Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus fliessfähigen Komponenten

Abstract

 Dazu wird ein aus den einzelnen Komponenten vorhandenes oder gebildetes Getränkegemisch umgewälzt und der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl benutzt für das dosierte Zufügen und Mischen der Komponenten. In einer Getränkegemischumwälzleitung (8), deren Anfang in einem Gemischsammelbehälter (3) angeordnet ist und die wiederum dort endet, ist eine Pumpe (9) vorgesehen, der Injektoren (10,11,12) nachgeordnet sind, die jeweils über eine Leitung mit einem Wasserbehälter (2) und weiteren Behältern (15,24) in Verbindung stehen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus fließfähigen Komponenten entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.

[0002] Getränkeherstellungsverfahren und die zugehörigen Vorrichtungen dienen zum Dosieren, Mischen, Homogenisieren und/oder Entlüften und Karbonisieren von fließfähigen Komponenten. Dabei handelt es sich beispielsweise um Fruchtsäfte oder Limonaden, die aus Wasser als einer mengenmäßig größeren Komponente und anderen Komponenten wie fertiger Sirup, Geschmacks- und Geruchsstoffe und dgl. gemischt werden.

[0003] Bekannt ist bei einem Verfahren zum Dosieren, Mischen und Imprägnieren von Flüssigkeiten (DE 15 57 161), daß der Mischvorgang in einem Mischbehälter periodisch erfolgt. Dabei strömt in einen leeren Mischbehälter nach einem Steuerungsimpuls und öffnen einer Membrandichtung Konzentrat, beispielsweise in Form von dosierfertigen Sirup in den Mischbehälter, bis die Füllhöhe erreicht ist, bei welcher ein Magnetschwimmer einen Schalter betätigt. Diese Füllhöhe entspricht einem bestimmten vorgewählten Mischungsverhältnis. Die Membrandichtung schließt jetzt den Zufluß und durch öffnen einer anderen Membrandichtung strömt Wasser von unten durch das Konzentrat, mischt sich mit diesem und steigt bis zu einem vorgegebenen Niveau , durch welches wieder ein Schalter betätigt wird, der diese Membrandichtung absperrt. Während des Hochsteigens der Flüssigkeit im Mischbehälter wird die Luft aus diesem durch einen Stutzen herausgedrückt.
Nachteilig ist hierbei, daß als Ausgangsgröße für eine Dosierung das Niveau der verschiedenen Flüssigkeiten in einem Mischbehälter benutzt wird. Die Dosiergenauigkeit ist abhängig vom Mischungsverhältnis. Je größer das Verhältnis von Sirup zu Wasser ist, desto geringer wird die Genauigkeit der Anteile der zu mischenden Komponenten. Eine vollständige Vermischung der verschiedenen Flüssigkeiten kann bei diesem Verfahren nicht garantiert werden.

[0004] Ein ähnlicher chargenweiser Mischvorgang ist bei einer Vorrichtung zum Dosieren, Entlüften und Karbonisieren von Mehrkomponentengetränken aus mehreren flüssigen Komponenten ( DE 31 32 706 ) bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist wenigstens ein Behälter vorgesehen, in dem die Komponenten zur Dosierung abgemessen werden und die chargenweise in einen Sammelbehälter entleert werden, aus dem das Gemisch einem nachgeschalteten Nachmischbehälter zugeführt wird, wodurch eine wenigstens zweisstufige Mischung erreicht wird. Dabei wird CO₂ im Gegenstrom zur Flüssigkeitsführung durch den Nachmischbehälter, den Sammelbehälter und wenigstens einen Abmeßbehälter bzw. einen diesem vorgeschalteten Komponentenvorratsbehälter geführt. Auf diese Weise soll eine dreistufige Entlüftung und Karbonisierung bei einer guten Vermischung erfolgen. Für Getränke mit einer flüchtige Aromastoffe enthaltenden Komponente, ist der in Gasführungsrichtung letzte Behälter ein Abmeßbehälter bzw. Komponentenvorratsbehälter für die Komponente, die keine aromatischen Stoffe enthält. Beim Entleeren in den Sammelbehälter durchströmt die größte Komponente den Abmeßbehälter kleinerer Komponenten.
Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daS eine Variation des Mischungsverhältnisses nur in eng begrenztem Rahmen möglich ist, da die kleinere Komponente, meist Sirup, immer ein konstantes Volumen aufweist. Eine solche Mischvorrichtung muß also immer mit einer festen Grundeinstellung betrieben werden. Desweiteren erfordert die Vorrichtung 3 verschiedene Behälter für Wasser, Sirup und für den Mischvorgang.

[0005] Bekannt ist aber auch die gattungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Getränken ( DE 40 31 534 ) aus wenigstens zwei flüssigen Komponenten. Die chargenweise zu vermischenden Mengen der Komponenten werden in einem Dosierbehälter der größeren Komponente und einem Dosierbehälter der kleineren Komponente abgemessen und dann in einen Sammelbehälter abgelassen. Der Dosierbehälter der kleineren Komponente weist außer einem Zulauf für die kleinere Komponente einen zusätzlichen Zulauf auf, durch welchen aus einem Vorratsbehälter eine Menge der größeren Komponente in den Dosierbehälter der kleineren eingefüllt werden kann, bevor eine dem vorgesehenen Mischungsverhältnis entsprechende Menge der kleineren Komponente aus dem Vorratsbehälter eingelassen wird.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist insbesondere der aufwendige apparative Aufbau der Dosierung und Mischung der einzelnen Komponenten, da für jede Komponente eine komplette Dosiereinheit vorhanden sein muß. Desweiteren sind zur Mischung zusätzliche Behälter und Leitungen notwendig.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, jeweilige Mengen fließfähiger Komponenten zur Herstellung unterschiedlicher Getränke mit hoher Dosiergenauigkeit durch kleinsten technischen und zeitlichen Aufwand zu dosieren, zu mischen, zu homogenisieren und/oder zu entlüften und zu karbonisieren.

[0007] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß den in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0008] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß für alle Verfahrensschritte und für die Durchführung aller Funktionen der Vorrichtung wie das Dosieren, Mischen, Sammeln, das Entlüften und Karbonisieren sowie das Abführen der Komponenten bzw. des Fertiggetränkes nur eine einzige Pumpe notwendig ist. Diese Pumpe betreibt eine Umwälzung des Getränkegemischstromes in einer Getränkegemischumwälzleitung. In dieser Leitung sind der Pumpe Injektoren nachgeschaltet, die das Mischen, Homogenisieren und das Entlüften und Karbonisieren bewirken. Als Treibstrahl wird der Getränkegemischumwälzstrom benutzt, der durch die Pumpe erzeugt wird. Werden die Injektoren in verzweigt und parallel geführten Getränkegemischumwälzleitungen angeordnet, ist es außerdem noch möglich entsprechend den Mengenverhältnissen der Komponenten die Treibstrahlmengen zu wählen, um damit geringere Drücke in den Leitungen zu erreichen. Dadurch kann die Vorrichtung sehr einfach gestaltet werden und besitzt nur wenige Verschleißteile. Sie ist universell einsetzbar. Durch das Vorhandensein nur einer einzigen Pumpe ist der Energieeinsatz gering. Zur Dosierung werden Durchflußmeßeinrichtungen angewendet. Weiterhin ist durch die ständige Umwälzung des Getränkegemischstromes eine vollständige Mischung vorhanden, d.h. das fertige Getränk ist völlig homogenisiert. Auf diese Weise ist mit einer sehr einfachen Vorrichtung die Herstellung gewünschter Getränke aller Art kostengünstig möglich.

[0009] Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt eine schematisierte Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus fließfähige Komponenten.

[0010] Verfahrensgemäß wird das Getränk aus mehreren fließfähigen Komponenten hergestellt. Es wird eine mengenmäßig größere Komponente wie Wasser und mengenmäßig kleinere Komponenten wie fertige Grundstoffe oder Zuckerlösung und Konzentrate von Geschmacks- und Geruchsträgern zusammengeführt. Die Zusammenführung aller Komponenten erfolgt im Ansaugverfahren, wobei ein fertiger oder gebildeter Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl für das Ansaugen benutzt wird. Für das Umwälzen des Getränkegemisches ist nur eine Pumpe vorgesehen. Das Abmessen der Komponenten erfolgt dabei im Durchflußverfahren. Das gebildete Getränkegemisch wird ständig umgewälzt, wobei sich die Komponenten weiter vermischen und homogenisieren. Soll das Getränkegemisch entlüftet und karbonisiert werden, wird ebenfalls der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl für das Ansaugen des Inertgases, vorzugsweise CO₂ benutzt. Zur besseren Dosierung werden die Stömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten bevor die Sollwerte der Dosierungen erreicht sind, herabgesetzt, d.h. es wird in einem sogenannten Schleichgang gefahren. Sind die Sollwerte erreicht wird die Zudosierung unterbrochen. Das Verfahren kann auch in der Weise betrieben werden, daß das Umwälzen des Getränkegemischstromes ständig und das dosierte Zufügen der Komponenten in Intervallen oder daß auch das Umwälzen jeweils nur für eine Charge erfolgt. Dabei kann das Zufügen der Komponenten in Reihe oder in parallele Umwälzleitungen vorgenommen werden. Das fertige Getränkegemisch wird anschließend direkt aus dem Getränkegemischumwälzstrom entnommen und gesammelt und, wenn vorgesehen, nachkarbonisiert. Es wird anschließend abgeführt.

[0011] Die Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus mehreren fließfähigen Komponenten besteht aus einem liegenden Behälter, der durch eine radiale Trennwand 1 in einen Wasserbehälter 2 und einen Gemischsammelbehälter 3 unterteilt ist. In den Wasserbehälter 2 mündet eine durch ein Ventil 4 absperrbare Wasserzulaufleitung 5 und zur Abführung von Gas ist am oberen Teil des Wasserbehälters 2 eine Gasableitung 6 mit Rückschlagventil 7 vorgesehen. Der Gemischsammelbehälter 3 besitzt eine Getränkegemischumwälzleitung 8, deren Anfang im Boden des Gemischsammelbehälters 3 angeordnet ist und die wiederum im Gemischsammelbehälter 3 im oberen Teil endet. In dieser Getränkegemischumwälzleitung 8 ist eine Pumpe 9 angeordnet. Dieser Pumpe 9 sind in der Getränkegemischumwälzleitung 8 im Beispiel drei Injektoren 10; 11; 12 nachgeordnet, wobei der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl für diese Injektoren 10; 11; 12 benutzt wird. Der Injektor 10 ist über eine Leitung 13 mit dem Wasserbehälter 2, der Injektor 11 ist über eine Leitung 14 mit einem Behälter 15 für fertigen Sirup und der Injektor 12 ist über eine Leitung 16 mit einer CO₂-Quelle verbunden. Diese Leitungen 13; 14; 16 sind ansaugseitig an den Injektoren 10; 11; 12 angeordnet. Zur Dosierung von Wasser und fertigen Sirup besitzen die Leitungen 13 und 14 je eine Durchflußmeßeinrichtung 17 und 18. Weiterhin sind in den Leitungen 13 und 14 je eine schaltbare Drossel 19 und 20 und je ein Absperrventil 21 und 22 angeordnet. In der Leitung 16 zur CO₂-Quelle ist ebenfälls ein Absperrventil 23 vorhanden. Die Leitung 16 beginnt in einem Nachkarbonisier- und Fertigproduktsammelbehälter 24. Dieser Nachkarbonisier- und Fertigproduktsammelbehälter 24 steht mit der Getränkegemischumwälzleitung 8 durch eine Fertiggemischleitung 25 in Verbindung, die von der Getränkegemischumwälzleitung 8 nach der Pumpe 9 abzweigt und in der ein Absperrventil 26 eingebaut ist. Das Absperrventil 26 ist über eine Software gesteuert. Bei Stillstand der Pumpe 9 ist das Absperrventil geschlossen. Außerdem befindet sich in der Fertiggemischleitung 25 ein weiterer Injektor 27, der ansaugseitig mit einer CO₂-Quelle 28 verbunden ist. Im Nachkarbonisier- und Fertigproduktsammelbehälter 24 sind Minimum- und Maximumkontakte 29 vorhanden und im Boden ist eine Produktablaßleitung 30 angeordnet.

[0012] Die Wirkungsweise ist folgende:
Im Gemischsammelbehälter 3 befindet sich gemischtes Getränk. Dieses Getränk wird durch die Pumpe 9 über die Getränkegemischumwälzleitung 8 ständig umgewälzt. Das Getränk wird also dem Gemischsammelbehälter 3 entnommen und diesen wieder zugeführt. Es wird dabei fortlaufend gemischt und homogenisiert. In der Getränkegemischumwälzleitung 8 befinden sich die Injektoren 10;11;12, die ansaugseitig mit den Leitungen 13;14;16 für die einzelnen zu mischenden Komponenten bzw. mit einer CO₂-Quelle 28 verbunden sind. Als Treibstrahl für die Injektoren 10;11;12 wird der Getränkegemischumwälzstrom benutzt. Für die Umwälzung ist nur eine Pumpe 9 vorgesehen. Wasser als mengenmäßig größere Komponente wird über die Wasserzulaufleitung 5 bei geöffneten Ventil 4 dem Wasserbehälter 2 zugeführt. Die mengenmäßig kleineren Komponenten, im Beispiel nur eine Komponente, nämlich fertiger Sirup, befinden sich im Behälter 15. Diese beiden Komponenten werden je über eine Leitung 13;14, in denen sich Absperrventile 21;22, schaltbare Drosseln 19;20 und je eine Durchflußmeßeinrichtung 17;18 befinden, den Injektoren 10;11 ansaugseitig zugeführt. Es werden die Komponenten im Durchlauf abgemessen und in den Getränkegemischumwälzstrom zudosiert. Soll das Getränk entlüftet und karbonisiert werden, wird der Injektor 12 zugeschaltet, der mit der CO₂-Quelle 28 verbunden ist. Auch hierbei wird der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl benutzt. Die Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten werden proportional zu den Mengen gewählt, so daß die Dosierungen in etwa zu gleicher Zeit beendet werden. Um eine bessere Dosierung zu erreichen, werden die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten bevor die Sollwerte der Dosierungen erreicht sind, herabgesetzt, d.h. es wird in einem Schleichgang gefahren. Die Drosseln 19;20 werden entsprechend geschaltet. Sind die Sollwerte erreicht, werden die Absperrventile 21;22 geschlossen. Diese Dosierung kann in der Weise betrieben werden, daß das Umwälzen des Getränkegemischstromes ständig und das dosierte Zufügen der Komponenten in Intervallen oder auch das Umwälzen jeweils nur für eine Charge erfolgt. Das fertige Getränk wird aus der Getränkegemischumwälzleitung 8 über die Fertiggemischleitung 25 in einen Nachkarbonisier- und Fertigproduktsammelbehälter 24 geleitet. Es wird dort gesammelt und, wenn gewünscht, nachkarbonisiert. Dazu ist in der Fertiggemischleitung 25 ein weitere Injektor 27 vorhanden, der an die CO₂-Quelle 28 angeschlossen ist. Das fertige Getränk wird dann über die Produktablaßleitung 30 z.B. einer Abfüllmaschine zugeführt. Zur Herstellung der unterschiedlichsten Getränke wird eine Software benutzt. Diese Software steuert entsprechend den gewünschten eingegebenen Daten und den in den Behältern vorhandenen Minimum- und Maximumkontakten die Gesamtmaschine.

Aufstellung der Bezugszeichen

[0013] 

1

Trennwand

2

Wasserbehälter

3

Gemischsammelbehälter

4

Ventil

5

Wasserzulaufleitung

6

Gasableitung

7

Rückschlagventil

8

Getränkegemischumwälzleitung

9

Pumpe

10

Injektor

11

Injektor

12

Injektor

13

Leitung

14

Leitung

15

Behälter

16

Leitung

17

Durchflußmeßeinrichtung

18

Durchflußmeßeinrichtung

19

Drossel

20

Drossel

21

Absperrventil

22

Absperrventil

23

Absperrventil

24

Nachkarbonisier- und Fertiggetränkbehälter

25

Fertiggemischleitung

26

Absperrventil

27

Injektor

28

CO₂-Quelle

29

Minimum- und Maximumkontakt

30

Produktablaßleitung

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Getränken aus fließfähigen Komponenten durch Mischen und/oder Entlüften und Karbonisieren, vorzugsweise aus einer mengenmäßig größeren Komponente wie z.B. Wasser und aus mengenmäßig kleineren Komponenten wie z.B. fertiger Sirup, Geschmacks- und Geruchsstoffe und dgl., wobei die Komponenten abgemessen, gemischt, gesammelt und dann das Gemisch abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den einzelnen Komponenten vorhandene oder gebildete Getränkegemisch umgewälzt und der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl benutzt wird für das dosierte Zufügen und Mischen der Komponenten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten vor dem dosierten Zufügen im Durchfluß abgemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getränkegemischumwälzstrom als Treibstrahl benutzt wird für das Zufügen von Inertgas, vorzugsweise CO₂, zum Entlüften und Karbonisieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten bevor die Sollwerte der Dosierungen erreicht sind, herabgesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Sollwerte der Dosierungen der Komponenten das Zudosieren unterbrochen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzen des Getränkegemischstromes ständig und das dosierte Zufügen in Intervallen erfolgt, wobei zwischen den Intervallen homogenisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzen des Getränkegemischstromes jeweils für eine Charge erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Zufügen der Komponenten in die Umwälzleitung in Reihe erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Zufügen der Komponenten in parallele Umwälzleitungen, die zusammengeführt werden, erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abführen des Getränkegemisches direkt aus dem Getränkegemischumwälzstrom zum Nachkarbonisieren und Sammeln in einer nachgeschalteten Verfahrensstufe folgt.

11. Vorrichtung zum Herstellen von Getränken aus fließfähigen Komponenten durch Mischen und/oder Entlüften und Karbonisieren, vorzugsweise aus einer mengenmäßig größeren Komponente wie z.B. Wasser und aus mengenmäßig kleineren Komponenten wie z.B. fertiger Sirup, Geschmacks- und Geruchsstoffe und dgl., bei der ein Wasserbehälter und Behälter für Sirup, Geschmacks- und Geruchsstoffe und dgl. über Leitungen mit Pumpen, Ventilen, Meßeinrichtungen sowie Dosier- und Mischeinrichtungen mit einem Gemischsammelbehälter in Verbindung stehen und ein Fertigproduktsammelbehälter mit einer Produktablaßleitung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischsammelbehälter (3) eine Getränkegemischumwälzleitung (8) besitzt, deren Anfang im Gemischsammelbehälter (3) angeordnet ist und die wiederum im Gemischsammelbehälter (3) endet und in dieser Getränkegemischumwälzleitung (8) eine Pumpe (9) angeordnet ist, der Injektoren (10;11;12;) nachgeordnet sind, die jeweils über eine Leitung (13;14;16) mit dem Wasserbehälter (2) und Behältern (15) für Sirup, bzw. für weitere Geschmacks- und Geruchsstoffe in Verbindung stehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen (13;14) zwischen den Injektoren (10;11) und den Behältern (2;15) je eine Durchflußmeßeinrichtung (17;18) vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Getränkegemischumwälzleitung (8) zum Zwecke der Entlüftung und Karbonisierung der Injektor (12) angeordnet ist, dessen ansaugseitige Leitung (16) mit einer Inertgasquelle, vorzugsweise CO₂-Quelle, in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen (13;14) zwischen den Injektoren (10;11) und den Behältern (2;15) je eine schaltbare Drossel (19;20) zum Zwecke der Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit der Komponenten vor Erreichen der Sollwerte der Dosierungen angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungen (13;14) zwischen den Injektoren (10;11) und den Behältern (2;15) je ein schaltbares Absperrventil (21;22) zum Zwecke der Unterbrechung der Zudosierung angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren (10;11) in der Getränkegemischumwälzleitung (8) hintereinander angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren (10;11) in verzweigt und parallel geführten Getränkegemischumwälzleitungen (8) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Getränkegemischumwälzleitung (8) nach der Pumpe (9) eine Abzweigung für eine Fertiggemischleitung (25) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertiggemischleitung (25) zu einem Nachkarbonisier- und Fertigproduktsammelbehälter (24) geführt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fertiggemischleitung (25) ein von im Fertigproduktsammelbehälter (24) angeordneten Minimum- und Maximumkontakten (29) gesteuertes Absperrorgan (26) angebracht ist.

Zeichnung