Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem ein in einem verflüssigtem Gas gelöstes Begasungsmittel zusammen mit dem verflüssigtem Gas verdampft wird, so dass es zum begasen einer Ware verwendet werden kann.

Zum Begasen von Waren, wie Obst, insbesondere Bananen, ist eine Vorrichtung bekannt, mit welcher ein Gemisch aus einem unter Duck verflüssigtem Medium, nämlich CO ₂ , und einem Begasungsmittel in druckfesten Flaschen bereitgestellt wird. Aus diesen Flaschen wird mittels eines Tauchrohres das darin befindliche Gemisch abgezogen, verdampft, über ein Druckminderungsventil geleitet und unter Zuführung von Druckluft verdünnt.

Im Labor funktioniert diese Vorrichtung einwandfrei. In der Praxis haben sich jedoch erhebliche Probleme eingestellt. Diese Vorrichtung wird in Obstplantagen eingesetzt, die sich oft in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit befinden. Hierdurch sind Teile der Vorrichtung erheblicher Korrosion ausgesetzt. Weiterhin ist die Stromversorgung sehr schwankend, weshalb elektrisch arbeitende Teile ihre Leistung nicht zuverlässig erbringen. Die von einem Kompressor angesaugte Luft zur Bereitstellung der Druckluft enthält viel Staub, Feuchtigkeit und Schmutz, was die Funktion der gesamten Vorrichtung weiterhin erheblich beeinträchtigt.

Das Gemisch in den Flaschen soll ein vorbestimmtes Volumenverhältnis des unter Druck verflüssigten Gases und des Begasungsmittels aufweisen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass das Verhältnis von unter Druck verflüssigtem Gas und Begasungsmittel, das von der Vorrichtung abgegeben wird, erheblich von dem in der Flasche abgefüllten Verhältnis der beiden Bestandteile des Gemisches abweichen kann. Es hat sich gezeigt, dass zunächst das Verhältnis von Begasungsmittel und unter Druck verflüssigtem Gas korrekt war, aber mit der Entnahme der Anteil an Begasungsmittel stetig zugenommen hat. Bei einem verbliebenen Befüllungsgrad von ca. 20% der Flasche war der Anteil an Begasungsmittel derart hoch, dass die weitere Begasung einer solchen Flasche abgebrochen wird und eine neue Flasche an die Begasungsvorrichtung angeschlossen wird. Daher war es bei der bekannten Vorrichtung lediglich möglich, 80% des Flascheninhaltes zu nutzen. Da das Begasungsmittel in der Regel ein starkes Gift ist, ist der restliche Flascheninhalt aufwändig und daher teuer zu entsorgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen zu schaffen, mit welchem die Begasung wesentlich effizienter erfolgen kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Begasen, das zuverlässiger als das oben beschriebene Verfahren und die oben beschriebene Vorrichtung ausgeführt werden kann.

Eine oder mehrere der oben angegebenen Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 6 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 oder mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft ein Verfahren zum Begasen, wobei ein Gemisch aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas verdampft wird, indem das in einem Vorratsbehälter unter Druck stehende Gemisch durch einen Verdampfer und ein Druckminderungsventil geleitet wird, so dass das Gemisch vollständig verdampft und der Dampf zum Begasen einer Ware zugeführt wird.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird das Gemisch im Vorratsbehälter derart temperiert, dass es ein überkritisches Fluid ist.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik, bei dem das Gemisch als Flüssigkeit im Vorratsbehälter vorgehalten wird, beim Entnehmen des Gemisches das Begasungsmittel destilliert wird, da aufgrund des wesentlich geringeren Siedepunktes des unter Druck verflüssigte Gas im Verhältnis zum Begasungsmittel das unter Druck verflüssigte Gas wesentlich stärker ausgast. Dies hat zur Folge, dass das Begasungsmittel in dem im Vorratsbehälter zurückbleibenden Gemisch zunehmend aufkonzentriert wird. Durch das Erwärmen des Gemisches im Vorratsbehälter derart, dass es ein überkritisches Fluid bildet, das auch als überkritischer Zustand bezeichnet wird, kann in dem Fluid nicht mehr zwischen Flüssigkeit und Gas unterschieden werden. Die Dichte des gasförmigen Zustandes und des flüssigen Zustandes des Mediums sind im überkritischen Fluid einander angenähert.

Hierdurch wird das Fluid in einem exakt vorgegebenen Verhältnis dem Vorratsbehälter entzogen. Es findet keine Anreicherung an Begasungsmittel statt. Hierdurch kann der Inhalt des Vorratsbehälters nahezu vollständig aufgebraucht werden, wobei immer das gewünschte Verhältnis zwischen Begasungsmittel und unter Druck verflüssigtem Gas vorhanden ist. Es ist nicht notwendig, beträchtliche Mengen des Begasungsmittel enthaltenden Gemisches zu entsorgen. Dies führt zu einer wesentlichen Effizienzsteigerung und Kostenreduktion.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dem verdampften Gemisch ein Verdünnungsgas, insbesondere Druckluft, hinzugefügt, um es zu Verdünnen und auf die zu begasende Ware zu zerstäuben, wobei das Verhältnis zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas mittels austauschbarer Blenden und/oder einstellbarer Druckminderungsventile einstellbar ist.

Hierdurch ist es möglich, das Verhältnis zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas zu variieren. Dies dient vor allem zum Einstellen des Begasungsvorganges auf unterschiedliche Anwendungen, wie zum Beispiel unterschiedliche Packungsgrößen der Ware oder unterschiedliche Waren. Mit der Veränderung des Verhältnisses zwischen dem Gemisch und dem Verdünnungsgas ist es jedoch auch möglich, Konzentrationsschwankungen des Begasungsmittels im Gemisch durch einen entsprechend angepassten Anteil an Verdünnungsgas auszugleichen, so dass im gesamten abgegebenen Begasungsstrom immer etwa der gleiche Anteil an Begasungsmittel enthalten ist.

Ein „unter Druck verflüssigtes Gas" ist ein Stoff, der unter Normalbedingungen (T=273,15 K und p=1 ,01325 bar) gasförmig ist und derart unter Druck gesetzt ist, dass er im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. Als unter Druck verflüssigtes Gas wird vorzugsweise CO ₂ verwendet.

Das Gemisch im Vorratsbehälter steht vorzugsweise unter einem Druck von 50 bar bis 110 bar. Es wird auf eine Temperatur von 35°C bis 40 ⁰ C temperiert. Wenn das Gemisch unter Hinzufügung von Druckluft als Verdünnungsgas zerstäubt wird, dann wird die Druckluft vorzugsweise aufbereitet, indem sie gefiltert und/oder die darin enthaltene Feuchtigkeit abgeschieden wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Begasen nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst

- einen Vorratsbehälter zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas, - eine Begasungsleitung zum Abziehen des Gemisches aus dem

Vorratsbehälter,

- ein in der Begasungsleitung angeordneten Verdampfer und ein Druckminderungsventil, um das Gemisches zu Verdampfen und den Druck zu vermindern, und - eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des im Vorratsbehälter befindlichen Gemisches derart, dass es ein überkritisches Fluid ist.

Eine Vorrichtung zum Begasen gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst - einen Vorratsbehälter zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden

Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem

Gas,

- eine Begasungsleitung zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter, - ein in der Begasungsleitung angeordneter Verdampfer und ein

Druckminderungsventil, um das Gemisches zu verdampfen und den Druck zu vermindern,

- eine Druckluftleitung zum Zuführen von Verdünnungsgas, um das verdampfte Gemisch unter Zugabe von Verdünnungsgas zu verdünnen, und - zumindest in der Begasungsleitung und/oder in der Verdünnungsgasleitung eine austauschbare Blende und/oder ein einstellbares Druckminderungsventil zum Einstellen des Verhältnisses zwischen dem Verdünnungsgas und dem Gemisch.

Vorzugsweise werden der erste und der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung kombiniert angewandt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise ein Ausgangsventil zum Steuern der Ausgabe des verdampften Gemisches auf, wobei das Ausgangsventil pneumatisch gesteuert ist.

Das pneumatisch gesteuerte Ausgangsventil kann mit einer

Zeitverzögerungseinrichtung derart versehen sein, dass bei einem Ansteuern des Ausgangsventils dieses eine vorbestimmte Zeitdauer offen gehalten wird.

Der Vorratsbehälter ist vorzugsweise eine Druckflasche, in welcher das unter Druck stehende Gemisch von einer Abfüllstation zur Begasungsvorrichtung transportiert werden kann. Die Temperiereinrichtung ist beispielsweise eine um die Druckflasche schmiegbare Heizmatte.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, andere druckstabile Vorratsbehälter vorzusehen, die mit einer externen oder internen Temperiereinrichtung versehen sein können. Geeignete externe Temperiereinrichtungen sind zum Beispiel ein Wasserbad, ein Heizstrahler und sonstige Radiatoren. Die Temperiereinrichtung kann auch unmittelbar in den Vorratsbehälter integriert sein, beispielsweise in Form von elektrischen Heizdrähten, die auf der Außen- oder Innenseite der Wandungen des Vorratsbehälters angeordnet sind, oder Heizrohre, die von einem Heizmedium durchströmt werden.

Vorzugsweise sind alle wesentlichen mit dem Gemisch und gegebenenfalls mit dem Verdünnungsgas bzw. der Druckluft in Berührung kommende Teile aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet. Dies gilt insbesondere für Membrane von Ventilen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der einzigen Figur gezeigten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.

Die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung 1 umfasst einen Vorratsbehälter 2 zum Aufnehmen von einem unter Druck stehenden Gemisches aus einem Begasungsmittel und einem unter Druck verflüssigtem Gas, eine Begasungsleitung 3 zum Abziehen des Gemisches aus dem Vorratsbehälter 2 und einen in der Begasungsleitung angeordneten Verdampfer 12 und ein Druckminderungsventil 4, um den Druck des Gemisches zu vermindern.

Im Vorratsbehälter 2 ist ein Tauchrohr 5 vorgesehen, das sich von außerhalb des Vorratsbehälters 2 bis in einen Bereich knapp oberhalb einer Bodenwandung des Vorratsbehälters 2 erstreckt. An dem am Vorratsbehälter 2 vorstehenden freien Ende des Tauchrohres ist ein Schließventil 6 und ein Kupplungselement 7 zum Verbinden des Tauchrohres 5 mit der Begasungsleitung 3 angeordnet. Von der Begasungsleitung 3 zweigen eine erste Zweigleitung 8 und eine zweite Zweigleitung 9 ab, wobei in der ersten Zweigleitung 8 ein Überdruckventil 10 angeordnet ist, das verhindert, dass sich in der Begasungsleitung ein Überdruck von zum Beispiel mehr als 100 bar aufbauen kann. In der zweiten Zweigleitung ist ein weiteres Schließventil 11 angeordnet, mit dem kontrolliert der Inhalt des Vorratsbehälters abgelassen werden kann bzw. das Leitungssystem gespült werden kann.

In der Begasungsleitung 3 befindet sich der Verdampfer 12 in Strömungsrichtung 13 vor dem Druckminderungsventil 4. Der Verdampfer 12 ist mit einer Heizeinrichtung versehen, die das Fluid auf eine Temperatur von z.B. 60 ⁰ C bis 90. ⁰ C erwärmt. Diese Heizeinrichtung ist selbstregelnd ausgebildet. Das Erwärmen des Fluids ist notwendig, um bei der am Druckminderungsventil 4 auszuführenden

Druckverminderung ein Kondensieren des Fluides sicher zu vermeiden. Am Verdampfer wird das Fluid volständig verdampft, bevor es dem Druckminderungsventil 4 zugeführt wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Druckverminderung auf 5,8 bar. Dem Druckminderungsventil 4 ist in Strömungsrichtung 13 ein Rückschlagventil 14 nachgeschaltet, mit dem eine Strömung entgegen der Strömungsrichtung 13 verhindert wird.

Auf das Rückschlagventil 14 folgt in der Begasungsleitung 3 eine Blende. Diese Blende ist eine Scheibe mit einer Öffnung mit vorbestimmten Durchmesser. Die Blende 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist eine Öffnung mit einem Durchmesser von 1 ,0 mm auf. Die Blende 15 ist austauschbar, so dass auch eine Blende mit einem anderen Durchmesser einsetzbar ist. Die Menge des die Blende 15 durchströmenden Fluids wird im Wesentlichen durch den vom Druckminderungsventil 4 eingestellten Druck und der Größe der Durchgangsöffnung der Blende 15 bestimmt. So kann durch Verändern des Druckes und/oder der Durchgangsöffnung der Blende das Strömungsvolumen an Fluid verändert werden.

Von einem Kompressor 16 führt eine Druckluftleitung 17 zu einem Kreuzungspunkt 18, an dem die Druckluftleitung 17 und die Begasungsleitung 3 zusammenführen und in eine Begasungsmittelabgabeleitung 19 übergehen. In der Druckluftleitung 17 sind zwischen dem Kompressor 16 und der Kreuzungsstelle 18 ein Feuchtigkeits- abscheider 20, eine Filtereinrichtung 21 , ein Druckminderungsventil 22, ein Rückschlagventil 23 und eine austauschbare Blende 24 angeordnet.

Mit dem Feuchtigkeitsabscheider 20 wird der Druckluft Feuchtigkeit entzogen.

Die Filtereinrichtung 21 weist einen Filter zum Filtern von Staub und Schmutz aus der Druckluft auf. Dies erlaubt das Betreiben dieser Vorrichtung auch in einer staubigen, schmutzigen Umgebung, wie sie auf Obstplantagen üblich ist.

Das Druckminderungsventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist derart eingestellt, dass auf der Ausgangsseite des Druckminderungsventils 22 ein Druck von 4,16 bar besteht.

Die Blende 24 dieses Ausführungsbeispiels weist eine Durchgangsöffnung mit einem Durchmesser von 2,0 mm auf.

Die von den Druckminderungsventilen 4, 22 festgelegten Drücke und die Durchgangsöffnungen der beiden Blenden 15, 24 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart eingestellt, dass der Anteil des Gemisches am Gesamtstrom 20 Vol.-% und der Anteil an Druckluft am Gesamtstrom 80 Vol.-% beträgt.

In der Begasungsmittelabgabeleitung 19 befindet sich ein pneumatisch angesteuertes Ausgangsventil 25. Eine Steuerleitung 26 zweigt von der Druckluftleitung 17 im Bereich zwischen der Filtereinrichtung 21 und dem Druckminderungsventil 22 ab und führt zum Ausgangsventil 26. In dieser pneumatischen Steuerleitung ist ein Fußtaster 27, eine Zeitverzögerungseinrichtung 28 und ein Ansteuerventil 29 angeordnet. Das Ansteuerventil 29 befindet sich in der Steuerleitung 26 vor einem Steuereingang des Ausgangsventils 25. Die Zeitverzögerungseinrichtung 28 ist mit dem Fußtaster 27 und mit einem

Steuereingang des Ansteuerventils 29 derart verbunden, dass bei Betätigung des Fußtasters eine vorbestimmte Zeitdauer der Steuereingang des Ansteuerventils 29 derart angesteuert wird, dass das Ansteuerventil offen gehalten wird, wodurch über die Steuerleitung 26 ein Steuerdruck an den Steuereingang des Ausgangsventils 25 angelegt wird. Hierdurch wird das Ausgangsventil um die von der Zeitverzögerungseinrichtung verzögerte Zeitdauer offen gehalten. Durch ein einmaliges Betätigen des Fußtasters 27 wird somit eine vorbestimmte Zeitdauer unter Abgabe einer bestimmten Menge an Begasungsmedium vom Ausgangsventil 25 durchgelassen. Dem Ausgangsventil 25 ist eine Zerstäuberdüse 30 nachgeordnet, aus dem das Begasungsmedium mit einem Druck von 1 ,1 bar und im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Menge von 200 l/min austritt.

Der Vorratsbehälter 2 ist erfindungsgemäß mit einer Temperiereinrichtung 31 versehen, die das im Vorratsbehälter 2 enthaltene Gemisch aus einem unter Druck verflüssigten Gas und einem Begasungsmittel auf einer Temperatur hält, so dass dieses Gemisch ein überkritisches Fluid bildet. In einem überkritischen Fluid können die Aggregatzustände flüssig und gasförmig nicht mehr unterschieden werden. Hierdurch wird verhindert, dass das bei wesentlich niedriger Temperatur als das Begasungsmittel siedende verflüssigte Gas nicht in eine Gasphase übertritt und sich vom Gemisch trennt, wodurch sich im Gemisch das Begasungsmittel anreichern würde.

Ist das kryogene Medium CO ₂ (Siedepunkt -78°C), und das Begasungsmittel ETF (Siedepunkt von +54°C) in einem Verhältnis von 16,7 Gew.% ETF in CO ₂ , dann wird bei einem Druck von 50 bis 100 bar und einer Temperatur von 35°C bis 40 ⁰ C das Gemisch zu einem überkritischen Fluid.

In diesem Gemisch wird unter Druck verflüssigtes Gas dem Begasungsmittel zugemischt, da dieses verflüssigte Gas bei ausreichender Erwärmung mittels der

Heizeinrichtung 12 rückstandsfrei vergast. Weiterhin erhöht die Verwendung von CO ₂ die Wirksamkeit des Begasungsmittels, da Insekten durch den erhöhten CO ₂ -Anteil zu einer verstärkten Atmung angeregt werden und damit die Aufnahme des Begasungsmittels verbessert wird. Zudem ist CO ₂ sehr inert, so dass das Gemisch in dem Vorratsbehälter 2, der in der Regel eine Druckflasche ist, lange bei Raumtemperatur lagerfähig ist.

Diese Vorrichtung wird derart eingesetzt, dass Waren, insbesondere Obst beim Verpacken in gasdichten Transportgebinden mit der Mischung aus dem Gasgemisch und der Druckluft begast werden, wobei durch einmaliges Betätigen des Fußtasters 27 eine vorbestimmte Menge an Begasungsmittel zugeführt wird. Nach dem Zuführen des Begasungsmittels wird das Gebinde verschlossen.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei einem Druck von 5,8 bar in der Begasungsleitung 3 und einer Blende mit einem Durchgangsmesser von 1 ,0 mm in der Begasungsleitung 3 und einem Druck von 4,16 bar in der Druckluftleitung 17 und einer Blende mit einem Durchmesser von 2,0 mm in der Druckluftleitung 17 ein Verhältnis zwischen Gemisch und Druckluft von 20 Vol.-% zu 80 Vol.-% erzielt, wobei sich ein Gesamtfluss von 200 l/min einstellt. In der nachfolgenden Tabelle sind der Anteil des Gemisches in Vol.-%, der Durchmesser der Blende I in mm, der Anteil der Druckluft in Vol.-%, der Durchmesser der Blende Il in mm und der gesamte Fluss in l/min für einen Druck von 6 bar sowohl in der Begasungsleitung 3 als auch in der Druckluftleitung 17 aufgeführt.

Anhand dieser Tabelle kann man erkennen, dass der Anteil des Gemisches durch Verändern der Durchgangsöffnung der Blende stark variiert werden kann. Gleichermaßen kann man das Verhältnis des Gemisches zur Druckluft durch Verändern des Druckes in der Begasungsleitung 3 und in der Druckluftleitung 17 einstellen. Bezuqszeichenliste

Begasungsvorrichtung 17 Druckluftleitung

Vorratsbehälter 18 Kreuzungsstelle

Begasungsleitung 19 Begasungsmittelabgabeleitung

Druckminderungsventil 20 Feuchtigkeitsabscheider

Tau ch röhr 21 Filtereinrichtung

Schließventil 22 Druckminderungsventil

Kupplungselement 23 Rückschlagventil

Erste Zweigleitung 24 Blende

Zweite Zweigleitung 25 Ausgangsventil

Überdruckventil 26 Steuerleitung

Schließventil 27 Fußtaster

Verdampfer 28 Zeitverzögerungseinrichtung

Strömungsrichtung 29 Ansteuerventil

Rückschlagventil 30 Zerstäuberdüse

Blende 31 Temperiereinrichtung

Kompressor