ist.am Ende der mit Gewinde versehenen Ausströmöffnung 71 angeordnet, um einen luftdichten Abschluß zwischen dem

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Ausströmstopfen 73 und den Seitenwandungen der mit Gewinde versehenen Ausströmöffnung 71 zu erreichen. Der O-Ring 77 dient auch dazu, eine mit einer Öffnung versehene Platte 79 festzulegen, die ein dünnes Materialstück mit einer einzigen Öffnung aufweisen kann, die in der Mitte angeordnet ist, oder die ein dünnes Materialstück von bekannter Porosität (beispielsweise ein Filterpapier oder eine Membrane ähnlich Celluloseacetat oder Teflon)· aufweisen kann. Die Aufgabe der durchgehenden Ausströmleitung 65 wird nachstehend im Zusammenhang mit dem Verfahren nach der Erfindung erläutert.

Die Carbonation bzw. die Anreicherung eines Getränks mit Kohlensäure erfolgt dadurch, daß der Produktbehälter 17 mit einem gewünschten Sirup gefüllt und dann der Rest des Behälters mit Wasser gefüllt wird, das vorzugsweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von (O⁰C 8,8°C bzw. 32⁰F 48⁰F) hat. Der Rest des Behälters wird mit Wasser aufgefüllt, bis das Wasser und der Sirup die zweite Füllpegelmarkierung 29 erreicht. Der Produktbehälter 17 wird dann dicht schließend fest mit Hilfe seines, mit Gewinde versehenen Halsabschnitts 31 mit der zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung 37 an der Hauptleitung • 15 verbunden. Der Reaktionsbehälter 13 wird dann bis zur Markierung 23 mit Wasser aufgefüllt/ das vorzugsweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von (43,3⁰C bis 93,2 IC bzw. 110°F bis 200⁰F) hat.

Eine Packung 81, die chemische Substanzen enthält, die in Anwesenheit von Wasser reagieren können, um Kohlendioxid zu erzeugen, ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Als Beispiel solcher chemischen Substanzen sind Zitronensäure und Natriumbicarbonat zu erwähnen, obgleich irgendeinekristalline Säure verwendet werden kann, die mit einem Carbonatsalz zur Bildung von Kohlendioxid reagiert. Die Menge der verwendeten chemischen Substanz ändert sich

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selbstverständlich mit den mit Kohlensäure anzureichernden Volumen. Für zwei Liter beispielsweise haben sich Mengen von 70,0 g bis 102,0 g als Adäquat für eine Carbonation zwischen 3,5 und 4,0 Volumina CO~ erwiesen. Die chemischen Substanzen sollten in einem stöchiometrischen Verhältnis vorgesehen sein. Die Packung 81 sollte eine Zeitverzögerung von wenigstens 10 Sekunden zwischen dem Zeitpunkt ermöglichen, wenn die Packung in das Wasser im Reaktionsbehälter 13 eingetaucht wird und dem Zeitpunkt, wenn die Produkte zu reagieren beginnen. Eine Ausführungsform einer Packung 81, die eine Zeitverzögerung ermöglicht, ist ein undurchlässiges Pergamentrohr 83, das an den Rändern 85 mit einem Kleber oder einem anderen Leim dicht verschlossen ist, der in heißem Wasser sich auflöst (siehe Fig. 5 und 6). Andere Ausführungsformen für. die Packung 81 können ein Rohr aus Kunststoffenthalten, das sich in Wasser nach etwa 10 Sekunden auflöst. Die Zeitverzögerung ist erforderlich, um zu ermöglichen, daß der Benutzer den Reaktionsbehälter 13 mit der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 der Hauptleitung 15 verbinden kann.

Wenn die Packung 81 in heißes Wasser eingetaucht wird, ist der Reaktionsbehälter 13 dicht schließend mit der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung 33 der Hauptleitung 15 verbunden. Nach etwa zehn Sekunden löst das Wasser den Kleber auf und die chemischen Stoffe beginnen zu reagieren. Das durch die chemische Reaktion erzeugte Kohlendioxidgas geht durch die Leitung 41 in die Hauptkammer 39, durch die in Längsrichtung verlaufende Öffnung 49 und gelangt in das Diffusorrohr 53. Das Kolendioxid wird dann ■ in die Flüssigkeit im Produktbehälter 17 über den porösen unteren Teil 55 des Diffusorrohrs 53 diffundiert. Wenn der Druck in der Hauptkammer 39 einen vorbestimmten Druck überschreitet, wird das Überdruckventil 4 4 in der Seitenöffnung 4 3 geöffnet, um den Überdruck zur Außenseite hin

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abzuleiten. Das überdruckventil 44 verhindert, daß der Druck im Reaktionsbehälter einen gefährlichen Wert erreicht, der dazu führen könnte, daß die Materialien des Reaktxonsbehälters im Ernstfalle versagen und brechen. Wenn die Reaktion fortschreitet, steigt der Druck im Kopfraum (dem Raum zwischen dem Flüssigkeitspegel und dem Oberteil des Halsabschnitts des Behälters) des Produktbehälters 17 an. Wenn die Ansammlung von Kohlendioxid im Kopfbereich nicht zur Außenseite über die Ausströmleitung 65 abgeleitet wird, könnte der Druck in dem Kopfraum eventuell jeden weiteren Kohlenfioxxdstrom durch, das Diffusorrohr 53 verhindern, wodurch die Carbonationsrate beträchtlich herabgesetzt wird. Durch gesteuertes Entlüften des Kopfraums mit einer durchgehenden Ausströmleitung bzw. Entlüftungsleitung 65.kann der Druck im Kopfraum auf einem gewünschten Wert konstant gehalten werden, währenddem ein kontinuierlicher Kohlendioxidstrom durch das Diffusorrohr 53 aufrechterhalten wird. Nach etwa drei (3) bis fünf (5). Minuten ist die Carbonation des Produktes abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt muß der Druck im Reaktionsbehälter und im Produktbehälter auf Umgebungsdruck abgesenkt werden, so daß der Produktbehälter 17 abgenommen werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Überdruckventil 44 entlastet wird oder ausgelöst wird. Das Rückschlagventil 48 verhindert, daß das Produkt im Produktbehälter 17 in den Reaktionsbehälter 13 zurückgedrückt wird. Nach der Druckentlastung wird der Produktbehälter 17 abgenommen und die Erzeugnisse können verbraucht oder der Produktbehälter 17 kann für einen späteren Gebrauch verschlossen werden.

Ein bedeutender Parameter bei der Erfindung ist die Größe der öffnung der mit einer öffnung versehenen Platte 79 oder die Porosität der Membrane, die in der durchgehenden Ausströmleitung 65 vorgesehen ist.. Es hat sich herausgestellt, daß das Produkt dazu neigt, daß es durch

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die Ausströmleitung 65 gedrückt wird, wenn die Membrane zu porös ist. Wenn die Membrane nicht porös genug ist, dann läuft die Carbonation mit einer geringeren Geschwindigkeit ab.
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Eine bedeutende Einflußgröße beim Verfahren nach der Erfindung ist die Massenstromgeschwindigkeit durch die Ausströmleitung. Die Strömungsgeschwindigkeit sollte so ausreichend sein, daß der Druck im Kopfbereich auf einem Wert konstant gehalten wird, der einen Kohlendipxidstrom durch das Diffusorrohr sicherstellt. Die mit einer Öffnung versehene Platte 79 begrenzt die Strömungsgeschwindigkeit durch die Ausströmleitung 65. Der Zusammenhang läßt sich in Abhängigkeit von dem Druckkopfraum P„, dem vertikalen Abstand zwischen dem Boden des Diffusorrohrs 53 und der Oberfläche des Produktes im Produktbehälter, dem spezifischen Gewicht des Produktes im Produktbehälter 17, 25 und dem Druck P_Q von Kohlendioxid am Austritt aus dem Diffusorrohr 53 ausdrücken. Somit ergibt sich als gewünschter Zusammenhang für.eine Hauptdauer des Carbonationsprozesses folgendes:

P_H<P_d - hw.

Wenn keine Entlüftung (siehe Fig. 7) vorhanden ist, erreicht das geschlossene System schnell einen Gleichgewichtszustand, in dem somit ein kontinuierlicher Kohlendioxidstrom durch das Diffusorrohr verhindert wird. Es hat sich herausgestellt, daß eine zu starke Entlüftung zur Schaumbildung des Erzeugnisses führt, woraus ein Produktverlust über die Ausströmleitung resultiert. In Fig. 7 sind die Werte für eine Membrane mit einer Porosität von 24 μΐη gezeigt. Obgleich ein kontinuierlicher Kohlendioxidstrom erreicht wurde, wurde eine übermäßige Schaumbildung festgestellt. Eine ungenügende Ausströmmenge führt, zu einer ineffizienten Carbonation.

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Die Charakteristika der Ausströmleitung wurden empirisch für eine horizontale Ausströmleitung 69 bestimmt, die einen Durchmesser von etwa 0,8 mm (1/32") hat. Die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit an einer Öffnung läßt sich als eine Funktion der Fläche der horizontalen Ausströmleitung, der Fläche der Öffnung, des Drucks stromauf der Öffnung und des Drucks stromab von der Öffnung ausdrücken. Da der Druck mit der Zeit ansteigt, ist der beste Weg zur Bestimmung der Öffnungsgröße der empirische Weg. Es hat sich gezeigt, däß- eine Membrane aus Celluloseacetat oder Teflon mit einer Porosität von 0,8 bis 1,2 μιη vorzugsweise verwendet werden kann (mit einer horizontalen Ausströmleitung von etwa 0,8 mm (1/32") und einem Produktbehälter mit einem Fassungsvermögen von 2 Liter).

Selbstverständlich kann die günstigste effektivste Öffnungsgröße für verschiedene bemessene Behälter sowie weitere Parameter dadurch ermittelt werden, daß unterschiedliche Membranen bekannter Porosität eingeführt werden und jene Größe gewählt wird, die bei dem gewünschten speziellen Ausführungsbeispiel die besten Resultate ermöglicht.

Versuchswerte

Nachstehend sind die Resultate eines Versuchs aufgelistet, bei dem der Druck im Kopfraum für einen Produktbehälter mit einem entlüfteten Kopfraum mit jenem für einen Produktbehälter mit keiner Entlüftung über der Zeit verglichen wird.

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bar (psig) Überdruck im Kopfraum

Zeit gesteuerte Ausleitung gesteuerte Ausleitung keine Ausleitung 0,8 μΐη Membrane 24 μπι Membrane

1 min	6,4	(93,5)	4,48	(65)	7,58	(110)
1,5	5,4	(79 )	4,2	(61)	7,58	(110).
2,0	4,7	(69 )	3,86	(56)	7,58	(110)
2,5	4,06	(59 )	3,65	(53)	7,58	(110)
3,0	3,4	(50 )	3,58	(52)	7,58	(110)
3,5	3,10	(45 )	3,31	(48)	7,58	(110)
4,0	2,75	(40 )	3,10	(45)	7,58	(110)
4,5	2,48	(36,0)	2,96	(43)	7,58	(110)
5,0	2,31	(33,5)	2,82	(41)	7,58	(110)
5,5	2,13	(31 )		—	7,58	(110)
6,0	2,06	(30 )		—	7,58	(110)
6,5	1,99	(29 )		—	7,58	(110)
7,0	1,99	(29 )		——	7,58	(110)

Endgültige Carbonätion in Volumen von CO₂

4,0 . 3,8 kleiner

Die Ergebnisse der vorstehend angegebenen Versuchsdurchführung sind in Fig. 7 gezeigt, das eine graphische Darstellung des Carbonationsdrucks im Kopfraum eines 2-Liter-Produktbehälters 17 aufgetragen über der Zeit für drei Ausführungsbeispiele ist.

Fig. 7 zeigt, daß, wenn der Kopfraum nicht entlüftet wird, der Druck des Kohlendioxids im Kopfraum schnell einen Gleichgewichtszustand erreicht, so daß der Druck im Kopf-

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raum ein Weiterströmen durch das Diffusorrohr verhindert. Ohne eine gesteuerte Entlüftung und fehlender Agitation des Produktbehälters wird eine Carbonation von weniger als 1 Volumen nach etwa 10 Minuten erreicht.

Dieser Carbonationsgrad ist für die meisten alkoholfreien Getränke unzureichend.

Die bei jenem Versuch erhaltenen Werte hingegen, bei dem der Kopf raum über eine 0,8 μπι Membrane in einer Ausströmleitung mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm (1/32 inch) entlüftet wurde, erhält man eine Carbonation von 4,0 Volumina Kohlendioxid. Ähnlich war bei einer 24 μπι Membrane die endgültige Carbonation nach etwa 5 Minuten 3,8 Volumina CO₂. Wie in Fig. 1 gezeigt, zeigen die Ausführungs-

formen mit einer geregelten Entlüftung einen schnellen Druckanstieg 1 auf einen Maximalwert und eine anschliessende allmähliche Abnahme. Es erscheint widersprüchlich, daß man eine bessere Carbonation einer Ausführungsform mit einer gesteuerten Entlüftung erreichen könnte, da der Druck im Kopfraum abnimmt und sich die Carbonationsrate direkt mit dem Druck des Kohlendioxids ändert. Der Grund für die bessere Carbonation liegt darin, daß trotz eines niederen Kohlendioxiddruckes ein größeres Kohlendioxidvolumen dem Produkt ausgesetzt wird, da der durch das Diffusorrohr gehende Kohlendioxidstrom sicherstellt, daß eine größere Kontaktfläche zwischen dem Produkt und Kohlendioxid vorhanden ist. Hierdurch wird derselbe Zweck wie bei der Agitation erreicht, um zu erreichen, daß mehr CO₂ dem Produkt ausgesetzt wird.

Fig. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Druck im Kopfra,um und der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit durch die Ausströmleitung der Membran unterschiedlicher Porosität. Bei einer 0,22 μπι Membrane ist die Strömungsgeschwindigkeit als eine Funktion des Druckes beträchtlich kleiner als bei der 0,8 μΐη Membrane. Obgleich der

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Carbonationsgrad bei der porösen Membrane von 0,22 μπι in einigen Fällen adäquat war, ist es schwierig, das Hochdruck-Kohlendioxid im Kopfraum abzuführen. Das Abführen ist der Vorgang der Druckentlastung im Kopfraum bevor das enthaltene Produkt aus der Hauptleitung entfernt wird. Wenn der Druck im Kopfraum zu groß ist, bewirkt der plötzliche Druckabfall, daß das Produkt plötzlich aufschäumt, verspritzt und ein beträchtlicher Teil des Produktes verloren geht.

Die poröse Membrane sollte keine zu großen Porenabmessungen haben. Wenn man beispielsweise eine 24 μπι Membrane verwendet, würde das Produkt durch die Ausströmleitung geleitet. Ferner ist es nachteilig, wenn das Produkt durch C0₀-Blasen mitgerissen wird, die an der Membrane vorbeiströmen, da hierdurch die Neigung des Verstopfens der Poren besteht.

Fig. 9 zeigt den Carbonationsgrad, den man nach einer Zeitperiode bei einer 0,8 μπι Membrane in einer Ausströmleitung mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm (1/32") erhält. Fig. 9 verdeutlicht, daß bei einer gesteuerten Entlüftung innerhalb eines relativ kurzen Zeitraumes eine effektive Anreicherung mit einer Kohlensäuremenge, erreicht werden kann.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentanwälte · European Patent Attorneys

•Vbiiz. Miirf. Cjritschncder. von Wittgenstein. Postfach 86 01 I». 8000 München 8(i

: W. Abitz

• Dr -Ins.

D.F. Morf Dr. Dipl-fhcni,

M. Gritschneder Dipl.-I'lnv

A. Frhr. von Wittgenstein

Dr. Dipl.-thi.-m.

Postanschrift/Postal Address Postfach 86 01 D-8000 München

15. Juni 1984 504 633

The Coca-Cola Company Atlanta, Georgia 30301, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur schnellen Carbonation

Patentansprüche

1. J Vorrichtung zur Carbonation bzw. zur Anreicherung 'earner vorbestimmten Flüssigkeitsmenge mit Kohlensäure, gekennzeichnet durch:

eine Quelle (13, 81.) für Hochdruck-Kohlendioxid,

einen Behälter (17) mit vorbestimmtem Volumen, das größer als das Volumen der Flüssigkeitsmenge ist, wobei ein Kopfraum gebildet wird, wenn die Flüssigkeitsmenge im Behälter (17)' ist,

eine Einrichtung (55), die die "Quelle (13, 81) fluidmäßig mit dem Boden des Behälters (17) verbindet,

und

München-Bogenhausen, Poschingerstraße 6 · Telegramm: Chemindus München · Telefon:'(089) 98 32 22 · Telex: 5 23 992 (abitz d)

eine Einrichtung (11, 15), die mit dem Kopfraum des Raumes zur kontinuierlichen Gasausleitung im Kopfraum unter Aufrechterhaltung eines Druckes im Kopfraum innerhalb eines gewünschten Bereiches verbunden ist, wobei ein kontinuierlicher Kohlendioxidstrom durch die Flüssigkeit gewährleistet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle für Hochdruck-Kohlen- dioxid aufweist:

einen Reaktionsbehälter (13) mit vorbestimmtem ^; Volumen, und

eine Einrichtung (81) zur Erzeugung von Kohlendioxid aus einer chemischen Reaktion zwischen Reaktionsmitteln.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Erzeugungseinrichtung aufweist:

ein vorbestimmtes Wasservolumen,

ein Gemisch aus einer kristallinen Säure mit einem Salz, das ein Carbonatradikal hat, und

eine Einrichtung (85), die das Gemisch umschließt, um das Eindringen von Wasser in die chemische Substanz während eines begrenzten Zeitraumes zu verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die kristalline Säure Zitronensäure und das Salz Natriumbicarbonat ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Umschließen aufweist:

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ein undurchlässiges Materialstück (85), das an den Rändern mit einem wasserlöslichen Kleber fest verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der vorbestimmte Zeitraum größer oder gleich zehn Sekunden ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Einrichtung zur Fluidverbindung aufweist:

eine Hauptleitung (15), die einen Leitungsabschnitt (45) zwischen der Quelle (13) und einer Auslaßöffnung (21, 3D in der Nähe des Behälters (17) hat,

eine Rohrleitung (53), die mit der Auslaßöffnung (31) verbunden ist, und

eine Diffusor-Membrane (55), die mit dem Boden der Rohrleitung (53) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch:

ein Rückschlagventil (48), das in der Leitung (45,

51) zwischen der Quelle (13) und der Auslaßöffnung (3D angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch ein Überdruckventil (44), das in Verbindung mit der Leitung (45, 51) zwischen der Quelle (13) und der Auslaßöffnung (3D stehend angeordnet ist.

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Χ"" 3422 3 A3

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur kontinuierlichen Entlüftung aufweist:

eine Leitung (65), die mit dem Kopfraum verbunden ist, und

eine Einrichtung (.79) zur Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung (65).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Begrenzung aufweist :

eine Platte (79) mit einer Öffnung vorbestimmter Größe, die in der Leitung (65) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Begrenzung aufweist:

eine poröse Membrane, die in der Leitung (65) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (65) einen Durchmesser von etwa 0,8 mm hat und daß die Einrichtung zur Begrenzung eine poröse Membrane mit einer Porosität zwischen etwa 0,22 und 24 um aufweist.

14. Vorrichtung zum Anreichern mit Kohlensäure, die eine Kohlendioxidquelle, einen Behälter für eine mit Kohlensäure anzureichernde Flüssigkeit, wobei der Behälter und die Flüssigkeit einen Kopfraum begrenzen, und eine Leitungseinrichtung enthält, die Kohlendioxidgas in der Nähe des Bodens des Behälters einleitet, dadurch

gekennzeichnet, daß eine Entlüftungsleitungseinrichtung (65) fluidmäßig mit dem Kopfraum verbunden ist, um kontinuierlich den Kopfraum unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes zu entlüften, wobei der Kohlendioxidstrom durch die Leitungseinrichtung (45, 51) durch einen ständigen Druckunterschied zwischen der Leitungseinrichtung (45, 51) und dem Kopfraum aufrechterhalten wird.

15. Vorrichtung zur Anreicherung mit Kohlensäure nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Entlüftungseinrichtung aufweist:

eine Leitung (65), die zwischen dem Kopfraum und der Umgebung angeordnet ist, und

eine Einrichtung (79), die in der Leitung (65) zur Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung (65) angeordnet ist.

16. Vorrichtung zur Anreicherung mit Kohlensäure nach

Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Begrenzung aufweist:

eine mit einer Öffnung versehene Platte (79), die in der Leitung (65) angeordnet ist.

17. Vorrichtung zur Anreicherung mit Kohlensäure nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Begrenzung aufweist:

eine poröse Membrane, die in der Leitung (65) angeordnet ist.

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18. Vorrichtung zur Anreicherung mit Kohlensäure nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitung (65) einen Durchmesser von etwa 0,8 mm hat und die poröse Membrane eine poröse Membrane ist, die eine Porosität zwischen 0,22 und 24 um hat.

19· Vorrichtung zur Anreicherung mit Kohlensäure nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die poröse Membrane eine Membrane mit einer Porosität zwischen 0,8 und 1,2 um ist.

20. Verfahren zur Carbonation bzw. zur Anreicherung 'eines vorbestimmten Volumens einer Flüssigkeit in einem Behälter mit Kohlensäure, der ein größeres volumenmässiges Fassungsvermögen als das vorbestimmte Flüssigkeitsvolumen hat, gekennzeichnet durch die Schritte:

Einbringen der Flüssigkeit mit vorbestimmtem spezifischem Gewicht w in den Behälter unter Bildung eines Kopfraums,

Einleiten,von Kohlendioxidgas unter einem Druck P- in die Flüssigkeit an einer Stelle h unterhalb des Kopfraums, und

Konstanthalten des Drucks des Gases im Kopfraum auf einem Druck P„ derart, daß

Pp kleiner als P₁ wh

. während eines Größteils der Carbonationszeit ist.

-6-

21. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des Einleitens aufweist:

Anordnen eines Diffusorrohrs mit einem porösen Endteil an einer Stelle h unterhalb des Kopfraums, und

Erzeugen eines Stroms aus Hochdruck-Kohlendioxidgas durch das Diffusorrohr.
^;

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß der Erzeugungsschritt aufweist:

Anordnen einer Packung, die nach wenigstens zehn Sekunden in Anwesenheit von Wasser durchlässig wird und die ein Gemisch aus chemischen Substanzen enthält, das mit Wasser zur Bildung von Kohlendioxidgas reagiert, und

Füllen eines Reaktionsbehälters mit Wasser, ■

Einführen der Packung in den Reaktionsbehälter, und

Verbinden des Reaktionsbehälters mit dem Diffusorrohr, bevor die chemischen Stoffe mit Wasser reagieren. 25

23- Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Konstanthaltungsschritt aufweist:

dichtes Abschließen des Kopfraumes, und

Ableiten des Gases im Kopfraum mit einer Geschwindigkeit , die ausreicht, den Druck im Kopfraum kleiner als P. wh zu halten.
35

-7-

3422343

24. Verfahren nach Anspruch 23., dadurch gekennzeichnet , daß der Abdichtungsschritt aufweist:

Verbinden des Behälters mit einer zweiten mit Gewinde Versehenen Öffnung in einer Hauptleitung, die einen Kanal zwischen einer ersten mit Gewinde versehenen Öffnung und der zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung hat.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Schritt zum Einleiten aufweist:

Verbinden eines Diffusorrohrs mit dem Ende der Leitung in der zweiten mit Gewinde versehenen Öffnung, wobei das Diffusorrohr einen porösen Endteil hat, der mit einer Tiefe h in die Flüssigkeit im Behälter ragt,

Füllen eines Reaktionsbehälters mit Wasser,

Anordnen einer Packung aus chemischen Stoffen im Reaktionsbehälter, die mit Wasser unter Bildung von Kohlendioxid reagieren, wobei die Packung eine Zeitverzögerung von wenigstens etwa zehn Sekunden, ausgehend von dem Zeitpunkt, zu dem die Packung in das Wasser eintaucht, bis zu dem Zeitpunkt ermöglicht, zu dem die chemischen Substanzen zu reagieren beginnen, und

Verbinden des Reaktionsbehälters mit der ersten mit Gewinde versehenen Öffnung, bevor 'die chemischen Substanzen zu reagieren beginnen.
30

26. Verfahren nach-Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt zur Konstanthaltung aufweist:

Vorsehen einer Leitung zwischen dem Kopfraum und der Umgebung, und

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Anordnen einer strömungsverzögernden Einrichtung in der Leitung, wobei eine kontinuierliche Kohlenstoffdioxidströmung durch das Diffusorrohr während der Carbonation vorhanden ist und der Druck im Kopfraum auf einem Wert etwas größer als Atmosphärendruck konstant gehalten wird. ' ■ . '

27- Chemische Packung für eine Vorrichtung zur Garbonation bzw. Anreicherung mit Kohlensäure, die einen mit Wasser gefüllten Reaktionsbehälter enthält, gekennzeichnet durch:

ein Gemisch aus chemischen Substanzen, die in Anwesenheit von Wasser zur Bildung von Kohlendioxid reagieren, und

eine Einrichtung, die das Gemisch aus chemischen Substanzen umgibt, wobei diese Einrichtung in Anwesenheit von Wasser wenigstens etwa zehn Sekunden lang undürchlässig ist und anschließend durchlässig wird, und wobei eine Zeitverzögerung erzielt wird, bevor, die chemischen Substanzen zu reagieren beginnen, wenn die Packung ins Wasser eingebracht wird.

28. Chemische Packung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß die Umschließungseinrichtung aufweist:

eine undurchlässige Hülle, und

eine wasserlösliche Einrichtung, die die Ränder der undurchlässigen Hülle haftend verbindet, wobei die wasserlösliche Einrichtung sich im Wasser mit einer solchen Geschwindigkeit auflöst, daß die Packung wenig- ■ stens etwa zehn Sekunden lang undurchlässig bleibt.

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29- Chemische Packung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , daß die wasserlösliche Einrichtung zur haftenden Verbindung aufweist:

einen Kleber, der auf den Rändern der undurchlässigen Hülle angeordnet ist.

30. Chemische Packung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , daß die undurchlässige

jQ Hülle aufweist:

ein Pergamentrohr.·

31. Chemische Packung nach Anspruch 27, dadurch

gekennzeichnet, daß das Gemisch aus che mischen Substanzen aufweist:

Zitronensäure und Natriumbicarbonat in einem stöchiometrischen Verhältnis.

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