Устройство для приготовления и распределения карбонизированной воды Советский патент 1986 года по МПК A23L2/00 

Изобретение относится к пищевой промьшшенности, а именно к устройству для приготовления и распределения 1 ;арбонизированной воды. Цель изобретения - повьппение эффективности процесса карбонизации. На чертеже схематичйо изображено устройство для получения у. распределения карбонизированной воды. Устройство включает пневматический водяной насос 1 с пневматическим приводом, карбонизатор 2, охлаждающее Приспособление 3, смеситель-турбулизатор 4, распределитель 5 гаэированной водЫд источник 6 двуокиси уг лерода,, трубопровод 7 для подвода во №1, соединяющий водяной насос 1 с карбонизатором 2., трубопровод 8 для подачи газа5 соединяющий насос 1 с карбонизатором 2. и трубопровод 9 для отвода отработанного , сое-диняюигий насос 1 с карбонизатором 2, Водяной насос 1 имеет патрубок 10 j соединенный с источником водаь Источ ником воды может быть либо контейнер 11 с водой; либо водопровод 12, обес печивающий подвод ВОДЬ под напором. Патрубок 13 для вывода воды соединен с насосом 1 и трубопроводом 7 для подвода водые патрубок 14 для подачи газа ко1-ггрольного клапана 15 насоса 1 соединяет его трубопроводом 8 для подачи газа 5 а контрольный клапан 15 соединяет насос 1 с трубопроводом 9 отработанного газа,. Насос 1 имеет поршни 16 в двух цилиндрах 17. Каждый из цилинд ров 17 разделен на газо вые камеры 18 и водяные камеры 19, отделяя воду от пропеллентного газа, Водяной насос через клапан 20 соединяет поршни 16 с контрольными клапанами 15. Карбонизатор 2 представляет собой сосуд 21 для карбонизированной -воды с установленньм в нем датчиком 22 уровня. Последний следит за повышени ем и понижением уровня в резервуаре и действует на переключатель 23, которьш служит для открьшания и впуска воды через клапан 24 на трубопроводе 7 для подвода воды. В газовом пространстве карбонизатора 2 размещено соп ло 25, установленное на трубопроводе 26 газа и подачи воды. Карбонизатор соединен с соплом 25 трубопроводом . 27, имаощим нормально закрытый регулирующий клапан 28; соединенный с /распределяющим активатором 29 и нахо 92 ДЯ1ЦИЙСЯ.ПОД его конт)олем, а распределяющий трубопровод 30 имеет размер, обеспечипаюший заданную вольюметрическую скорость подачи из карбонизатора 2 в сопло 25, Рекомендуемый размер 0,108 (2,75 мм) по внутреннему диаметру и 12 (305 мм) длиной. Охлаждающее приспособление 3 погружено в ванну 31 со льдом5 разнещенную ниже нормально з.гкрытого клапана 24 и выше сопла 25, Смеситель-турбулизатор 4 представляет С(збой ряд перегородок для перемешива)гия воды -и двуокиси углерода в труб(зпроводе 7, Трубопровод 9 для отвода отработанного газа соединен с трубопроводом 7 для подвода воды ниже клапана 24 и выше смесителя-турбулизатора 4 сопла 25„ егулирую1ний клапан 32 установлен на трубопроводе 7 д.пя тюдвода воды смесителя-турбулизатора 4 и соединеш-ш трубопровода 9 для отвода отработанного газа с трубопроводом 7 для подвода воды, Рекоме;ндуется его устанавливать выш:е клапг.на 24. Регулирующкк клапан 32 сконструирован для установления заданной скорости течения воды от насоса 1 в уарбонизатор 2 которая кеньгле,, чек заданная волыометрическая скорость, течения через распред,еляющк;й трубс1Провод 30, регулиругоцдий клапан 33 в трубопроводе 9 для отвода отработанного газа предотвращает течение воды из трубопровода 7 через трубопровод 9 для отвода отработанного газа в насос 1 или его клапан 15 а также ггредотвращает течение отработанного газа обратно в насос 1 после испол1 зования в качестве пропеллента. Трубопровод 3АI,распределяющий воду, соединен с трубопроводом 7 для подвода воды ниже по течению от охла:кдающего приспособления 3 и вьвле клапанов 24 и 32« Распределяюший воду трубопровод 34 и-4еет клапан 35 установленньп д.ля получения заданной вольюметрической скорости течения, бо.льшей скорости, установленной клапаном 32s и по меньшей мере равной нормальной аольюметрриеской скорости течения по трубопроводу 30 и прерывисто работающий нормально закрытьш клапан 36 который соединен с активатором.З. Трубопровод 34 соединен с трубопроводом 30 распределительного трубопровода 38 карбонизированной воды.

Трубопровод 8 для подвода газа может соедггняться с источником 6 двуокиси углерода и имеет трубопровод 39, соединенный с газовым выходом водяного насоса 1, регулятор 40 давления для регулирования давления в насосе 1, трубопровод 41, соединенньй с газовым пространством карбонизатора 2, и регулятор 42 давления накопления для регулирования давления в карбонизаторе 2, Автоматический клапан 43 связан с газовым пространством карбонизатора 2 и выпускает из него газ, когда давление в карбонизаторе 2 превышает установленное давление накопления регулятора 42.

. Устройство имеет распределитель

44концентрата, который включает пневматический насос 45, который накачивает концентрат из контейнера 46, находящегося при атмосферном давлении. Этот насос приводится в действи двуокисью углерода из источника 6. Газовый трубопровод 47 к насосу 45 концентрата имеет трубопровод 48, соединенный с основным трубопроводом 8 для подвода газа через регулятор 49 давления.

Контрольный клапан 50 нормально закрывает трубопровод 48 и соединяет насос 45 с атмосферой через отверстие 51 . Клапан 50 и активатор 29 распределения работают сообща. Когда клапан 50 активируется, отверстие 51 закрывается и трубопроводы 47 и 48 соединяются, в результате чего насос 45 соединяется с регулятором 40 давления пропеллента. Концентрация подается из насоса

45к распределителю 5 газированной воды через трубопровод 52 с охлаждающим змеевиком 53, размещенным в ванне 31.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Вода из контейнера 11, сжатая двуокись углерода находятся в источнике 6 двуокиси углерода, а концентрат напитка.- в контейнере 46, Концентратом для напитка является сироп, смешанный один к пяти с водой, Как простая вода в контейнере 11, так и концентрат в контейнере 46 могут находиться при атмосферном давлении при температуре окружающей среды,. Регулятор 40 давления пропеллента устаналивают на заданное давление 120 фунтов/кв дюйм (828 кПа), регулятор 42 давления накопления устанавливают на давление накопления 25 фунтов/KB,дюйм (172 кПа), которое меньше давления пропеллента и дает устойчивое насьпцение в карбонизаторе 2 около 4 1/2 объемов сатурации при 0°С, Регулятор 49 давления насоса устанавливается на давление 50 фунтов/ /кв.дюйм (344 кПа) . Клапан 32 sanqjiнения карбонизатора имеет такой размер, чтобы дать вольюметрическую скорость течения 0,8 унций (24 секунду, клапан 35 простой воды имее размер, чтобы дать скорость течения 1,25 унций (40 смjв секунду. Оба клапана (32 и 35) чувствительны к давлению от насоса и поддерживают заданные скорости вытекания во время подъема или падения давления в трубопроводе 7 в результате изменения возвратно-поступательного движения насоса 1. При относительно постоян-, ном заданном давлении 25 фунтов/кв, дюйм (172 кПа) в карбониэаторе 2 размеры распределительного трубопровода 30 обеспечивают вольюметрическую скорость протекания 1,25 унций (40 см ) в секунду. Эта скорость по меньшей мере равна скорости в клапане 35 простой воды. Ванна 31 содержит лед для охлаждения воды в змеевике 53. Устройство запускается в результате действия активатора 29 карбонизированной воды и затем клапана 50 концентрата.

Для подачи карбонизированной воды приводится в действие активатор 29, который в свою очередь открывает клапан 28. Карбонизированная вода в сосуде 21 находится при относительно постоянном давлении 25 фунтов/кв, дюйм (172 кПа) двуокиси углерода в газовом пространстве карбонизатора 2 и при равновесном давлении для требуемой карбонизации воды выталкивается в распределительный трубопро вод 38 и через распределительный трубопровод 30 с заданной скоростью 1,25 уни.ий (40 см) в секунду к распределителю 5 газированной воды.

Таким образом, карбонизированная вода может быть дискретно распределена. Распределение концентрата, проводимое одновременно с карбонизированной водой, создает напиток. Когда активируется клапан 50 и газ под давлением 50 фунтов/кв.дюйм (344 кПа) поступает из регулятора 49 к насосу 45, концентрат накачивается в расп5 1 ределитель 5 газированной воды с заданной вольюметрической скоростью, находящейся в должном соответствии со скоростью подачи воды, Вода и концентрат смешиваются и подаются в виде напитка. Двуокись углерода подается в качестве пропеллентного газа при заданном давлении в насос 1 под контро лем клапана 15, Поршень 16 перемещается вперед и назад при помощи пропеллентного газа и, когда поршень 16 достигает конца хода, включает бистальный клапан 15 и производит перемещение в другом направлении. Контрольный клапан 15 насоса 1 схематично показан на чертеже с боби ной в правом положении.. При таком ,положении газ при давлении подачи поступает из трубопровода 39 в левую газовую камеру 18, а отработанная двуокись углерода выпускается из пра вой камеры 18 через клапан 15 в трубопровод 9 для отвода отработанного газа. Давление смещает поршни 16 направо н вода подается из левой камеры водяной камеры 19 и всасывается в правую камеру 19, Когда поршни 16 находятся около конца своего хода вправоS они будут двигать бобину кла7 пана 5 налево и отсоединять левую ,газовую камеру 18 и соединять npaByits газовую камеру 18 с трубопроводом 8 для подвода газа. Одновременна левая газовая камера I8 соединяется с трубопроводом 9,для отвода отработанного газа и использованная двуокись уг лерода выпускается. Затем поршень 16 смещается и движется налево, и вода накачивается из правой камеры 19 и засасывается в левую камеру 19. Это возвратно-поступательное движение и накачивание происходит .автоматически в ответ на течение и падение давлеНИН в трубопроводе 7 для подвода во ды. Если в трубопроводе 7 отсутствуе течение, так как клапан 24 закрыт, поршень 16 не движется, в то время как при открытом клапане 24 при тече НИИ воды поршень 16 движется, чтобы создать ее течение. Движение и акти нация контрольного клапана 15 полностью автоматические и чувствительны к перемещению поршня 16 в результате контроля уровня переключателем 23, вызывающим отк;рывание клапана 24 для заполнения карбонизатора 2. 59 Вода, накачиваемая и подаваемая через насос 1 , находится при температуре окружающей среды. Когда вода подается, она проходит через охлаждающее приспособление 3 и охлаждается до О С, а затем подается через клапан 24, Когда вода выходит из клапана 24, она приходит в прямой контакт с использованной и зьшущенной двуокисью углерода, которая беспрепятственно вьшускается через трубопровод 9 в трубопровод 7 цропеллируемой воды. Поток воды и отработанного газа проходит затем через смесительтурбулизатор 4 и через трубопровод 26 для подвода воды и газа в сопло 25, Сопло 25 поддерживает поток и давление воды и газа и повьщтает давление в смесителе-турбулизаторе 4 примерно до 50 фунтов/кв,дюйм (344 кПа) во время заполнения карбонизатора. Вода и отработанная пропеллирующая двуокись углерода соединяются при непосредственном контакте и взбалтьдаании и перемешиваются при прохождении через смеситель-турбулизатор 4 при поддерживаемом давлении. Поддерживаемое давх.:ение между клапаном 24 и соплом 25 во время заполнения карбонизатора 2 находится на уровне, лежащем мелэду давлением пропеллента в водяном насосе 1 и давлением накопления в карбонизаторе 2, и одновременно большем, чем давление накопления, которое является конечным и рассматривается как равновесное для распределения. Это поддерживаемое давление, при котором вода и отработанный газ турбулентно смешиваются, составляет примерно удвоен-, ное давление хранения и распределения воды после перемешивания. Для максимальной карбонизации вся использованная двуокись углерода вьшускается в охлажденную воду и весь отработанньй -газ и вся пропеллированная вода смешиваются и совместно поступают в карбонизатор 2 при помощи одновременного распьтения в мелкую пыль в сопле 25 через газовое пространство, Когда поплавок датчика 22 уровня поднимается до. заданного уровня, переключатель 23 открывается, а клапан 24 закрывается, Пропеллируемая вода в трубопроводе 7 выше по течению клапана 24 гидростатически останавливается и поршни 16 гидростатически блокируются на месте. Когда уровень воды в карбонизаторе 2 падает во время распределения, поплавок датчика следует за уровнем воды вниз, зак рывает переключатель 23 и открывает наполняющий клапан 24. Вода начнет течь и поррши 16 автоматически начнут возвратно-поступательное движение и будут подавать воду в карбонизатор 2, Вольюметрическая скорость течения воды, уходящей во время распределения из карбонизатора 2, значительно превышает скорость, допускаемую контролирующим заполнение . клапаном 32 в карбонизаторе 2 из насоса 1 , и распределяе гая вода забирается из сосуда 21, Насос I работает плавно и не совершает заполнения, карбонизатора во время распределения а скорее производит заполнение карбо низатора 2 после окончания распределения. Это предотвращает прерывистую или сравнительно прерывистую работу насоса 1 во время распределения, Вся пропеллирующая двуокись углерода выпускается в карбонизатор 2, Избыток двуокиси-углерода автоматически выводится из карбонизатора 2 через клапан 43, когда-давление в карбонизаторе превысит заданное давление накопления более, чем на 3 фунта/кв,дюйм (21 кПа). Эта избыточная двуокись углерода выпускается в атмосферу, так что в карбонизаторе 2-поддерживается заданное давление. Если захваченный воздух и другие газы были обнаружены в больших количествах в водопроводной воде и в значи тельно меньших количествах в отстоявшейся воде, эти газы выделяются из воды и выпускаются через клапан 43. Эти газы выпускаются одновременно с .избыточным пропеллентом. Выделение и выпуск захваченнохо воздуха и других газов перед или во время карбонизации необходимы для получения более высокого уровня карбонизации, че достижимо, когда воздух присутствует. Когда это явление понятно, в карбонизатор подают избыточное количество пропеллирующей двуокиси угле рода для очистки карбонизатора от ат мосферного воздуха. Когда насос 1 ра ботает, поступающая вода сначала интенсивно перемешивается в смесителетурбулизаторе 4, а затем распыляется через сопло 25. Перемешивание и распыление происходят в атмосфере двуокиси углерода, которая не имеет дру J 98 гих cocтaвляюш x атмосферного воздуха и других газов, найденных в простой воде. Пр. отсутствии нормальных парциальных давлений этих газов вода дегазируется от других газов, кроме двуокиси углерода, в то время как двуокись углерода остается в растворе. Хотя эта дегазация может быть неполной, она достаточна для получения более высокой карбонизации и лучшего вкуса. Охлажденная и не карбонизированная вода может селективно распределяться быстрее, чем карбонизированная. Когда распределительньш клапан 36 простой воды открыт, на,сос 1 начинает работать (как описано ранее) и вода подается через трубопровод 7 и охлаждающее приспособление 3, Охлажденная вода отводится из трубопровода 7 после охлаждения и перед контактом с двуокисью углерода. Эта вода проходит через контрольный клапан 35, распределительный клапан 36 и распределительный трубопровод 34 к распределителю 5 газированной воды. Во время отведения и распределения простой воды насос 1 меняет скорость и движется почти вдвое быстрее, чем во время пополнения карбонизатора 2, Если простая вода распределяется одновременно с пополнением карбониэатора 2, насос 1 почти втрое увеличивает скорость по сравнению с нормальной работой. Когда заполняющий клапан 24 закрывается, весь поток воды в трубопроводе 7 отклбняется для распределения без карбонизации. Во время такого отклонения простой воды двуокись углерода еще используется в качестве пропеллента и после использования выпускается через трубопровод 9 в карбонизатор 2, Когда давление в карбонизаторе превысит допустимое, клапан 43 открывается и отработанный газ из карбонизатора 2 выпускается во время отведения воды, Этот выпуск использованного пропеллента через карбонизатор во время отведения простой воды продувает карбонизатор 2 от газов, ранее выделившихся из воды, и дополнительно уменьшает парциальное давление этик вьщелившихся и нежелательных газов в карбонизаторе. Найдено, что общее количество двуокиси углерода, используемой в качестве пропеллента, равно удвоенному 912 количеству газа, требуемого для карбонизации. После того, как взято в раствор требуемое количество газа для карбонизации, примерно равное количество вьшускается через смесительтурбулизатор 4, трубопровод 26, сопло 25 и карбонизатор 2 для очистки атмосферы его газового пространства. Давление водопроводной воды может использоваться для частичного пропеллирования Простой воды и для уменьшения расхода двуокиси углерода, тогда источникомводопроводной воды под давлением может использоваться водопровод 12 соединенньш с патрубком 10, вместо открытого контейнера 11 с водой. Регулятор 40 давления пропеллента установлен на давлении 120 фунтов/кв.дюйм (828 кПа), Это требуемое общее давление пропеллента, когда применяется водопроводная вода. Давления водопроводной воды и газа объединяются, чтобы достичь общее давле ние пропеллирования, Например, когда давление водопроводной воды 20 фунтов/кв,дюйм, регулятор 40 давления пропеллента устанавливается на давление 100 фунтов/KB«дюйм, что дает общее давление 120 фунтов/кв ,;5юйм, а когда давление водопроводной воды 40 фунтов/KB о дюйм, регулятор 40 уста навливается на давление 80 фунтов/кв дюйм давая общее давление 120 фунтов/кв,дюйм. Все давление водопровод ной воды прикладывается к подаваемой воде и давление пропеллирующей двуокиси углерода регулируется на минимально возмоз{Сное значение на клапане 40, которое в комбинации с давлением водопроводной воды равно общему заданному давлению пропеллирования, .Давление водопроводной воды прикладывается к пропеллируемой воде в насосе 1 через поршни 16, Как показано 9 н% чертеже5 вода накачивается из вой камеры 19 водяного насоса, а вая камера заполняется. Давление за в левой камере 19 выше, чем давление водопроводной воды, осуществляется автоматическое закрывание контрольного клапана впуска воды в левую камеру. Правая камера 19 водяного насоса заполняется водой, поступающей из водопровода, и ее давление прикладывается к поршню 16 и к воде в левой камере 18, поднимая давление пропеллируемой воды и давая в комбинации с давлением газа общее давление пропеллирования. Использованная пропеллирующая двуокись углерода выпускается непосредственно в воду между клапаном 24 и смесителем-турбулизатором 4, когда вода подается при помощи давления пропеллйрующего газа в комбинации с давлением водопроводной воды, и одновременно через сопло 25. Водопроводная вода, использующаяся для подъема давления и пропеллирования, затем подается как простая вода для карбонизатора 2, когда поршень 16 совершает возвратно-поступательное движение, Пропеллируемая вода сначала используется для поднятия давления. Простая охлажденная вода может также распределяться, как описывалось ранее, когда давление поднимается давлением водопроводной воды. Потоки простой и карбонизированной воды могут совмещаться для формирования напи.тка с низкой карбонизацией при помощи одновременного открывания обоих распределительных клапанов 28 и 36. Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность процесса карбонизации.

32.

|1 37

i:

сГ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНИЗИРОВАННОЙ ВОДЫ, содержащее водяной насос с пневматическим приводом, карбонизатор, охлаждающее приспособление, смеситель-турбулизатрр, распределитель газированной воды, источник двуокиси углерода, систему трубопроводов для подвода и отвода движущего воду газа, воды, диоксида углерода, сиропа и газированной воды, и регулирующие клапаны, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса карбонизации, водяной насос установлен перед карбонизатором, его трубопровод для отвода движущего воду газа соединен с трубопроводом для подвода воды в смеситель-турбулизатор после охлаждающего приспособления, на трубопроводе подачи воды и газа из смесителя-турбулизатора установлено сопло, размещенное в газовом пространстве карбонизатора, при этом последний снабжен датчиком уровня жидкости, а на трубопроводе для подаi чи воды расположен регулирующий клапан между охлаждающим приспособлениО ем и трубопроводом для подачи движуС щего газа в смеситель-турбулизатор, причем распределитель газированной воды соединен с трубопроводом для подачи охлажденной воды между регулирующим клапаном и охлаждающим приспособлением.