[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und zwar zum
Herstellen von Mischprodukten, die z.B. als Mischgetränke aus wenigstens einer flüssigen
Grund- oder Basiskomponente und aus wenigstens einer der Basiskomponente dosiert beigemischten
Zusatzkomponente bestehen, welche letztere eine flüssige Zusatzkomponente ist. Verfahren
sowie Vorrichtungen zum Herstellen von Mischprodukten in Form von Mischgetränken und
dabei insbesondere auch von karbonisierten bzw. kohlesäurehaltigen Mischgetränken
sind bekannt.
Generell ist es bei der Herstellung von Mischgetränken erforderlich, zunächst die
flüssige Grund- oder Basiskomponente, die z.B. von Getränkewasser gebildet ist, zu
entgasen und dann mit wenigstens einer vorzugsweise geschmacksbildenden Zusatzkomponente
(z.B. Sirup) auf die erforderliche Endkonzentration auszumischen. Handelt es sich
bei dem Mischgetränk um ein kohlensäurehaltiges Getränk, so erfolgen auch eine Karbonisierung
und eine Pufferung des Mischgetränks mit CO2-Gas bis zum Abfüllen in Behälter oder
Flaschen. Die Aufbereitung derartiger Mischprodukte erfolgt in aus mehreren Komponenten
bestehenden Mischanlagen, die vielfach auch als Mixer bezeichnet werden.
Die Entgasung der wenigstens einen Basiskomponente kann auf unterschiedliche Weise
erfolgen, beispielsweise durch eine ein- oder mehrstufige Vakuumentgasung und/oder
aber durch eine ein- oder mehrstufige Druckentgasung. Bei der Vakuumentgasung wird
das Partialdruckgefälle, welches zur Entbindung von in der wenigstens einen Basiskomponente
gelösten Fremdgasen notwendig ist, durch Vakuum oder Druckabsenkung erreicht. Bei
der Druckentgasung wird die Entbindung der Fremdgase aus der jeweiligen Basiskomponente
durch Diffusion in ein sauerstoff- und/oder stickstofffreies Trägergas, z.B. CO2-Gas
erzielt.
[0002] Das Mischen der Basiskomponente mit der wenigstens einen Zusatzkomponente (z.B. Sirup)
zu dem Fertig- oder Mischprodukt erfolgt bisher über eine Verhältnisregelung, d.h.
durch Regelung der Volumenströme der Basiskomponente und der Zusatzkomponente auf
jeweils einen Sollwert. Beide Sollwerte werden entsprechend der vorgewählten oder
gewünschten Rezeptur ins Verhältnis gesetzt. Um die geforderten Dosiergenauigkeiten
zu erreichen sind eine kontinuierliche Regelung der Volumenströme, insbesondere aber
kontinuierliche Volumenströme durch den jeweiligen Mischraum erforderlich.
[0003] Die Karbonisierung oder Zudosierung des CO2-Gases erfolgt bei bekannten Verfahren
und Mischanlagen ebenfalls über eine Verhältnisdosierung oder über eine Sprühkarbonisierung.
Im letzten Fall wird das Mischprodukt in einen mit CO2-Gas unter Druck stehenden Behälter
eingesprüht. Der Gasdruck ist entsprechend dem u.a. von der Dosierrate und der Temperaturabhängigen
Sättigungsdruck eingestellt. Das CO2-Gas löst sich im Mischprodukt, bis ein Gleichgewicht
zwischen dem Druck der CO2-Gas-Atmosphäre und dem CO2-Gas-Partialdruck oder -Sättigungsdruck
des karbonisierten Mischgetränks erreicht ist.
[0004] Das mit der Mischanlage hergestellte karbonisierte Mischprodukt oder Mischgetränk
wird in der Regel mit Hilfe eines Füllers in Behälter oder Flaschen abgefüllt. Letzterer
ist ebenso wie die Mischanlage Bestandteil einer kompletten Abfülllinie. Durch Störungen
im Umfeld und/oder in der Anlage und/oder durch Störungen des Vespackungsmaterials
(z.B. Flaschenbruch usw.) kommt es häufig zu Stopps oder Minderleistung. Da aber für
die Dosiergenauigkeit von Mischung und Karbonisierung ein kontinuierlicher Betrieb
erforderlich ist, benötigen bekannte Anlagen zur Abkupplung oder Pufferung zwischen
Mischanlage und Füller einen Pufferspeicher oder - tank, der bei bekannten Mischanlagen
ein relativ großes Volumen, beispielsweise ein Volumen bis 1000 Liter aufweisen muss.
Derartige Puffertanks werden in der Regel mit einem stark schwankenden Füllstand betrieben,
sodass das Mischprodukt im Puffertank mit einem CO2-Gaspolster überlagert werden muss,
dessen Druck höher ist als der CO2-Sättigungsdruck im Mischprodukt. Bei wechselndem
Füllstand ist es erforderlich, das CO2-Gas in dem betreffenden Puffertank nachzuspeisen
oder abzulassen, was zu einem hohen Verbrauch an CO2-Gas führt.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Mischprodukten wurden durch
die
DE 1 213 212 vorgestellt. Dazu sieht diese Schrift vor, dass die Basiskomponente, beispielsweise
Wasser und die Zusatzkomponente, beispielsweise Sirup, gleichzeitig einem Dosiergerät
zugeführt werden, wobei die Komponenten in einem voreingestellten, genau abgemessenen
Mengenverhältnis zueinander in ein Mischgefäß gelangen. Nachteilig an dieser Vorgehensweise
ist, dass bekannte Dosiergeräte für die gleichzeitige Zuführung mehrerer Komponenten
aufwändig und teuer sind, und darüber hinaus in der Regel lediglich über eine eingeschränkte
Genauigkeit verfügen.
Ebenfalls bekannt wurde ein System zum Ausmischen von Getränken nach der
GB 2 404 271 A. Diese Schrift befasst sich mit einem System zum Ausmischen von Softdrinks unmittelbar
vor der Abgabe dieser Saftdrinks an den Endverbraucher, welche diese Getränke dann
in der Regel innerhalb kürzester Zeit verkonsumiert. Dazu sieht diese Schrift mehr
im Detail vor, dass eine Basiskomponente, beispielsweise Wasser, und ein Sirup in
einem festen Verhältnis zueinander genau dann gefördert und vermischt werden, wenn
eine Portion des Mischgetränkes abgenommen oder verkauft werden soll. Nachteilig an
dieser Vorgehensweise ist, dass sie sich nicht für Anlagen mit großer Mengenleistung
[m
3/h] eignet. Ebenfalls bekannt wurde ein Verfahren gemäß der
EP 1 356 742 A1. Diese Schrift betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von gekühlten Getränken
oder von "Slush", d.h. einer Mischung aus einem Getränk und Crush-Speiseeis. Zur Herstellung
des Getränks aus Wasser und einer Zusatzkomponente sieht diese Schrift mehr im Detail
vor, dass die Zusatzkomponente dann zugegeben wird, wenn der Pegel innerhalb des vorgesehenen
Mischbehälters einen bestimmten Pegelstand unterschreitet. Diese Vorgehensweise hat
u.a. die Nachteile, dass das vorgestellte Verfahren nicht für große Mengenleistungen
und/oder eine kontinuierliche Arbeitsweise geeignet ist.
[0005] Eine weiteres, durch die
DE 30 24 493 A1 vorgestelltes Verfahren weist im hier interessierenden Rahmen dieselbe Vorgehensweise
und somit auch dieselben Nachteile auf.
[0006] Ebenfalls bekannt wurde ein Verfahren entsprechend der
DE 32 24 706 A1. Diese Schrift sieht vor, dass das fertig ausgemischte Mischprodukt einem Vorratsbehälter
zugeführt wird und aus diesem zu einem späteren Zeitpunkt wieder entnommen wird. Diese
Vorgehensweise erfordert zwingend einen Mischbehälter, was hohe Kosten verursacht.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Mischprodukten aus
wenigstens einer Basiskomponente und aus wenigstens einer Zusatzkomponente aufzuzeigen,
welches unter Einhaltung einer hohen Dosiergenauigkeit mit einem reduzierten Steuerungsaufwand
und/oder maschinentechnischen Aufwand durchführbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe
ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
[0008] Das dosierte Zumischen der wenigstens einen vorzugsweise flüssigen Zusatzkomponente
zu der wenigstens einen flüssigen Basiskomponente im Mischraum erfolgt in der Weise,
dass die Zugabe bzw. Dosierung der wenigstens einen Zusatzkomponente in Abhängigkeit
von der Menge des Mischproduktes gesteuert oder geregelt wird, die (Menge) dem Mischraum
entnommen wird. Hierbei sind dann bevorzugt Mittel für ein höhenniveau- oder volumengesteuertes
Nachführen oder Nachfüllen der wenigstens einen Basiskomponente an den Mischraum vorgesehen,
und zwar derart, dass durch dieses Nachführen oder Nachfüllen der wenigstens einen
Basiskomponente das von der wenigstens einen Basiskomponente und der wenigstens einen
Zusatzkomponente gebildete Gesamtvolumen im Mischraum konstant ist.
Die dosierte Zugabe der wenigstens einen Zusatzkomponente in den Mischraum erfolgt
kontinuierlich. Der Mischraum bildet zugleich den Pufferspeicher, aus dem das Mischprodukt
dem in der Gesamtanlagen nachfolgenden Füller zugeführt wird; dadurch können der Mischraum
und damit auch der von diesem Mischraum gebildete Pufferspeicher oder Puffertank mit
reduziertem Volumen ausgeführt werden, beispielsweise mit einem Volumen von lediglich
100 Litern bei einer Nennleistung der Vorrichtung bzw. Mischanlage von 30 m
3/h. Allein schon durch das reduzierte Volumen des auch als Puffertank dienenden Mischraumes
ergibt sich eine erhebliche Reduzierung der Baugröße einer Mischanlage bzw. Vorrichtung
zum Herstellen von Mischprodukten. Somit sind wenigstens zwei Funktionen herkömmlicher
Mischanlagen in einem gemeinsamen Funktionsbehälter 2 zusammengefasst, beispielsweise
die Funktionen des Entgasens und des anschließenden Karbonisierens der wenigstens
einen Basiskomponente. Der Funktionsbehälter 2 bzw. ein in diesem gebildeter Funktionsraum
2.3 dient dann erfindungsgemäss als kombinierter Mischraum und Puffertank.
[0009] Das höhenniveau- oder volumengesteuerte Nachführen der wenigstens einen Basiskomponente
in den Mischraum erfolgt im einfachsten Fall dadurch, dass der Mischraum an wenigstens
einem Mischraumeinlass für die wenigstens eine Basiskomponente ein füllhöhen-bestimmendes
Element aufweist, beispielsweise in Form eines Überlaufs, und dass Mittel vorgesehen
sind, um den Mischraumeinlass während des Betriebes der Mischanlage oder Vorrichtung
ständig mit der wenigstens einen Basiskomponente zu überströmen.
[0010] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur, die in einer schematischen Funktionsdarstellung
eine Mischanlage gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert.
Die in der Figur allgemein mit 1 bezeichnete Mischanlage oder Vorrichtung dient zum
Herstellen eines karbonisierten, d.h. mit Kohlensäure oder CO2-Gas versetzten flüssigen
Mischproduktes, Mischgetränks durch Mischen einer flüssigen Haupt- oder Basiskomponente,
beispielsweise Wasser, mit wenigstens einer flüssigen Zusatzkomponente, beispielsweise
mit einer geschmacksgebenden Zusatzkomponente, z.B. Sirup.
Bei der Vorrichtung 1 sind in dem einzigen Funktionsbehälter 2 sämtliche Funktionen
und Komponenten zusammengefasst, die eine Mischanlage üblicherweise aufweist, nämlich
die Entgasung bzw. Befreiung der Basiskomponente (z.B. Wasser) von unerwünschten,
in dieser Basiskomponente gelösten Frerndgasbestandteilen, die dosierte Zugabe von
CO2-Gas an die Basiskomponente, beispielsweise mit einem dem CO2-Sättigungsdruck des
Mischproduktes entsprechenden Menge, das dosierte Zuführen der wenigstens einen Zusatzkomponente
sowie die Funktion des Pufferspeichers.
[0011] Hierfür ist der Innenraum des Funktionsbehälters 2 durch zwei horizontale oder im
Wesentlichen horizontale Trennwände 3 und 4 in drei Funktionsräume 2.1 - 23 unterteilt,
die in Richtung der vertikalen Achse des Funktionsbehälters 2 aneinander anschließen
und von denen in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise der oberste Funktionsraum
2.1 im Wesentlichen zur Druckentgasung und zur zumindest teilweisen Karbonisierung
der Basiskomponente (z.B. Wasser), der unterste Funktionsraum 2.3 im Wesentlichen
als Mischraum zum Mischen der Basiskomponente mit der wenigstens einen Zusatzkomponente
sowie zugleich auch als Pufferspeicher und der zwischen den Funktionsräumen 2.1 und
2.3 angeordnete Funktionsraum 2.2 u.a. zur vollständigen Karbonisierung der Basiskomponente
auf die CO2-Entkonzentration sowie auch zum gesteuerten Zuführen der Basiskomponente
an den Funktionsraum 2.3 dienen.
[0012] Die Trennwand 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einem mittigen Durchlass
5 versehen, der die Funktionsräume 2.2 und 2.3 mit einander verbindet und bei der
dargestellten Ausführungsform nach Art eines in den Funktionsraum 2.3 hineinreichenden
und Tauchrohres ausgeführt ist. Im Bereich des Funktionsraumes 2.2 ist der Durchlass
5 von einem ringförmigen Überlaufwehr 6 umschlossen, sodass an der Unterseite des
Funktionsraumes 2.2, d.h. an der Trennwand 4 zwei Teilräume gebildet sind, und zwar
ein äußere ringförmiger Teilraum 2.2.1 zwischen der Innenfläche der Wandung des Funktionsbehälters
2 und dem Überlaufwehr 6 und ein innerer Teilraum 2.2.2, der über den Durchlass 5
mit dem Funktionsraum 2.3 in Verbindung steht.
[0013] Im Funktionsraum 2.1 sind mit Abstand sowohl von der diesen Funktionsraum 2.1 unten
begrenzenden Trennwand 3 als auch mit Abstand von der Oberseite des Funktionsbehälters
2 mehrere Düsen 7 angeordnet, die über eine Leitung 8 mit Steuerventil 9 an eine nicht
dargestellte Quelle zum Bereitstellen der flüssigen Basiskomponente angeschlossen
sind. Die Düsen 7 sind so angeordnet und ausgebildet, dass bei geöffnetem Steuerventil
9 die Basiskomponente aus den Düsen 7 fein versprüht in vertikaler Richtung nach oben
austritt und dann auf die Trennwand 3 zurückfällt, die bei der dargestellten Ausführungsform
am Randbereich 3.1, d.h. in der Nähe der Wandung des Funktionsbehälters 2 als Lochblech
oder -boden mit einer Vielzahl von Öffnungen und in ihrem mittleren Bereich 3.2 als
geschlossene Wandung bzw. als geschlossener Boden ausgebildet ist.
[0014] In den Funktionsraum 2.2 mündet eine Leitung 10, die im Inneren des Funktionsraumes
2.2 mit wenigstens einer Düse 11 versehen ist, welche sich mit Abstand Oberhalb des
Überlaufwehres 6 und oberhalb des Teilraumes 2.2.2 sowie mit Abstand unterhalb des
als Prallblech ausgebildeten Abschnittes 3.2 der Trennwand 3 befindet. Die Düse 11
ist so ausgebildet und angeordnet, dass der aus dieser Düse austretenden Düsenstrahl
in vertikaler Richtung nach oben, d.h. auf den als Prallwand dienenden Abschnitt 3.2
gerichtet ist. Die Leitung 10 ist über ein Steuerventil 12 mit einer nicht dargestellten
Quelle verbunden, die das CO2-Gas unter Druck bereitstellt. Das Steuerventil 12 wird
so gesteuert, dass der Gasdruck innerhalb des Funktionsbehälters 2 und dabei insbesondere
auch innerhalb der Funktionsräume 2.1 und 2.2 der CO2-Konzentration im hergestellten
Mischprodukt entspricht und zwar u.a. auch unter Berücksichtigung weiterer Parameter,
wie z.B. der Temperatur des Mischproduktes, Dosierung oder Rezeptur des Mischproduktes
usw. Bevorzugt wird das Steuerventil 12 u.a. unter Berücksichtigung von Messsignalen,
die an den Funktionsräumen 2.1 und 2.2 vorgesehene Drucksensoren 12.1 und/oder vorgesehene
Temperatursensoren 12.2 liefern, so gesteuert, dass der CO2-Druck im Funktionsbehälter
2 so hoch eingestellt ist, dass der gewünschte CO2-Gehalt im Mischprodukt erreicht
wird, wobei zu berücksichtigen ist, dass durch das hinzufügen des CO2-freien Sirups
eine Reduzierung des CO2-Gehaltes im Fertigprodukt erfolgt.
[0015] An die Leitung 10 ist in Strömungsrichtung des CO2-Gases auf das Steuerventil 12
folgend der Ausgang bzw. die Druckseite einer Pumpe 13 angeschlossen, die mit ihrem
Eingang über eine Leitung 14 mit dem Teilraum 2.2.1 verbunden ist.
[0016] Zur dosierten Zugabe der Zusatzkomponente ist der als Mischerraum und zugleich auch
als Pufferspeicher dienende Funktionsraum 2.3 an eine Leitung 15 angeschlossen, in
der u.a. ein, von einem geeigneten Messgerät, beispielsweise von einem Durchflussmesser
16 gesteuertes Dosierventil 17 und eine Pumpe zum Zuführen der Zusatzkomponente unter
Druck vorgesehen sind. Der Durchflussmesser 16 ist beispielsweise ein magnetisch induktiver
Durchflussmesser (MID). Zur Vereinfachung der Dosierung bzw. der Steuerung des Dosierventils
17 ist in den Durchflussmesser 16 bevorzugt eine Dichte-Messung integriert, sodass
hierdurch eine Dosierung möglich ist, die u.a. temperatur- und/oder druckunabhängig
oder zumindest weitestgehend temperatur- und/oder druckunabhängig ist.
Bei dem Messgerät kann es sich aber beispielsweise auch um einen Massedurchflussmesser
(MDM) handeln, durch welchen zwar nicht direkt der Volumenstrom gemessen werden kann,
doch durch welchen der Massedurchfluss, die Dichte und auch die Temperatur ermittelt
werden können.
[0017] Der Eingang der Pumpe 18 ist über einen Entlüftungsbehälter 19 (Entlüftungslaterne)
mit einer nicht dargestellten Quelle zur Bereitstellung der Zusatzkomponente verbunden.
Am Beginn einer jeden Produktionsphase wird der Entlüftungsbehälter 19 über eine Entlüftungsventilanordnung
20 entlüftet, sodass dieser Behälter dann vollständig mit der Zusatzkomponente gefüllt
ist und damit insbesondere auch eine Pufferung der Zusatzkomponente in dem Entlüftungsbehälter
19 durch ein unter Druck stehendes Inertgas-Gaspuffer, beispielsweise CO2-Gaspuffer
nicht erforderlich ist, was wesentlich zur Reduzierung des Inertgas- oder CO2-Gasverbrauchs
beiträgt.
[0018] An den Boden des Funktionsraumes 2.3, in welchem auch wenigstens ein nicht dargestelltes
Mischelement vorgesehen ist, ist eine Produktleitung 21 mit Pumpe 22 und Durchflussmesser
23 angeschlossen, über die (Produktleitung) die Vorrichtung 1 mit einer nicht dargestellten
Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder anderen Behältern mit dem Mischprodukt verbunden
ist. Zwischen dem Ausgang der Pumpe 22 und dem Durchflussmesser 23 ist an die Produktleitung
21 eine Rückführleitung 24 angeschlossen, sodass unabhängig von der jeweils aktuellen,
an die Füllmaschine geförderten und von dem Durchflussmesser 23 erfassten Menge des
Mischproduktes die Pumpe 22 beispielsweise mit konstanter Förderleistung betrieben
werden kann. Der Durchflussmesser 23 ist beispielsweise ein magnetisch induktiver
Durchflussmesser (MID) und ist selbstverständlich auch so ausgebildet, dass mit ihm
Phasen mit Stop/Go-Betrieb und/oder mit einer Minderleistung des Füllers fehlerfrei
erfasst werden.
[0019] Die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 lässt sich wie folgt beschreiben:
[0020] In dem Funktionsraum 2.1 erfolgt, wie bereits ausgeführt, das Entgasen sowie gleichzeitig
das zumindest teilweise Karbonisieren der Basiskomponente mit beispielsweise 80 -
90 % der CO2-Entkonzentration des Mischproduktes. Ebenso wie der restliche Innenraum
des Funktionsbehälters 2 ist hierfür auch der Funktionsraum 2.1 mit dem erforderlichen
CO2-Gas-Druck beaufschlagt, und zwar gesteuert durch das Steuerventil 12.
[0021] Über die Düsen 7 wird die Basiskomponente nach oben in Richtung zur Decke bzw. in
Richtung zur oberen Begrenzung des Funktionsbehälters 2 hin ausgesprüht und regnet
dann zurück auf den von der Trennwand 3 gebildeten Boden des Funktionsraumes 2.1.
Hierbei erfolgt eine Druckentgasung der Basiskomponente durch Diffusion sowie zugleich
auch die Karbonisierung der Basiskomponente. Diese steht dabei im Gleichgewicht mit
dem CO2-Gas-Druck im Funktionsraum 2.1 (CO2-Druck gleich Sättigungsdruck). Durch das
Versprühen der Basiskomponente aus den Düsen 7 nach oben und durch das Zuruckregnen
der versprühten Basiskomponente von oben nach unten wird die Höhe des Funktionsraumes
2.1 doppelt genutzt, was zu einer Verlängerung der Verweilzeit der versprühten Basiskomponente
im Funktionsraum 2.1 und auch zu einer Vergrößerung der Austauschoberfläche zwischen
der Basiskomponente und dem CO2-Gas im Funktionsraum 2.1 führt. Der Fremdgasanteil
in der Basiskomponente beträgt nach der Behandlung noch etwa 10 % oder weniger.
[0022] Die entgaste und karbonisierte Basiskomponente staut sich auf der Trennwand 3 auf
und gelangt dann durch die Öffnungen Trennwandabschnitts 3.1 in den Funktionsraum
2.2, und zwar in den dortigen unterhalb des Trennwandabschnitts 3.1 angeordneten Teilraum
2.2.1. In diesem Teilraum 2.2.1 ist wenigstens ein das Steuerventil 9 steuernder Füllhöhensensor
9.1 vorgesehen, der beispielsweise von einer Min/Max-Sonde gebildet ist und der den
Flüssigkeitsspiegel im Teilraum 2.2.1 derart steuert, dass das Niveau dieses Flüssigkeitsspiegels
sich ständig deutlich unterhalb des oberen Randes des Überlaufwehres 6 befindet.
[0023] Mit der Pumpe 13, die vorzugsweise während des Betriebes der Vorrichtung 1 mit konstanter
Förderleistung V13 betrieben wird, wird ständig die Basiskomponente aus dem Teilraum
2.2.1 über die Leitung 10 an die über dem Teilraum 2.2 angeordnete Düse 11 gefördert,
d.h. der Teilraum 2.2.2 und damit der Einlass zu dem Funktionsraum 2.3 werden ständig
mit der Basiskomponente überströmt. Gleichzeitig wird die Basiskomponente in der Leitung
10 mit dem über das Steuerventil 12 zugeführten CO2-Gas vermischt, und zwar in der
Weise, dass die aus der wenigstens einen Düse 11 nach oben in den Funktionsraum 2.2
und gegen den als Prallwand dienenden Trennwandabschnitt 3.2 ausgebrachte Basiskomponente
einen weit über der CO2-Sättigung liegenden CO2-Anteile aufweist, beispielsweise eine
CO2-Konzentration von 210 % der CO2-Sättigungskanzentration. Nach dem Austritt der
Basiskomponente aus der wenigstens einen Düse 11 wird innerhalb des Funktionsraumes
2.2 überschüssiges CO2-Gas freigesetzt. Dieses freigesetzte bzw. durch "Flashen" frei
werdende CO2-Gas des Funktionsraumes 2.2 strömt im Gegenstrom durch den als Lochboden
ausgebildeten Trennwandabschnitt 3.1 in den Funktionsraum 2.1. Mit dem fremdgasfreien
CO2-Gas-Strom wird also die durch den Trennwandabschnitt 3.1 hindurchtretende und
im freien Fall nach unten in den Teilraum 2.2.1 fließende Basiskomponente durchperlt,
was u.a. zu einer vollständigen Karbonisierung der Basiskomponente führt, sodass diese
dann die gewünschte CO2-Entkonzentration, beispielsweise in Form einer 100%igen CO2-Sättigung
aufweist. Weiterhin dient das im Funktionsraum 2.2 durch "Flashen" freigesetzte und
den Trennwandabschnitt 3.1 durchströmende CO2-Gas selbstverständlich auch dazu, den
Funktionsraum 2.1 mit dem erforderlichen CO2-Gas-Druck zu beaufschlagen.
[0024] Hierbei wird der größere Teil des CO2-Gases, welches über den Trennwandabschnitt
3.1 in den Funktionsraum 2.1 gelangt ist, in der vorstehend beschriebenen Weise zur
Entgasung und gleichzeitigen Karbonisierung der aus den Düsen 7 ausgebrachten Basiskomponenten
verwendet. Ein kleinerer Anteil, beispielsweise 10% dieses CO2-Gases wird über eine
an der Oberseite des Funktionsbehälters 2 bzw. des Funktionsraumes 2.1 vorgesehene
Ventilanordnung - welche in der Praxis auch als Fremdgasabschnüffelung 25 bezeichnet
wird - abgelassen, und zwar zum Abführen der aus der Basiskomponente entfernten Fehlgase.
[0025] Während des gesamten Betriebes der Vorrichtung 1 ist der Funktionsraum 2.3 immer
vollständig mit dem Mischprodukt gefüllt, und zwar derart, dass die Flüssigkeit aus
dem Funktionsraum 2.3 durch den Durchlass 5 in den Teilraum 2.2.2 bis an den oberen
Rand des Überlaufwehres 6 ansteht. Die Zusatzkomponente wird über das Dosierventil
17 gesteuert durch den Durchflussmesser 16 kontinuierlich zugeführt, und zwar in Abhängigkeit
von der dem Funktionsraum 2.3 entnommenen und dem Füller über die Produktleitung 21
zugeführten Menge des Mischproduktes, d.h. in Abhängigkeit von dem Messsignal des
Durchflussmessers 23 und in Abhängigkeit von der erforderlichen Dosierung der Zusatzkomponente
im Mischprodukt.
[0026] Bei gleichbleibender Rezeptur erfolgt die Dosierung der Zusatzkomponente somit letztlich
in Abhängig von der der Vorrichtung 1 über die Produktleitung 21 entnommenen Menge
an Mischprodukt.
Dabei wird der als Mischraum und Pufferspeicher dienende Funktionsraum 2.3 ständig
mit der Basiskomponente aufgefüllt, und zwar dadurch, dass zumindest der größere Teil
der aus der wenigstens einen Düse 11 austretenden Basiskomponente auf die Oberseite
des Teilraumes 2.2.2 gelangt.
[0027] Ist der Flüssigkeitsspiegel im Teilraum 2.2.2 unter das Niveau des oberen Randes
des Überlaufwehres 6 abgesunken und damit ein Nachfüllen des Funktionsraumes 2.3 mit
der Basiskomponente notwendig, gelangt die in den Teilraum 2.2.2 gelangte Basiskomponente
über den Durchlass 5 in den Funktionsraum 2.3.
[0028] Ist hingegen der Teilraum 2.2.2 vollständig mit Basiskomponente gefüllt, so strömt
die aus der Düse 11 ausgebrachte Basiskomponente über den Rand des Überlaufwehres
6 in den Teilraum 2.1.1 zurück. Ein direktes Vermischen der in den Teilraum 2.2.1
aufgenommenen Basiskomponente mit der Komponente im Teilraum 2.2.2 oder mit dem Mischprodukt
im Funktionsraum 2.3 ist durch die Trennwand 4 mit dem Überlaufwehr 6 vermieden.
[0029] Im normalen Betriebszustand jedenfalls wird ein Teil der in den Teilraum 2.2.2 gelangenden
Basiskomponente durch den Durchlass 5 in den Funktionsraum 2.3 gelangen, wobei der
andere Teil der aus dem Teilraum 2.2.2 in den Teilraum 2.2.1 überströmen wird.
[0030] Um diese Dosierung der Zusatzkomponente allein durch die Steuerung der Zusatzkomponente
in Abhängigkeit von der entnommenen Menge des fertigen Mischproduktes zu ermöglichen,
weist die Pumpe 13 eine Förderleistung V13 auf, die größer ist als die Förderleistung
V22 der Pumpe 22. Unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Pumpe 22 ist die Förderleistung
V13 der Pumpe 13 auf jeden Fall größer als die maximale Förderleistung V22 der Pumpe
22. Hierdurch ist das ständige Überströmen des Teilraumes 2.2.2 bzw. des Überlaufwehres
6 gewährleistet und auch sichergestellt, dass der Teilraum 2.3 ständig einen konstanten
Füllstand aufweist und die mit dem fertigen Mischgut über die Produktleitung 21 entnommene
Basiskomponente ständig sofort wieder ersetzt wird.
[0031] Die gesamte Mischanlage ist beispielsweise in einem einzigen Funktionsbehälter 2
zusammengefasst. Der Funktionsraum 2.3 bildet sowohl den Mischbehälter als auch den
Pufferspeicher.
[0032] Durch die erfindungsgemäße Art der Steuerung oder Regelung der Dosierung ist innerhalb
der Vorrichtung 1 für die fehlerfreie Funktion der Mischanlage - im Gegensatz zum
Stand der Technik - ein kontinuierlicher Volumenstrom nicht erforderlich, sodass im
Gegensatz zu bekannten Mischanlagen ein großvolumiger Puffertank zur Sicherstellung
eines kontinuierlichen Betriebes der Mischanlage auch bei einem Stop/Go-Betrieb der
Füllmaschine nicht erforderlich ist.
[0033] Be einer Nennleistung der Vorrichtung 1 von 30 m
3/h ist ein Volumen von nur 100 I für den auch als Pufferspeicher dienenden Funktionsraum
2.3 voll ausreichend.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass durch die beschriebene
Ausbildung und Steuerung der Vorrichtung 1 der als Mischbehälter und Pufferspeicher
dienende Funktionsraum 2.3 ständig randvoll gefüllt ist und somit eine Überlagerung
des Mischprodukts im Funktionsraum 2.3 mit einem CO2-Polster und hieraus resultierende
CO2-Verluste und eine eventuell unerwünschte Nachkarbonisierung vermieden sind. Weiterhin
besteht die Möglichkeit einer Nachdosierung des im Funktionsraum 2.3 aufgenommenen
Mischproduktes durch zusätzliches Einbringen wenigstens einer Zusatzkomponente in
diesen Funktionsraum 2.3, um z.B. Fehldosierungen, beispielsweise bedingt durch eine
fehlerhafte Konzentration der Zusatzkomponente usw. auszugleichen.
[0034] Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht
sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch
der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
[0035] So ist es beispielsweise möglich, in der Rückführleitung 24 eine Qualitätsmessung
(Brix- oder CO2-Messung usw.) zu integrieren. Weiterhin ist es möglich, die Entgasung
und Karbonisierung der Basiskomponente in mehr als einer Stufe durchzuführen, beispielsweise
auch in der Form, dass in dem gemeinsamen Funktionsbehälter 2 mehrere dem Funktionsraum
2.1 entsprechende Funktionsräume vorgesehen sind, und zwar hinsichtlich ihrer Funktion
kaskadenartig aufeinander folgend derart, dass die in einem ersten Funktionsraum entgaste
und zumindest teilkarbonisierte Basiskomponente in einem weiteren Funktionsraum nochmals
entgast und nachkarbonisiert wird usw. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich,
zumindest die Entgasung, ggf. auch die Entgasung und Vorkarbonisierung der Basiskomponente
in einer zusätzlichen Anlage vorzunehmen.
[0036] Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Entgasung der Basiskomponente durch
eine ein- oder mehrstufige Druckentgasung erfolgt. Selbstverständlich ist bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Mischanlage auch eine Vakuumentgasung möglich.
Vorstehend wurde weiterhin davon ausgegangen, dass der Basiskomponente nur eine Zusatzkomponente
beigemischt wird. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur
Beimischung von zwei oder mehr als zwei, auch unterschiedlichen Zusatzkomponenten
zu wenigstens einer Basiskomponente ausgebildet sein, wobei aber allen Ausführungen
gemeinsam ist, dass die Dosierung der wenigstens einen flüssigen Zusatzkomponente
zu der wenigstens einen Basiskomponente in Abhängigkeit von der entnommenen Menge
des Mischproduktes erfolgt.
[0037] Es stellt einen wesentlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, dass das
Mischprodukt nach seiner Herstellung nicht in einem Puffertank zwischen gespeichert
werden muss, da es durch die Anwendung der Erfindungsgemäßen Lehre nunmehr ermöglicht
wird, das Mischprodukt kontinuierlich auch mit schwankender Menge je Zeiteinheit herzustellen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass es nunmehr nicht mehr notwendig ist, das Mischprodukt nach dessen Herstellung
mit einem CO2-Gaspolster zu beaufschlagen, dessen Druck höher ist als der CO2-Sättigungsdruck
im Mischprodukt. Dieses ist bedingt durch die nunmehr ermöglichte, kontinuierlich
Herstellung des Mischproduktes auch mit schwankender Menge je Zeiteinheit, wodurch
ein Puffern in einem Puffertank erübrigt wird. Durch diese erfindungsgemäße Vorgehensweise
ergibt wird der Verbrauch an CO2-Gas erheblich gesenkt.
Bezugszeichenliste
[0038]
- 1
- Mischanlagen oder Vorrichtung
- 2
- Funktionsbahälter
- 2.1 - 2.3
- Funktionsraum
- 2.2.1, 2.2.2
- Teilraum
- 3, 4
- Trennwand
- 3.1, 3.2
- Trennwandabschnitt
- 5
- Durchlass
- 6
- Überlaufwehr
- 7
- Düse
- 8
- Leitung
- 9
- Steuerventil
- 9.1
- Füllstandsensor
- 10
- Leitung
- 11
- Düse
- 12
- Steuerventil
- 12.1
- Drucksensor
- 12.2
- Temperatursensor
- 13
- Pumpe
- 14
- Leitung
- 15
- Leitung
- 16
- Durchflussmesser
- 17
- Dosierventil
- 18
- Pumpe
- 19
- Entlüftungsbehälter oder -laterne
- 20
- Entlüftungseinrichtung
- 21
- Produktleitung
- 22
- Pumpe
- 23
- Durchflussmesser
- 24
- Druckleitung
- 25
- Fremdgasabschnüffelung
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines flüssigen Mischproduktes aus wenigstens
einer flüssigen Basiskomponente und wenigstens einer flüssigen Zusatzkomponente, die
der Basiskomponente dosiert beigemischt wird, mittels einer Mischanlage, wobei das
Mischprodukt über eine, an den Boden des Funktionsraumes (2.3), in welchem wenigstens
ein Mischelement vorgesehen ist, angeschlossene Produktleitung (21) mit einer Pumpe
(22) und einem Durchflussmesser (23) einer Füllmaschine zum Füllen von Flaschen oder
anderer Behälter mit diesem Mischprodukt zugeführt wird, wobei der Funktionsraum (2.3)
als Mischraum und zugleich auch als Pufferspeicher dient, wobei die Füllmaschine und
die Mischanlage Bestandteil einer kompletten Abfülllinie sind, wobei die dosierte
Zugabe der wenigstens einen flüssigen Zusatzkomponente in die Basiskomponente in Abhängigkeit
von der dem Mischraum des Funktionsraumes (2.3) entnommenen Menge des Mischproduktes
erfolgt, und wobei die dosierte Zugabe der wenigstens einen flüssigen Zusatzkomponente
in den Mischraum des Funktionsraumes (2.3) kontinuierlich erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Basiskomponente dem Mischraum des Funktionsraumes (2.3) volumen-
und/oder höhenniveaugesteuert derart zugeführt wird, dass das von der Basiskomponente
und der wenigstens einen Zusatzkomponente eingenommene Volumen des Mischraumes des
Funktionsraumes (2.3) konstant ist und/oder die in den Mischraum des Funktionsraumes
(2.3) nachgefüllte Menge der wenigstens einen Basiskomponente gleich dem Anteil der
wenigstens einen Basiskomponente in dem, dem Mischraum des Funktionsraumes (2.3) entnommenen
Mischprodukt ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachfüllen der wenigstens einen Basiskomponente über einen, einen Überlauf (6)
aufweisenden Mischraumeinlass (2.2.2, 5) des Mischraumes des Funktionsraumes (2.3)
erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischprodukt nach seiner Herstellung nicht mit einem CO2-Gaspolster beaufschlagt
wird, dessen Druck höher ist als der CO2-Sättigungsdruck im Mischprodukt.
1. Method for the continuous production of a liquid mixed product from at least one liquid
base component and at least one liquid additive component, which is added to the base
component in a metered manner by means of a mixing system, wherein the mixed product
is delivered by way of a product line (21), connected to the base of the function
chamber (2.3), in which at least one mixing element is provided, with a pump (22)
and a flowmeter (23), to a filling machine for the filling of bottles or other containers
with this mixed product, wherein the function chamber (2.3) serves as a mixing chamber
and simultaneously also as a buffer storage space, wherein the filling machine and
the mixing system are constituent parts of a complete filling line, wherein the metered
delivery of the at least one liquid additive component to the base component takes
place depending on the amount of the mixed product removed from the mixing chamber
of the function chamber (2.3), and wherein the metered delivery of the at least one
liquid additive component into the mixing chamber of the function chamber (2.3) takes
place continuously.
2. Method according to claim 1, characterised in that the at least one base component is delivered to the mixing chamber of the function
chamber (2.3) in a volume-controlled and/or height level-controlled manner, in such
a way that the volume of the base component and of the at least one additive component
removed from the mixing chamber of the function chamber (2.3) is constant, and/or
the quantity subsequently filled into the mixing chamber of the function chamber (2.3)
of the at least one base component is equal to the portion of the at least one base
component in the mixing product removed from the mixing chamber of the function chamber
(2.3).
3. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the subsequent filling of the at least one base component takes place by way of a
mixing chamber inlet (2.2.2, 5), comprising an overflow (6), of the mixing chamber
of the function chamber (2.3).
4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the mixed product, after its production, is not subjected to a CO2 gas cushion, the pressure of which is higher than the CO2 saturation pressure in the mixed product.
1. Procédé servant à fabriquer en continu un produit mélangé liquide à partir d'au moins
un composant de base liquide et d'au moins un composant supplémentaire liquide, qui
est mélangé au composant de base de manière dosée, au moyen d'une installation de
mélange, dans lequel le produit mélangé est amené à une machine de remplissage servant
à remplir dudit produit mélangé des bouteilles ou d'autres contenants par l'intermédiaire
d'un conduit de produit (21) pourvu d'une pompe (22) et d'un débitmètre (23) et raccordé
au fond de l'espace fonctionnel (2.3), dans lequel est prévu au moins un élément de
mélange,
dans lequel l'espace fonctionnel (2.3) fait office d'espace de mélange et, dans le
même temps également, de réservoir tampon, dans lequel la machine de remplissage et
l'installation de mélange font partie intégrante d'une ligne de transvasement complète,
dans lequel l'addition dosée de l'au moins un composant supplémentaire liquide dans
le composant de base est effectuée en fonction de la quantité du produit mélangé prélevée
de l'espace de mélange de l'espace fonctionnel (2.3), et dans lequel l'addition dosée
de l'au moins un composant supplémentaire liquide dans l'espace de mélange de l'espace
fonctionnel (2.3) est effectuée en continu.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'au moins un composant de base est amené à l'espace de mélange de l'espace fonctionnel
(2.3) de manière commandée en volume et/ou en niveau de telle manière que le volume,
occupé par le composant de base et par l'au moins un composant supplémentaire, de
l'espace de mélange de l'espace fonctionnel (2.3) est constant et/ou que la quantité,
remplie ultérieurement dans l'espace de mélange de l'espace fonctionnel (2.3), de
l'au moins un composant de base est égale à la proportion de l'au moins un composant
de base dans le produit mélangé prélevé de l'espace de mélange de l'espace fonctionnel
(2.3).
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le remplissage ultérieur de l'au moins un composant de base est effectué par l'intermédiaire
d'une admission d'espace de mélange (2.2.2, 5), présentant un trop-plein (6), de l'espace
de mélange de l'espace fonctionnel (2.3).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit de mélange n'est pas soumis, après sa fabrication, à l'action d'un coussin
de gaz à base de CO2, dont la pression est plus élevée que la pression de saturation de CO2 dans le produit mélangé.