EGGLER, Thomas (Weissensteinweg 1, Rothrist, CH-4852, CH)
CADEO, Angelo (Hottigergasse 20, Oftringen, CH-4665, CH)
EGGLER, Thomas (Weissensteinweg 1, Rothrist, CH-4852, CH)
| Patentansprüche 1. Anlage (30) zur kontinuierlichen Herstellung eines aus mindestens zwei flüssigen, pumpfähigen Komponenten (kl, k2) bestehendem Flüssigkeitsprodukts (P) , mit einem ersten und einem zweiten Speicherbehälter (Ia, Ib) für jede Komponente (kl, k2) und einem jeweils dem ersten und dem zweiten Speicherbehälter (Ia, Ib) zugeordneten ersten bzw. zweiten Mengenstromregelkreis (2a, 2b) zur Einstellung eines Soll-Mengenstroms der Komponente (kl, k2 ) , wobei eine erste und eine zweite Fördereinrichtung (3a, 3b) die Komponente, (kl, k2) aus dem jewei- ligen Speicherbehälter (Ia, Ib) in den jeweiligen Mengenstromregelkreis (2a, 2b) pumpt, und nacheinander in Förderrichtung (F) der Komponente (kl, k2) ein erster bzw. ein zweiter Durchflussmesser (4a, 4b) zur Messung eines Ist-Mengenstroms der Komponente (kl, k2) und ein erstes bzw. ein zweites Regelventil (5a, 5b) zur Einstellung des Ist-Mengenstroms nachgeschaltet sind, wobei für jeden Mengenstromregelkreis (2a, 2b) ein erste bzw. eine zweite Weichenanordnung (14a, 14b) vorgesehen ist, welche einerseits bei einer Abweichung des Ist-Mengenstroms vom je- weiligen Soll-Mengenstrom die Komponente (kl, k2) in den jeweiligen Speicherbehälter (Ia, Ib) zurückführt und andererseits bei einer Übereinstimmung des Ist-Mengenstroms mit dem jeweiligen Soll-Mengenstrom die Komponente (kl, k2) in eine erste Leitung (9a) an deren ersten Ende (24a) einspeist, welche erste Leitung (9a) mit einer zweiten Leitung (9b) zur Einspeisung von Kohlendioxid verbunden und an einem zweiten Ende (24b) an einem Abfüllbehälter (Ic) angeschlossen ist, wobei die erste Leitung (9a) das mit Kohlendioxid versetzte Flüssigkeitsprodukt (P) in den Abfüllbehälter (Ic) einspeist, aus welchem Abfüllbehälter (Ic) nicht-kontinuierlich Mengen des Flüssigkeitsprodukts (P) über eine Abfüllleitung (22) entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherbehälter (Ia, Ib) und der Abfüllbehälter (Ic) als Druckbehälter ausgebildet sind und miteinander ■ mittels mindestens einer Druckausgleichsleitung (1) zur Herstellung eines Druckausgleichs zwischen den Speicherbehältern (Ia, Ib) und dem Abfüllbehälter (Ic) verbunden sind und zusammen mit der Druckausgleichsleitung (1) ein Druckausgleichsystem bilden. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet:, dass eine Abflussleitung (9d) zur Abführung einer Menge des Flüssigkeitsprodukts (P) aus dem Abfüllbehälter (Ic) das erste Ende (24a) der ersten Leitung mit dem Abfüllbehälter (Ic), insbesondere einem Bodenbereich des Abfüllbehälters (Ic) verbindet, wobei die erste Lei- tung (9a) und die Abflussleitung (9d) einen Zirkulationskreislauf (8) des Flüssigkeitsprodukts (P) bilden. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kohlendioxidspeicher (Id) an der zweiten Leitung (9b) angeschlossen ist, wobei die zweite Leitung (9b) einen dritten Durchflussmesser (4c) und ein drittes Regelventil (5c) zur Steuerung der in die erste Leitung (9a) eingespeisten Kohlendioxid-Durchflussmenge umfasst . 4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Zirkulationskreislauf (8) eine dritte Fördereinrichtung (17) angeordnet ist, welche derart ausgestaltet ist, dass sie das im Zirkulationskreislauf (8) befindliche Flüssigkeitsprodukt (P) in ein Mischelement (16), insbesondere in ein statisches Misch- element, und weiter, bei einer geöffneten Stellung eines in Förderrichtung (F) hinter dem Mischelement (16) angeordneten ersten Umschaltventils (10) , in den Abfüllbehälter (Ic) leitet. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Zirkulationskreislauf (8) ein in der ersten Leitung (9a) geschaltetes, insbesondere zwischen der dritten Fördereinrichtung (17) und dem Mischelement (16) geschaltetes, Kühlelement (15) zum Kühlen des Flüssigkeitsprodukts (P) vorgesehen ist. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet:, dass die zweite Leitung (9b) zwischen der drit- ten Fördereinrichtung (17) und dem Kühlelement (15) an der ersten Leitung (9a) angeschlossen ist. 7. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet:, dass der Kohlendioxidspeicher (Id) mittels einer mit einem dritten Umschaltventil (20) versehenen vierten Leitung (9e) mit dem Druckausgleichsystem verbunden ist, wobei die vierte Leitung (9e) derart ausgestaltet ist, dass sie in einem geöffneten Zustand des dritten Umschaltventils (20) Kohlendioxid in das Druckausgleichsystem leitet. 8. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasbehälter (18) mittels einer mit einem zweiten Umschaltventil (19) versehenen dritten Leitung (9c) mit dem Druckausgleichsystem verbunden ist, wobei die dritte Leitung (9c) der- art ausgestaltet ist, dass sie in einem geöffneten Zustand des zweiten Umschaltventils (19) im Gasbehälter (18) befindliches Gas in das Druckausgleichsystem leitet. 9. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllbehälter (Ic) ein viertes Umschaltventil (12), insbesondere ein Überdruckventil, zu einer Druckreduzierung in seinem Inneren aufweist. 10. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllbehälter (Ic) einen Kontrollkreislauf (11) zur Messung einer Dichte und/oder einer Temperatur und/oder eines Kohlendioxid- Gehalts des Flüssigkeitsprodukts (P) aufweist. 11. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllbehälter (Ic) und/oder der erste Speicherbehälter (Ia) und/oder der zweite Speicherbehälter (Ib) ein Flüssigkeitsstand- messgerät (21) aufweist. 12. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines aus mindestens zwei Komponenten (kl, k2) und Kohlendioxid bestehendem Flüssigkeitsprodukts (P) , unter Verwendung einer erfindungsgemässen Anlage (30) nach ei- nem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Anlage (30) ein kontinuierlicher Druckausgleich zwischen den Speicherbehältern (Ia, Ib) und dem Abfüllbehälter (Ic) mittels der Druckausgleichs- leitung (1) vorgenommen wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das dritte Regelventil (5c) eine Durchflussmenge des Kohlendioxids in den Zirkulations¬ kreislauf (8) derart % eingestellt wird, dass das Flüssig- keitsprodukt (P) einen Kohlendioxid-Sollwert beibehält. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitsstand in den Speicherbehältern (Ia, Ib) und im Abfüllbehälter (Ic) im Wesentlichen konstant gehalten wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im Druckausgleichsystem durch ein Öffnen des dritten Umschaltventils (20) erhöht wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zirkulation des Flüssigkeitsprodukts (P) im Zirkulationskreislauf (8) mittels der dritten Fördereinrichtung (17) konstant gehalten wird. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsprodukt (P) mittels des Kühlelements (15) auf eine Soll- Temperatur gehalten wird. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsprodukt (P) mittels des Mischelements (16) durchgemischt wird. |
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung eines aus mindestens einer, ins- besondere mindestens zwei flüssigen, pumpfähigen Komponenten bestehendem Flüssigkeitsprodukts, mit einem ersten und einem zweiten Speicherbehälter für jede Komponente und einem jeweils dem ersten und dem zweiten Speicherbehälter zugeordneten ersten bzw. zweiten Mengenstromregel- kreis zur Einstellung eines Soll-Mengenstroms der Komponente, und ein Verfahren zum Betreiben der Anlage, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von Flüssigkeitsprodukten sind Vorrichtungen und Verfahren bekannt, welche Lösungen zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehen ¬ den Flüssigkeitsprodukts bieten. Zu den Aufgaben solcher Anlagen bzw. Verfahren gehören die Bereitstellung der Komponenten, das Mischen dieser Komponenten und die Zu ¬ führung des gemischten Flüssigkeitsprodukts an Weiterverarbeitungsanlagen. Typischerweise ist ein Weiterverarbeitungsschritt das Abfüllen des Flüssigkeitsprodukts in da- für vorgesehene Behälter. Beispielsweise werden in der
Lebensmittelindustrie mit Hilfe solcher Anlagen verschie ¬ denste Erfrischungsgetränke, milchhaltige Produkte, etc. gemischt .
Zusätzlich zu der Bereitstellung eines Ge- tränks, das z.B. aus einem Sirupkonzentrat und Wasser besteht, ist es in vielen Fällen eine Anforderung, das Getränk zusätzlich mit Kohlendioxid zu versetzen, wie z.B. ® ®
Coca Cola , Pepsi Cola usw. Eine weitere Anforderung ist die Möglichkeit, unterschiedliche Flüssigkeitsprodukte gleichzeitig in der gleichen Anlage herzustellen.
Um diesen Anforderungen zu genügen, müssen die Anlagen zur Herstellung der Flüssigkeitsprodukte möglichst flexibel konzipiert sein.
Aus der Patentanmeldung WO 99/48387 ist es nun bekannt, ein Lebensmittelgemisch aus mindestens zwei unterschiedlichen Gemischkomponenten herzustellen. Dabei werden solche Gemischkomponenten, die für mehrere Lebensmittelgemische verwendet werden, in einem einzigen Anlageteil gelagert und aus diesem für die Vorbereitung der gewünschten Lebensmittelgemische bereitgestellt. Durch die Versorgung mehrerer Produktionslinien mit der gemein- samen Komponente wird eine Einsparung von Lagerbehältern, Mess- und Regeleinrichtungen und Rohrleitungen erreicht.
Bei der Patentanmeldung EP 0334213 A wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines fliess- fähigen Gemisches offenbart, bei dem die Komponenten des herzustellenden Gemisches jeweils solange in einem ge ¬ schlossenen Kreislauf in ihren Lagerbehältern zurückgeführt werden, bis ein Soll-Mengenstrom jeder Komponente erreicht ist, worauf die Komponenten gemischt werden können, ohne einen Stabilisierungsvorgang eines Regelkreises des Gemisches abwarten zu müssen. Der Vorteil der genannten Lösung besteht darin, dass das Gemisch, im Gegensatz zu anderen, den Stabilisierungsvorgang durchlaufenden Anlagen, bei welchen während dieses Vorgangs das Gemisch entsorgt werden muss, sofort nach einer Umschaltung vom Rückführ- in den Mischbetrieb eine vorgeschriebene Güte hat und somit kein Stabilisierungsvorgang notwendig ist.
Bei der Zugabe von Kohlendioxid wird das z.B. durch die obengenannte Methode hergestellte Gemisch in einem Zwischenbehälter gesammelt, weitergeleitet und mit Kohlendioxid versetzt. Danach wird das fertige Flüssigkeitsprodukt in einen Abfüllbehälter eingeleitet, woraus es zur Abfüllung entnommen und an eine Abfüllvorrichtung weitergeleitet wird.
Abfüllvorrichtungen sind dem Stop-Go Prinzip unterworfen, d.h. es werden nicht kontinuierlich, unter- schiedliche Mengen des Flüssigkeitsprodukts entnommen. Der Stop-Go Betrieb ergibt sich aufgrund von Fehlverhalten anderer Anlageteile, wie z.B. Füller, Etikettiermaschine, etc. der Herstellungskette. Die Anlage zur Bereitstellung des Flüssigkeitsprodukts muss deshalb in der Lage sein, bei beliebigen zu entnehmenden Flüssigkeitsmengen über einen beliebigen Zeitraum das mit Kohlendioxid versetzte Gemisch bereitstellen.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage bereitzustellen, mit der eine stabilere Jus ¬ tierung des Regelkreises des Gemisches erreicht werden kann, bei der Mischung von Flüssigkeitskomponenten unter Zugabe von Kohlendioxid Kosten reduziert werden können und eine Wartung der Anlage vereinfacht wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Speicherbehälter und der Abfüllbehälter als Druckbehälter ausgebildet sind und miteinander mittels mindestens einer Druckausgleichsleitung zur Herstellung eines Druckausgleichs zwischen den Speicherbehältern und dem Abfüllbehälter verbunden sind. Die Speicherbehälter und der Abfüllbehälter bilden zusammen mit der Druckausgleichsleitung ein Druckausgleichsystem.
Weiterhin wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines aus mindestens zwei Komponenten und Kohlendioxid bestehenden Flüssigkeitsprodukts, unter Verwendung der erfindungsgemässen Anlage, beansprucht. Im Betrieb der Anlage wird ein kontinuierlicher Druckaus- gleich zwischen den Speicherbehältern und dem Abfüllbehälter mittels der Druckausgleichsleitung vorgenommen.
Anspruchsgemäss werden also eine Anlage und ein Verfahren mit einer Druckausgleichsfunktion zwischen den Speicherbehältern und dem Abfüllbehälter bereitgestellt. Dadurch wird der konventionelle Lösungsweg verlassen, welcher auf der Verwendung von unter atmosphärischem Druck stehenden Speicher- und Zwischenbehältern, und unter erhöhtem Druck stehenden Abfüllbehältern ba- siert, bei welchem Lösungsweg hohe Druckunterschiede zwischen dem Zwischen- und dem Abfüllbehälter entstehen. Beispielsweise beträgt bei bekannten Lösungen der Druckunterschied zwischen dem Zwischenbehälter und dem Abfüllbehälter bis zu 7 bar. Bei der vorliegenden Lösung wird die Regelung der Flüssigkeitsmenge aufgrund eines im Wesentlichen gleichen Drucks zwischen den Speicherbehältern und dem Abfüllbehälter einfacher. Insbesondere aufgrund des Stop-Go Betriebs der Abfüllvorrichtung entstehende grosse Druckschwankungen zwischen dem Abfüllbehälter und den Flüssigkeit zuführenden Leitungen/Bereiche werden mittels der erfindungsgemässen Anlage bei Betrieb mit dem erfindungsgemässen Verfahren im Wesentlichen eliminiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Figur zeigt einen Schaltplan der erfin- dungsgemässen Anlage mit dazugehörigen Komponenten und ihre Verbindungen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den anhand der Figur nachfolgend dargestellten Ausfüh- rungsbeispielen.
Die Figur zeigt einen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage 30 mit dazugehörigen Bestandteilen und ihren Verbindungen. Zwei Flüssigkeitskomponenten kl, k2 werden über eine erste und eine zweite Versorgungsleitung 26a, 26b jeweils in einen Speicherbehälter Ia, Ib eingespeist. Die Komponen- ten können z.B. ein aus 60% Zucker und 40% Fruchtsaft bestehender Sirup und Wasser sein, wobei das Gemisch beispielsweise aus 20% Sirup und 80% Wasser besteht. Die Menge der Komponenten wird in Abhängigkeit von einem Flüssigkeitsstand in den Speicherbehältern Ia, Ib mittels jeweils eines ersten und eines zweiten Versorgungsumschaltventils 27a, 27b reguliert. Dabei wird der Flüssigkeitsstand mittels jeweils eines Flüssigkeitsstandmessge- räts 21 ermittelt.
. Ein Kohlendioxidspeicher Id sorgt für eine Versetzen des aus einem Gemisch der ersten und zweiten Komponente kl, k2 bestehendem Flüssigkeitsprodukts P mit Kohlendioxid. Das mit Kohlendioxid versetzte Flüssigkeitsprodukt P wird in einem Abfüllbehälter Ic gelagert, der auch mit einem Flüssigkeitsstandmessgerät 21 ausge- rüstet ist. Optional ist nur eine Kombination von Abfüll- und Speicherbehälter oder lediglich ein einzelner Behälter mit dem Flüssigkeitsstandmessgerät 21 ausgerüstet.
Die Speicherbehälter Ia, Ib sind mit dem Abfüllbehälter Ic über eine Druckausgleichleitung 1 verbun- den. Vorteilhafterweise sorgt die Druckausgleichsleitung 1 für einen gleichen Druck in allen Behältern. Dieser Druck beträgt zwischen 1 und 10 bar und ist typischerweise 6 bar. Die Speicherbehälter Ia, Ib, der Abfüllbehälter Ic und die Druckausgangsleitung 1 bilden somit ein Druck- ausgleichsystem. Um Druckausgleichvorgänge auf ein Minimum zu reduzieren wird der Flüssigkeitsstand in den Speicherbehältern Ia, Ib und im Abfüllbehälter Ic im Wesentlichen konstant gehalten. Würde beispielsweise eine grosse Menge der Komponente kl aus dem ersten Speicherbehäl- ter Ia entnommen, ohne über die Versorgungsleitung 27a die Komponente kl nachzufüllen, so entstünde infolge einer Vergrösserung des Gasraums und einer Änderung der Flüssigkeitshöhe ein Ungleichgewicht wie ein Unterdruck im Speicherbehälter Ia, der über die Druckausgangsleitung kompensiert werden müsste. Dies hätte zu Folge, dass der Druck im zweiten Speicherbehälter Ib und im Abfüllbehäl- ter Ic sinken würde. Da das Flüssigkeitsprodukt P mit Kohlendioxid versetzt ist, bestünde die Gefahr, dass durch den niedrigeren Druck im Abfüllbehälter Ic Kohlendioxid aus dem Flüssigkeitsprodukt P in die Atmosphäre des Abfüllbehälters Ic entweichen würde, so dass das Flüssigkeitsprodukt P nicht mehr eine geforderte Güte hätte. Daher werden Druckschwankungen, welche mit Flüssigkeitsentnahme aus den Speicherbehältern Ia, Ib und/oder dem Abfüllbehälter Ic einhergehen, durch die Druckausgleichsvorgänge auf im Wesentlichen höchstens +/- 0,2 bar begrenzt. Durch den im Wesentlichen konstanten Flüssigkeitsspiegel in allen Behältern wird also ein Druckabfall bzw. eine Druckerhöhung minimiert und ein Beitrag zu einer hohen Qualität des Flüssigkeitsprodukts P geleistet. Eine weitere Möglichkeit den Druckabfall zu vermeiden bietet eine bevorzugte Ausführungsform der er- findungsgemässen Anlage 30, bei der der Kohlendioxidspeicher Id mittels einer mit einem dritten Umschaltventil 20 versehenen vierten Leitung 9e mit dem Druckausgleichsys- tem verbunden ist, wobei die vierte Leitung 9e derart ausgestaltet ist, dass sie in einem geöffneten Zustand des dritten Umschaltventils 20 Kohlendioxid in das Druckausgleichsystem leitet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage 30 wird dem Druckabfall durch die Zuführung von Gas aus einem zusätzlichen Gasbehälter 18, welcher mittels einer mit einem zweiten Umschaltventil 19 versehenen dritten Leitung 9c mit dem Druckausgleichsystem verbunden ist, in das Druckaus- gleichsystem, entgegengewirkt. Das Gas wird durch die dritte Leitung 9c dann eingespeist, wenn das zweite Umschaltventil 19 in einem geöffneten Zustand ist. Diese Variante bietet eine kostengünstige Art der Druckregulierung mittels eines anderen, z.B. billigeren Gases wie Luft.
Im umgekehrten Fall, also bei einer Drucker- höhung im Druckausgleichsystem, sorgt ein dem Abfüllbehälter Ic zugeordnetes viertes Umschaltventil 12, insbesondere ein Überdruckventil, zu einer Druckreduzierung im Inneren des Druckausgleichsystems. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage 30 ist das vierte Umschaltventil 12 derart ausgestaltet, dass es einerseits zur Druckreduzierung und andererseits zur Entlüftung des Druckausgleichsystems dient.
Druckdaten werden mittels eines Drucksensors 13 gesammelt, welcher im Druckausgleichsystem angeordnet und vorzugsweise dem Abfüllbehälter Ic zugeordnet ist, und welcher einen auftretenden Gasdruck in Inneren des Druckausgleichsystems misst.
Im Folgenden wird die Herstellung des Flüssigkeitsprodukts P unter den bereits erläuterten Druck- Voraussetzungen, beschrieben.
Jeder der Speicherbehälter Ia, Ib ist mit einem ersten bzw. einem zweiten Mengenregelstromkreis 2a, 2b, insbesondere nach der in der Patentanmeldung EP 0334213 A detailliert offenbarten Art, verbunden. Die Mengenregelstromkreise 2a, 2b sind in der Figur durch die gepunkteten Linien dargestellt. Sie umfassen eine erste und eine zweite Fördereinrichtung 3a, 3b, vorzugsweise eine Flüssigkeitspumpe, welche die erste bzw. die zweite Komponente kl, k2 aus dem jeweiligen Speicherbehälter Ia, Ib in den jeweiligen Mengenregelstromkreis 2a, 2b fördert. Weiterhin umfassen die Mengenregelstromkreise 2a, 2b nacheinander in Förderrichtung F der Komponenten kl, k2 einen ersten bzw. einen zweiten Durchflussmesser 4a, 4b zur Messung eines Ist-Mengenstroms der Komponenten kl, k2 und ein erstes bzw. ein zweites Regelventil 5a, 5b zur Einstellung des Ist-Mengenstroms. Für jeden Mengenstrom- regelkreis 2a, 2b ist weiterhin eine erste bzw. eine zweite Weichenanordnung 14a, 14b vorgesehen, welche einerseits bei einer Abweichung des Ist-Mengenstroms vom jeweiligen Soll-Mengenstrom die Komponenten kl, k2 in den jeweiligen Speicherbehälter Ia, Ib zurückführen und ande- rerseits bei einer Übereinstimmung des Ist-Mengenstroms mit dem jeweiligen Soll-Mengenstrom die Komponenten kl, k2 in eine erste Leitung 9a, an deren ersten Ende 24a, einspeist. In der beschriebenen Ausführungsform fällt das erste Ende 24a der ersten Leitung 9a mit einem Anschluss- punkt 28b des zweiten Mengenregelstromkreises 2b an die erste Leitung 9a zusammen. Das erste Mengenregelstrom- kreis 2a wird an einer Stelle 28a im Verlauf der ersten Leitung 9a angeschlossen. In einer hier nicht dargestell- vt.en Ausführungsform fallen Anschlüsse 28a, 28b beider Mengenregelstromkreise 2a, 2b mit dem ersten Ende 24a der ersten Leitung 9a zusammen.
Die Weichenanordnungen 14a, 14b der beiden Mengenregelstromkreise 2a, 2b umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage 30 je- weils ein erstes und ein zweites Rückflussumschaltventil 6a, 6b und ein erstes und ein zweites Zuführungsumschaltventil 7a, 7b. Die Funktionsweise der Weichenanordnungen 14a, 14b wird anhand der ersten Weichenanordnung 14a erläutert. Im Falle, dass der Ist-Mengenstrom der ersten Komponente kl vom Soll-Mengenstrom abweicht, wird das erste Zuführungsumschaltventil 7a geschlossen und das erste Rückflussumschaltventil 6a geöffnet. Dadurch wird die Komponente kl zurück in den ersten Mengenregelstrom- kreis 2a geleitet und weiter zurück in den ersten Spei- cherbehälter Ia. Im Falle, dass der Ist-Mengenstrom der ersten Komponente kl mit dem Soll-Mengenstrom übereinstimmt, wird das erste Zuführungsumschaltventil 7a geöffnet und das erste Rückflussumschaltventil 6a geschlossen. Dadurch wird die erste Komponente kl in die erste Leitung 9a geleitet, jedoch erst dann, wenn auch der Ist-Mengenstrom der zweiten Komponente k2 mit ihrem Soll-Mengenstrom übereinstimmt. Mit anderen Worten werden alle Kom- ponenten kl, k2 erst dann der ersten Leitung 9a zugeführt, wenn jede Komponente kl, k2 ihren Soll-Mengenstrom erreicht hat. Vorzugsweise bewirkt diese Art der Zuleitung ein sofortiges Erreichen einer geforderten Konzent- ration der Komponenten kl, k2 im Flϋssigkeitsprodukt P, sobald der Mischbetrieb aufgenommen ist. Dadurch erübrigt sich eine Stabilisierung des gemischten Flüssigkeitsprodukts P. Hingegen muss bei bekannten Lösungen das Gemisch bis zur Stabilisierung entsorgt werden. In der Figur soll der mit P gekennzeichnete Pfeil verdeutlichen, dass die erste Leitung 9a das Flüssigkeitsprodukt P beinhaltet.
Die erste Leitung 9a ist an ihrem ersten Ende 24a mit einer Abflussleitung 9d zur Abführung einer Menge des Flüss.igkeitsprodukts P aus dem Abfüllbehälfer Ic ver- bunden. Die Abflussleitung 9d ist ihrerseits mit dem Abfüllbehälter Ic, insbesondere in einem Bodenbereich des Abfüllbehälters Ic, verbunden. Die erste Leitung 9a und die Abflussleitung 9d bilden einen Zirkulationskreislauf 8 des Flüssigkeitsprodukts P. Weiterhin ist die erste Leitung 9a mit einer zweiten Leitung 9b zur Einspeisung von Kohlendioxid ver ¬ bunden und an einem zweiten Ende 24b an den Abfüllbehälter Ic angeschlossen. Der Kohlendioxidspeicher Id ist an der zweiten Leitung 9b angeschlossen, wobei die zweite Leitung 9b einen dritten Durchflussmesser 4c und ein drittes Regelventil 5c zur Regelung der in die erste Leitung 9a eingespeisten Kohlendioxid-Durchflussmenge um- fasst. Insbesondere wird durch das dritte Regelventil 5c eine Durchflussmenge des Kohlendioxids in den Zirkulati- onskreislauf 8 derart eingestellt, dass das Flüssigkeitsprodukt P einen Kohlendioxid-Sollwert beibehält. Beispielsweise werden bei einem typischen Erfrischungsgetränk ca. vier Liter Kohlendioxid pro Liter Flüssigkeitsgemisch beigegeben. Die erste Leitung 9a speist das mit Kohlendioxid versetzte Flüssigkeitsprodukt P in den Abfüllbehälter Ic ein, aus welchem Abfüllbehälter Ic nicht-kontinu- ierlich und nicht konstante Mengen des Flüssigkeitsprodukts P über eine Abfüllleitung 22 entnommen werden und über ein Abführumschaltventil 23 in eine Abfüllvorrichtung 25 der eingangs beschriebenen Art, eingeleitet. Die Beförderung des Flüssigkeitsprodukts P durch die erste Leitung 9a erfolgt mittels einer dritten Fördereinrichtung 17, welche vorzugsweise als eine Flüssigkeitspumpe ausgebildet ist. Die dritte Fördereinrichtung 17 ist im Zirkulationskreislauf 8 angeordnet und derart ausgestal- tet, dass sie das im Zirkulationskreislauf 8 befindliche Flüssigkeitsprodukt P in ein Mischelement 16 und weiter, bei einer geöffneten Stellung eines in Förderrichtung F hinter dem Mischelement 16 angeordneten ersten Umschaltventils 10, in den Abfüllbehälter Ic leitet. Das erste , Umschaltventil 10 hat zusätzlich die Aufgabe, den Zirkulationskreislauf 8 beim Abschalten der erfindungsgemässen Anlage 30 zu schliessen.
Das Mischelement 16, vorzugsweise als ein statisches Mischelement ausgebildet, verbessert die be- reits in der ersten Leitung 9a erfolgte Mischung der ersten und der zweiten Komponente kl und k2 im Hinblick auf Homogenität. Vorzugsweise ist das Mischelement möglichst nah an dem zweiten Ende 24b der ersten Leitung 9a angeordnet, um ein gut gemischtes Flüssigkeitsprodukt P in den Abfüllbehälter Ic einzuspeisen. Es ist jedoch mög ¬ lich, das Mischelement 16 an einer beliebigen Stelle in der ersten Leitung 9a zu schalten.
Der Zirkulationskreislauf 8 umfasst weiterhin ein in der ersten Leitung 9a geschaltetes, insbesondere zwischen der dritten Fördereinrichtung 17 und dem Misch ¬ element 16 geschaltetes, Kühlelement 15 zum Kühlen des Flüssigkeitsprodukts P. Mittels des Kühlelements 15 wird das Flüssigkeitsprodukt P auf eine Soll-Temperatur gebracht und gehalten. Die Einhaltung der Soll-Temperatur ist unabhängig vom Stop-Go Betrieb der Herstellungskette gewährleistet. Vorteilhafterweise wird bei einer Positionierung des Kühlelements 15 in Förderrichtung stromauf- wärts des Mischelements 16 erreicht, dass das Flüssigkeitsprodukt P, dessen Kohlendioxid Aufnahme von seiner Temperatur und seiner lokalen Turbulenz abhängt. Damit können Parameter des Mischelements 16 auf ein optimales Mischen des Flüssigkeitsprodukts P eingestellt werden. Das Kühlelement 15, das beispielweise als Plattenwärmetauscher ausgebildet ist, kann jedoch an einer anderen Stelle in der ersten Leitung 9a geschaltet werden. Ferner kann in bestimmten Anwendungsumgebungen auf das Kühlele- ment 15 verzichtet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der er- findungsgemässen Anlage 30 ist die zweite Leitung 9b zwischen der dritten Fördereinrichtung 17 und dem Kühlelement 15 an der ersten Leitung 9a angeschlossen. Vorzugs- weise enthält damit das Flüssigkeitsprodukt P alle gefor ¬ derten Zutaten und es wird sichergestellt, dass die Kühlung und das Mischen auf das Endprodukt ausgerichtet wer ¬ den können, ohne eine nachfolgende Änderung der Eigenschaften des Flüssigkeitsprodukts P in Kauf nehmen zu müssen. Der Anschluss der zweiten Leitung 9b an die erste Leitung 9a kann jedoch an einer anderen Stelle des Zirkulationskreislaufs 8 realisiert werden.
Nach dem Kühlen und Mischen wird das abfüll ¬ bereite Flüssigkeitsprodukt P bei geöffneter Stellung ei- nes Zirkulationsumschaltventils 10 in den Abfüllbehälter Ic geleitet.
Der Abfüllbehälter Ic weist einen Kontrollkreislauf 11 zur Messung einer Dichte und/oder einer Temperatur und/oder eines Kohlendioxid-Gehalts des Flüssig- keitsprodukts P auf. Die Messung der Dichte des Flüssig ¬ keitsprodukts P lässt Rückschlüsse auf die Konzentration der Komponenten des Flüssigkeitsprodukts P ziehen. Insbesondere variiert die Dichte stark mit einer Zuckerkonzentration im Flüssigkeitsprodukt P. Wird eine Abweichung der Dichte festgestellt, so können sofort Gegenmassnahmen in Form einer sofortigen Korrektur der Konzentration eingeleitet werden. Die Abweichung wird durch eine Änderung der Konzentration der ersten und/oder der zweiten Komponente kl, k2 und/oder des Kohlendioxids korrigiert. Das Flüssigkeitsprodukt P wird bis zur Einstellung des Sollwerts der betreffenden Komponente und/oder des Kohlendi- oxids im Abfüllbehälter Ic im Zirkulationskreislauf 8 geführt.
Beispielsweise wird im Falle einer zu niedrigen Menge einer der flüssigen Komponenten kl die Weichenanordnung 14a des ersten Mengenregelstromkreises 2a der Komponente kl auf eine Zuführung in die erste Leitung 9a geschaltet und somit die Konzentration der Komponente kl sofort erhöht.
Wird eine exzessive Menge der Komponente kl festgestellt, so werden die übrigen Komponenten, in die- sem Fall die zweite Komponente k2, in die erste Leitung 9a eingespeist. Bei Bedarf kann die Kohlendioxidkonzentration zusätzlich geändert werden.
Wird eine zu geringe Kohlendioxid-Konzentration festgestellt, so wird das dritte Regelventil 5c nachgeregelt, um mehr Kohlendioxid in die erste Leitung 9a einzuspeisen.
Im Falle, dass die Kohlendioxid-Konzentration zu hoch ist, gibt es einerseits die Möglichkeit, den Flüssigkeitsanteil in der ersten Leitung 9a zu erhöhen, indem die erste und die zweite Komponente kl, k2 im richtigen Verhältnis zueinander in die erste Leitung 9a eingespeist werden und andererseits den Gasdruck des Kohlendioxids im Abfüllbehälter Ic mittels des vierten Umschaltventils 12 zu senken, wodurch Kohlendioxid aus dem im Abfüllbehälter befindlichen Flüssigkeitsprodukt P in die Atmosphäre des Abfüllbehälters Ic entweichen kann. Entspricht die Ist-Temperatur des Flüssigkeitsprodukts P nicht der Soll-Temperatur, so wird die Ist-Temperatur über das Kühlelement 15 nachgeregelt. In einer aktiven Phase der Abfüllvorrichtung
25, d.h. wenn die Abfüllvorrichtung 25 eine Menge des Flüssigkeitsprodukts P aus dem Abfüllbehälter entnimmt, wird über die erste Leitung 9a im Wesentlichen die gleiche Menge an Flüssigkeitsprodukt P nachgeliefert. Zu diesem Zeitpunkt werden die erste und die zweite Komponente kl, k2 in die erste Leitung 9a eingespeist und der jewei- lige Speicherbehälter Ia, Ib über die erste bzw. die -zweite Versorgungsleitung 26a, 26b nachgefüllt.
In einer passiven Phase der Abfüllvorrichtung 25, welche z. B. wegen einer Störung anderer Komponenten der Herstellungskette eintreten kann, wird eine Zirkula- tion des im Abfüllbehälter Ic und in der ersten Leitung 9a befindlichen Flüssigkeitsprodukts P im Zirkulationskreislauf 8 mittels der dritten Fördereinrichtung 17 konstant gehalten wird. Dadurch wird sichergestellt, dass einerseits durch ein wiederholtes Passieren des Kühlele- ments 15 das Flüssigkeitsprodukt weiterhin die Soll- Temperatur beibehält und andererseits das die Mischqualität des Flüssigkeitsprodukts P, welche sich beispielsweise bei einer unbewegten Lagerung im Abfüllbehälter Ic durch Ablagerungen von Fruchtsaftanteilen am Boden des Abfüllbehälters Ic deutlich verschlechtern kann, durch ein Passieren des Mischelements aufrechterhalten wird.
Obwohl vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern sie kann, im Rahmen des Geltungsbereichs der folgenden Ansprüche, auf andere, mannigfaltige Weisen, ausgeführt und angewendet werden.
Bezugszeichenliste
1 = Druckausgleichsleitung
Ia, Ib = erster und zweiter Speicherbehälter
Ic = Abfüllbehälter
Id = Kohlendioxidspeicher
2a, 2b = erster und zweiter Mengenstromregelkreis
3a, 3b = erste und zweite Fördereinrichtung
4a, 4b = erster und zweiter Durchflussmesser 44cc = dritter Durchflussmesser
5a, 55bb,, 5c= erstes, zweites und drittes Regelventil
6a, 6b = erstes und zweites Rückflussumschaltventil
7a, 7b = erstes und zweites Zuführungsumschaltventil
Q O = Zirkulationskreislauf 99aa,, 99bb = erste und zweite Leitung
9c, 9e = dritte und vierte Leitung
9d = Abflussleitung
10 = Zirkulationsumschaltventil
11 = Kontrollkreislauf 1122 = viertes Umschaltventil
13 = Drucksensor
14a, 14b = erste und zweite Weichenanordnung
15 = Kühlelement
16 = Mischelement 1177 = dritte Fördereinrichtung
18 = Gasbehälter
19, 20 = zweites und drittes Umschaltventil
21 = Flüssigkeitsstandmessgerät
22 = Abfüllleitung 2233 = Abführumschaltventil
24a, 24b = erstes und zweites Ende der ersten Leitung
25 = Abfüllvorrichtung
26a, 26b = erste und zweite Versorgungsleitung
27a, 27b = erstes und zweites Versorgungsumschaltventil 2288aa = Stelle des Anschlusses des ersten
Mengenregestromkreises 28b = Anschlusspunkt des zweiten MengenregelStromkreises F = Förderrichtung P = Flüssigkeitsprodukt 30 = Anlage