УСТАНОВКА И СПОСОБ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОГО ПРОДУКТА
UNIT AND METHOD FOR CONTINUOUS DRINK PREPARATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к установке для непрерывного изготовления жидкого продукта, состоящего из, по меньшей мере, одного, в частности, по меньшей мере, двух жидких, способных транспортироваться насосом компонентов, с первой и второй аккумулирующей емкостью для каждого компонента и предназначенным соответственно первой и второй аккумулирующей емкости первым соответственно вторым контуром регулирования потока для установки заданного потока компонента, и способу эксплуатации установки согласно родовым понятиям независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
При изготовлении жидких продуктов известны устройства и способы, которые предоставляют растворы для изготовления жидкого продукта, состоящего из нескольких компонентов. К задачам таких установок соответственно способов принадлежат подготовка компонентов, смешение этих компонентов и подвод смешанного жидкого продукта к установкам для дальнейшей переработки. Типичным этапом дальнейшей переработки является заполнение жидким продуктом предусмотренных для этого емкостей. Например, в пищевой промышленности с помощью таких установок смешиваются самые различные освежающие напитки, содержащие молокопродукты и т.д.
Дополнительно к приготовлению напитка, который, к примеру, состоит из сиропа и воды, во многих случаях предъявляется требование смешивать напиток дополнительно с углекислым газом, как, например, кока-кола, пепси-кола и т.д. Другим требованием является возможность изготовления различных жидких продуктов на одних и тех же установках.
Для удовлетворения этих требований установки для изготовления жидких продуктов должны быть спроектированы по возможности более гибкими.
Из заявки WO 99/48387 известно приготовление смеси пищевых продуктов из, по меньшей мере, двух различных компонентов смеси. При этом такие компоненты смеси, которые применяются для некоторых смесей пищевых продуктов, хранятся в одной части установки и берутся из нее для предварительной подготовки желаемой смеси пищевых продуктов. С помощью снабжения несколькими линиями для продуктов с общими компонентами достигается экономия складских емкостей, измерительных и регулирующих устройств и трубопроводов.
В заявке ЕР 0334213 А раскрывается способ для непрерывного изготовления текучей смеси, в котором компоненты подлежащей изготовлению смеси соответственно находятся в замкнутом кругообороте в своих емкостях хранения, пока не будет достигнут заданный расход каждого компонента, после чего компоненты могут смешиваться, без необходимости дожидаться процесса стабилизации контура регулирования смеси. Преимущество названного решения состоит в том, что смесь в противоположность другим проходящим процесс стабилизации установкам, в которых во время этого процесса смесь должна удаляться, сразу после переключения режима возвращения в режим смешивания имеет предписанное качество и таким образом нет необходимости в каком-либо процессе стабилизации.
При добавлении углекислого газа смесь, изготовленная с помощью приведенного выше метода, собирается в промежуточной емкости, переправляется дальше и смешивается с углекислым газом. После этого готовый жидкий продукт направляется в разливочную емкость, откуда забирается для розлива и направляется дальше в разливочное устройство.
Разливочные устройства подчиняются принципу старт-стоп, т.е. различные количества жидкого продукта отбираются не непрерывно. Режим старт-стоп происходит вследствие ошибочного поведения других частей установки, как, например, заполнитель, этикеточная машина и т.п., составляющих цепочку изготовления. Установка для приготовления жидкого продукта, поэтому должна быть в состоянии приготовлять снабженную углекислым газом смесь при любом забираемом количестве жидкости через любые промежутки времени.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание установки, с помощью которой может достигаться стабильная регулировка контура регулирования смеси, могут уменьшаться затраты при смешивании жидких компонентов при добавлении углекислого газа и упрощается обслуживание установки. Задачей изобретения является также создание способа эксплуатации такой установки.
Эта задача в установке решается тем, что аккумулирующая емкость и смеситель для напитков, предназначенных для розлива, образованы в качестве напорной емкости и соединены друг с другом с помощью, по меньшей мере, одного выравнивающего давление трубопровода для выравнивания давления между аккумулирующими емкостями и смесителем для напитков, предназначенных для розлива. Аккумулирующие емкости и смеситель для напитков, предназначенных для розлива, образуют вместе с выравнивающим давление трубопроводом систему выравнивания давления.
Способ для непрерывного изготовления жидкого продукта, состоящего из, по меньшей мере, двух компонентов и углекислого газа, используется при применении предложенной в соответствии с изобретением установки. При работе установки осуществляется непрерывное выравнивание давления между аккумулирующими емкостями и смесителем для напитков, предназначенных для розлива, с помощью выравнивающего давление трубопровода.
Согласно формуле изобретения, таким образом, создана установка и способ с функцией выравнивания давления между аккумулирующими емкостями и смесителем для напитков, предназначенных для розлива. Благодаря этому оставляется традиционный путь решения, который базируется на применении находящихся под атмосферным давлением аккумулирующих и промежуточных емкостей и находящихся под повышенным давлением смесителей для напитков, предназначенных для розлива, и при котором возникает большая разность давлений между промежуточной емкостью и смесителем для напитков, предназначенных для розлива. Например, при известных решениях составляет разность давлений между промежуточной емкостью и смесителем для напитков, предназначенных для розлива до 7 бар. В настоящем решении регулирование количества жидкости по причине в основном равного давления между аккумулирующими емкостями и смесителем для напитков, предназначенных для розлива, становится проще. В частности, возникающие по причине режима старт-стоп разливочной машины большие колебания давления между смесителем для напитков, предназначенных для розлива и областей трубопроводов, подводящих жидкость, в основном исключаются с помощью предложенной в соответствии с изобретением установки при работе по предложенному в соответствии с изобретением способу.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает схему соединений предложенной в соответствии с изобретением установки с принадлежащими компонентами и их соединениями.
Осуществление изобретения
Другие предпочтительные варианты исполнения изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и примеров осуществления, представленных ниже чертежом.
Фиг.1 показывает схему соединений предпочтительной формы осуществления предложенной в соответствии с изобретением установки 30 с принадлежащими составными частями и их соединениями. Два жидких компонента k1, k2 через первый и второй трубопровод 26а, 26b снабжения подаются соответственно в аккумулирующую емкость 1a, 1b. Компоненты могут быть представлены сиропом, состоящим на 60% из сахара и на 40% из фруктового сока, и водой, причем смесь состоит, например, на 20% из сиропа и на 80% из воды. Количество компонентов регулируется в зависимости от состояния жидкости в аккумулирующих емкостях 1a, 1b с помощью соответственно первого и второго переключающего клапана 27s, 27b для снабжения. При этом состояние жидкости определяется с помощью соответственно прибора 21 для измерения состояния жидкости.
Накопитель 1d углекислого газа создает предпосылки для смешивания жидкого продукта Р, состоящего из смеси первого и второго компонента k1, k2 с углекислым газом. Смешанный с углекислым газом жидкий продукт Р находится в смесителе 1c для напитков, предназначенных для розлива, который также оборудован прибором 21 для измерения состояния жидкости. На выбор прибором 21 для измерения состояния жидкости оборудована только комбинация смесителя для напитков, подлежащих розливу и аккумулирующих емкостей или только отдельная емкость.
Аккумулирующие емкости 1a, 1b через выравнивающий давление трубопровод 1 соединены со смесителем 1c для напитков, предназначенных для розлива. Преимущественным образом выравнивающий давление трубопровод 1 создает предпосылки одинакового давления во всех емкостях. Это давление составляет между 1 и 10 бар и типично 6 бар. Аккумулирующие емкости 1a, 1b, смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива, и выравнивающий давление трубопровод 1 образуют таким образом систему выравнивания давления. Чтобы уменьшить до минимума процессы выравнивания давления, состояние жидкости в аккумулирующих емкостях 1a, 1b и в смесителе 1 с для напитков, предназначенных для розлива, поддерживается в основном постоянным. Если бы, например, из первой аккумулирующей емкости 1a было бы забрано большое количество компонента k1, без последующего дополнения с помощью трубопровода 27a снабжения, то в результате увеличения газового пространства и изменения уровня жидкости возникло бы неравновесие в виде разрежения в аккумулирующей емкости 1a, которое должно было бы компенсироваться через выравнивающий давление трубопровод. Это имело бы следствием, что давление во второй аккумулирующей емкости 1b и смесителе 1c для напитков, предназначенных для розлива, снизилось бы. Так как жидкий продукт Р смешан с углекислым газом, возникла бы опасность, что из-за низкого давления углекислый газ улетучивался бы из жидкого продукта Р в атмосферу смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива, так что жидкий продукт Р больше не соответствовал бы требуемому качеству. Поэтому колебания давления, которые сопутствуют отбору жидкости из аккумулирующих емкостей 1a, 1b и/или из смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива, ограничиваются благодаря процессам выравнивания давления до в основном самое большее +/- 0,2 бар. Благодаря в основном постоянному зеркалу жидкости во всех емкостях минимизируется таким образом падание давления или повышение давления и вносится вклад в высокое качество жидкого продукта Р.
Другую возможность предотвращения падения давления предлагает предпочтительная форма осуществления предложенной в соответствии с изобретением установки 30, в которой накопитель 1d углекислого газа с помощью четвертого трубопровода (9e), снабженного третьим переключающим клапаном 20, соединен с системой выравнивания давления, причем четвертый трубопровод 9e сформирован таким образом, что он в открытом состоянии третьего переключающего клапана 20 направляет углекислый газ в систему выравнивания давления.
В другой предпочтительной форме осуществления предложенной в соответствии с изобретением установки 30 противодействие падению давления осуществляется с помощью подвода газа в систему выравнивания давления из дополнительной емкости 18 для газа, которая с помощью третьего трубопровода 9c, снабженного вторым переключающим клапаном 19, соединена с системой выравнивания давления. Газ через трубопровод 9c подается в том случае, когда второй переключающий клапан 19 находится в открытом состоянии. Этот вариант предлагает благоприятный в части затрат вид регулирования давления с помощью другого, например, более дешевого газа, в частности воздух.
В противоположном случае, т.е. при повышении давления в системе выравнивания давления, четвертый переключающий клапан 12, приданный смесителю 1c для напитков, предназначенных для розлива, в частности предохранительный клапан, создает предпосылки для снижения давления внутри системы выравнивания давления. В предпочтительной форме, предложенной в соответствии с изобретением установки 30 четвертый переключающий клапан 12 сформирован таким образом, что он с одной стороны служит для уменьшения давления и с другой стороны для вентиляции системы выравнивания давления.
Данные давления собираются с помощью датчика давления, который расположен в системе выравнивания давления и преимущественно придан смесителю 1c для напитков, предназначенных для розлива, и который измеряет давление газа, внутри системы выравнивания давления.
Ниже описывается изготовление жидкого продукта Р при уже рассмотренных предпосылках в части давления.
Каждая аккумулирующая емкость 1a, 1b соединена с первым соответственно вторым контуром 2a, 2b регулирования потока, в частности, согласно детально раскрытому в патентной заявки ЕР 0334213 виду. Контуры 2a, 2b регулирования потока на фигуре изображены с помощью пунктирных линий. Они включают первое и второе транспортирующее устройство 3a, 3b, преимущественно жидкостно-кольцевой вакуумный насос, который первый соответственно второй компонент k1, k2 транспортирует из соответствующей аккумулирующей емкости 1a, 1b в соответствующий контур 2a, 2b регулирования потока. Далее контуры 2a, 2b регулирования потока включают последовательно в направлении F транспортировки компонентов k1, k2 первый соответственно второй расходомер 4a, 4b для измерения фактического потока компонентов k1, k2 и первый соответственно второй регулирующий клапан 5a, 5b для установления фактического потока. Для каждого контура 2a, 2b регулирования потока далее предусмотрено первое соответственно второе устройство 14a, 14b разветвления, которое с одной стороны при отклонении фактического потока от соответствующего заданного потока возвращает компоненты k1, k2 в соответствующую аккумулирующую емкость 1a, 1b и с другой стороны при совпадении фактического потока с соответствующим заданным потоком подает компоненты k1, k2 в первый трубопровод 9a, к его первому концу 24a. В представленной форме осуществления первый конец 24a первого трубопровода 9a совпадает с точкой 28b присоединения второго контура 2b регулирования потока к первому трубопроводу 9a. Первый контур 2a регулирования потока присоединяется в прохождении первого трубопровода в месте 28a. В непредставленной здесь форме осуществления совпадают присоединения 28a, 28b обоих контуров 2a, 2b регулирования потока с первым концом 24a первого трубопровода 9a.
Устройства 14a, 14b разветвления обоих контуров 2a, 2b регулирования потока в предпочтительной форме осуществления предложенной в соответствии с изобретением установки 30 включают соответственно первый и второй возвратный переключающий клапан 6a, 6b и первый и второй подводящий переключающий клапан 7a, 7b. Принцип действия устройств 14a, 14b поясняется с помощью устройства 14a ответвления. В случае, когда фактический поток первого компонента k1 отклоняется от заданного потока, закрывается первый подводящий переключающий клапан 7a и открывается первый возвратный переключающий клапан 6a. Вследствие этого компонент k1 направляется назад в первый контур 2a регулирования потока и далее назад в первую аккумулирующую емкость 1a. В случае, когда фактический поток первого компонента k1 совпадает с заданным потоком, открывается первый подводящий регулирующий клапан 7a и закрывается первый возвратный регулирующий клапан 6a. Благодаря этому первый компонент k1 направляется в первый трубопровод 9a, однако, только тогда, когда фактический поток второго компонента k2 согласуется с его заданным потоком. Другими словами все компоненты k1, k2 только тогда подводятся к первому трубопроводу 9a, когда каждый компонент k1, k2 достигнет своего заданного потока. Преимущественным образом такой вид подвода способствует немедленному достижению потребной концентрации компонентов k1, k2 в жидком продукте Р, как только будет включен режим смешивания. Благодаря этому сохраняется стабилизация смешанного жидкого продукта Р. Напротив при известных решениях смесь должна забираться до стабилизации. На фигуре должно быть показано с помощью обозначенной Р стрелки, что первый трубопровод 9a содержит жидкий продукт Р.
Первый трубопровод 9a на своем первом конце 24a соединен со сливным трубопроводом 9d для отвода количества жидкого продукта Р из смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива. Сливной трубопровод 9d со своей стороны соединен со смесителем 1c для напитков, предназначенных для розлива, в частности, в донной области смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива. Первый трубопровод 9a и сливной трубопровод 9d образуют контур циркуляции жидкого продукта Р.
Далее первый трубопровод 9a соединен со вторым трубопроводом 9b для подачи углекислого газа и на втором конце 24b присоединен к смесителю 1c для напитков, предназначенных для розлива. Накопитель 1d углекислого газа присоединен ко второму трубопроводу 9b, причем второй трубопровод 9b включает третий расходомер 4c и третий регулирующий клапан 5c для регулирования потока углекислого газа, поданного в первый трубопровод 9a. В частности, с помощью третьего регулирующего клапана 5c поток углекислого газа в контуре циркуляции 8 регулируется таким образом, что жидкий продукт Р содержит заданную величину углекислого газа. Например, при типичном освежающем напитке на литр жидкой смеси добавляется около четырех литров углекислого газа.
Первый трубопровод 9a подает жидкий продукт Р, смешанный с углекислым газом, в смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива, из какового смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива через трубопровод 22 для розлива периодически и в непостоянном количестве отбирается жидкий продукт Р и через отводящий переключающий клапан 23 направляется в устройство 25 для розлива однажды описанного вида. Транспортировка жидкого продукта Р через первый трубопровод 9a осуществляется с помощью третьего транспортирующего устройства 17, которое образовано преимущественно в качестве жидкостно-кольцевого вакуумного насоса. Третье транспортирующее устройство 17 расположено в контуре циркуляции 8 и сформировано таким образом, что оно направляет находящийся в контур циркуляции 8 жидкий продукт Р в элемент 16 для смешивания и далее, при открытом положении расположенного позади элемента 16 для смешивания в направлении транспортировки F первого переключающего клапана 10 в смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива. Первый переключающий клапан 10 имеет дополнительно задачу закрывать контур 8 циркуляции при отключении предложенной в соответствии с изобретением установки 30.
Элемент 16 для смешивания, который образован преимущественно в виде статического элемента для смешивания, улучшает осуществленное уже в первом трубопроводе 9a смешивание первого и второго компонента k1 и k2 в отношении однородности. Преимущественно элемент для смешивания расположен по возможности близко ко второму концу 24b первого трубопровода 9a, чтобы хорошо смешанный жидкий продукт Р направить в смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива. Однако, возможно, включение элемента 16 для смешивания в любом месте в первом трубопроводе 9a.
Контур 8 циркуляции содержит далее включенный в первый трубопровод 9a, в частности, включенный между третьим транспортирующим устройством 17 и элементом 16 для смешивания, охладительный элемент 1 для охлаждения жидкого продукта Р. С помощью охладительного элемента 15 жидкий продукт Р доводится и сохраняется при заданной температуре. Поддержание заданной температуры обеспечено независимо от режима работы стоп - старт цепочки изготовления. Предпочтение отдается при позиционировании охладительного элемента 15 в направлении транспортировки установке его выше по течению элемента 16 для смешивания, так как жидкий продукт Р, его поглощение углекислого газа зависит от его температуры и его местного завихрения. При этом могут устанавливаться параметры элемента 16 для смешивания на оптимальное смешивание жидкого продукта Р. Охладительный элемент 15, который например, образован в качестве пластинчатого теплообменника, может включаться в другом месте в первом трубопроводе 9a. Далее, в определенных условиях применения можно отказаться от охладительного элемента 15.
В предпочтительной форме осуществления предложенной в соответствии с изобретением установки 30 второй трубопровод 9b присоединен к первому трубопроводу 9a между третьим транспортирующим устройством 17 и охладительным элементом 15. При этом преимущественно содержит жидкий продукт Р все требуемые ингредиенты и при этом обеспечено, что охлаждение и смешивание может ориентироваться на конечный продукт, без необходимости внесения последующих изменении в свойства жидкого продукта Р при продаже. Присоединение второго трубопровода 9b к первому трубопроводу 9a, однако, может реализоваться в другом месте контура 8 циркуляции.
После охлаждения и смешивания готовый к розливу жидкий продукт Р при открытом положении циркуляционного переключающего клапана 10 направляется в смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива.
Смеситель 1c для напитков, предназначенных для розлива, имеет контрольный контур 11 для измерения плотности и/или температуры и/или содержания углекислого газа в жидком продукте Р. Измерение плотности жидкого продукта Р позволяет сделать заключение о концентрации компонентов жидкого продукта Р. В частности, плотность варьируется сильно в зависимости от концентрации сахара в жидком продукте Р. Если регистрируется отклонение плотности, то могут тотчас проводиться встречные мероприятия в форме немедленной коррекции концентрации. Отклонение корректируется с помощью изменения концентрации первого и/или второго компонента k1, k2 и/или углекислого газа. Жидкий продукт Р до установления заданного значения соответствующего компонента и/или углекислого газа в смесителе 1c для напитков, предназначенных для розлива, держится в контуре 8 циркуляции.
Например, в случае слишком низкого количества одного из компонентов k1 устройство 14a разветвления первого контура 2a регулирования потока компонента k1 переключается на подвод в первый трубопровод 9a и таким образом сразу повышает концентрацию компонента k1.
Если устанавливается чрезмерное количество компонента k1, то остальные компоненты, в данном случае второй компонент k2, подается в первый трубопровод 9a. При потребности может дополнительно изменяться концентрация углекислого газа.
Если устанавливается слишком низкая концентрация углекислого газа, то дополнительно регулируется третий регулирующий клапан 5c, чтобы больше углекислого газа подать в первый трубопровод 9a.
В случае, когда концентрация углекислого газа слишком высока, с одной стороны существует возможность повышения доли жидкости в первом трубопроводе 9a, с помощью того, что первый и второй компонент k1, k2 в правильном соотношении друг с другом подаются в первый трубопровод 9a, и с другой стороны снижения давления углекислого газа в смесителе 1c, для напитков, предназначенных для розлива, с помощью четвертого переключающего клапана 12, вследствие чего углекислый газ может выходить из жидкого продукта Р, находящегося в смесителе 1 для напитков, предназначенных для розлива, в атмосферу смесителя 1c для напитков, предназначенных для розлива.
Если фактическая температура жидкого продукта 1 не соответствует заданной температуре, то фактическая температура дополнительно регулируется с помощью охладительного элемента 15.
В активной фазе разливочной машины, т.е. когда разливочная машина 25 забирает количество жидкого продукта Р из смесителя для напитков, предназначенных для розлива, через первый трубопровод 9a дополнительно доставляется одинаковое количество жидкого продукта Р. В этом момент первый и второй компонент k1, k2 подаются в первый трубопровод 9a и соответствующая аккумулирующая емкость 1a, 1b дополнительно наполняется через первый соответственно второй трубопровод 26a, 26b обеспечения.
В пассивной фазе разливочной машины 25, которая может наступать, например, из-за нарушения других составляющих цепочку изготовления, циркуляция жидкого продукта Р, находящегося в смесителе 1c для напитков, предназначенных для розлива, поддерживается постоянно в контуре 8 циркуляции с помощью третьего транспортирующего устройства 17. Благодаря этому обеспечивается, что с одной стороны благодаря повторному прохождению охладительного элемента 15 жидкий продукт все еще имеет заданную температуру и с другой стороны, что качество смешивания жидкого продукта Р, которое заметно может ухудшаться, например, при неподвижном нахождении в смесителе 1c для напитков, предназначенных для розлива, из-за отложения фруктовых составляющих на дне смесителя для напитков, предназначенных для розлива, может сохраняться с помощью прохождения элемента для смешивания.
Несмотря на то, что были показаны и описаны предпочтительные формы осуществления изобретения, изобретение этим не ограничено, а оно в рамках сферы действия следующей ниже формулы изобретения может выполнено и применено другими, разнообразными способами
Перечень позиций
1
Выравнивающий давление трубопровод
1a, 1b
Первая и вторая аккумулирующая емкость
1c
Смеситель для напитков, предназначенных для розлива
1d
Накопитель углекислого газа
2a, 2b
Первый и второй контур регулирования потока
3a, 3b
Первое и второе транспортирующее устройство
4a, 4b
Первый и второй расходомер
4c
Третий расходомер
5a, 5b, 5c
Первый, второй и третий регулирующий клапан
6a, 6b
Первый и второй возвратный переключающий клапан
7a, 7b
Первый и второй подводящий переключающий клапан
8
Контур циркуляции
9a, 9b
Первый и второй трубопровод
9c, 9е
Третий и четвертый трубопровод
9d
Трубопровод для разлива
10
Циркуляционный переключающий клапан
11
Контрольный контур
12
Четвертый переключающий клапан
13
Датчик давления
14a, 14b
Первое и второе устройство разветвления
15
Охладительный элемент
16
Элемент для смешивания
17
Третье транспортирующее устройство
18
Емкость для газа
19, 20
Второй и третий переключающий клапан
21
Прибор для измерения состояния жидкости
22
Трубопровод для розлива
23
Отводящий переключающий клапан
24a, 24b
Первый и второй конец первого трубопровода
25
Разливочная машина
26a, 26b
Первый и второй трубопровод снабжения
27a, 27b
Первый и второй переключающий клапан снабжения
28a
Место присоединения первого контура регулирования потока
28b
Точка присоединения второго контура регулирования потока
F
Направление транспортировки
Р
Жидкий продукт
30
Установка