脱气系统和执行液体的脱气工艺的方法以及饮料处理机与流程

本发明涉及一种脱气系统、一种执行液体的脱气工艺的方法以及一种饮料处理机。

背景技术：

专利申请de2020871公开了用于在至少两个阶段中真空脱气液体的方法和设备。第一脱气阶段中，液体可以以已知的方式预脱气。随后，预脱气的液体被加热，并在加热后转移至第二脱气阶段。在第二脱气阶段中，从液体中溢出的气体和蒸汽组分被再循环至第一脱气阶段，并且两个脱气阶段都通过共同的真空泵单元被排空。

s〃blüml等人著的《灌装技术手册-液体产品的灌装基础》(behr'sverlag出版社，汉堡，2004年，isbn3-89947-089-3)公开了在饮料生产中所需的用于水的脱气的最重要的技术是物理过程，包括压力脱气、真空脱气以及组合的压力和真空脱气。压力脱气的原理是基于通过添加二氧化碳(co2)而将氧气和氮气组分从水中去除。真空脱气是基于脱气罐中的真空环境。待脱气的水通过喷嘴被注入脱气罐中，并且由于负压，水中的氧气和氮气组分从罐中被去除和提取。

de102009031106a1公开了用于使液体脱气的方法和装置。在真空壳体中，液体可以通过喷射脱气单元喷射和脱气。然后，通过传感器可在真空壳体内检测液体，从而确定其中仍然存在哪种气体组分。根据传感器测得的气体含量值，控制单元确保已经去除全部气体或部分气体的全部或部分液体通过回流管线供给而循环至第二喷射脱气单元并被再次脱气。然而，作为另一种选择，通过排放单元将容纳在真空壳体中的部分或全部液体排放并且然后提供它以供进一步使用也是可能的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够降低介质的消耗并延长循环泵的使用寿命的脱气系统，以及利用这种脱气系统工作的相应的有效方法。

根据本发明的脱气系统包括控制装置、脱气罐，所述脱气罐具有第一空间区域和第二空间区域，所述第一空间区域构造成例如通过一个或多个喷嘴将液体引入其中，所述第二空间区域构造成例如通过一个或多个喷嘴将来自所述第一空间区域的所述液体引入其中，在所述第一空间区域和所述第二空间区域之间设置有管线，并且所述第一空间区域和所述第二空间区域通过至少一个分隔元件部分地彼此分隔。提供一种可控泵，其构造成在运行所述泵时将液体从所述第一空间区域通过所述管线泵送至所述第二空间区域以用于两级真空脱气工艺(two-stagevacuumdegassingprocess)。所述控制装置配置成控制泵，使得所述泵对单级真空脱气工艺(single-stagevacuumdegassingprocess)不运行，而对两级真空脱气工艺运行。

由于可控泵，可以在单级和两级真空脱气工艺之间很容易地改变脱气系统的使用。这还可以导致泵的更长的使用寿命，并且可以例如根据液体或通过利用将要使用该液体生产的产品执行控制。

为了将所述液体分别引入所述第一空间区域和所述第二空间区域，不仅可以使用一个或多个喷嘴，还可以使用能够精细地分配液体的任何种类的已知现有技术的装置，使得该液体将具有最大可能的表面。同样地，将所述液体引入所述第一空间区域或所述第二空间区域中使得形成液态膜是可以想到的。

所述至少一个分隔元件可以构造成：使得在所述单级真空脱气工艺中，来自所述第一空间区域的液体能够溢出所述至少一个分隔元件而进入所述第二空间区域中，并且在所述两级脱气工艺中，所述液体通过所述至少一个分隔元件被保留在所述第一空间区域中。

所述脱气系统可以包括诸如一个或多个真空泵的装置，以在所述第一空间区域和/或所述第二空间区域中建立真空。

可以在所述第一空间区域中设置用于第一汽提气体的第一供给管线，其中所述第一供给管线设置在预先设定的第一液位以下或者以上，其中用作所述第一汽提气体的气体优选为惰性气体、二氧化碳或者氮气。

可以在所述第二空间区域中设置用于所述第二汽提气体的第二供给管线，其中所述第二供给管线设置在预先设定的第二液位以下或者以上，其中用作所述第二汽提气体的气体为惰性气体、二氧化碳或者氮气。通过加入所述汽提气体(strippinggas)，可以改善液体的脱气。

可替代地，用于汽提气体的供给管线可以设置在所述第一空间区域中，并且排气泵管线可以设置在所述第二空间区域中。

根据另一个实施例，用于汽提气体的供给管线可以设置在所述第二空间区域中，并且排气泵管线可以设置在所述第一空间区域中。

所述第一汽提气体和/或所述第二汽提气体可以根据所述液体的脱气需求，例如最低残余气体含量，来供给。

例如，所述第一汽提气体和/或第二汽提气体可以作为第三脱气阶段供给，以便到达所述液体中的必需剩余气体含量(necessaryresidualgascontent)，例如，该必需剩余气体含量如果仅使用所述两级真空脱气工艺将不可能实现。

可替代地，可以在所述第一空间区域和/或所述第二空间区域中未建立真空的情况下运行所述脱气系统，并且通过供给所述第一汽提气体和/或所述第二汽提气体可执行脱气。这可以称为压力脱气。

此外，所述第二空间区域可以包括液体排放单元。利用所述液体排放单元，容纳在所述第二空间区域的所述液体可以从其中被去除，并被供给至进一步的处理工艺。

所述脱气罐可以水平定向，并且所述至少一个分隔元件可以以具有高度的至少一个隔离物的形式布置在所述脱气罐的下部区域。所述分隔元件可以具有高度，使得如果所述第一空间区域中的所述液位超过所述至少一个隔离物的高度，聚集在所述脱气罐的所述底部和所述下部区域中的所述液体可以从所述第一空间区域溢出至所述第二空间区域中。

可替代地，所述脱气罐可以竖直定向，并且所述至少一个分隔元件可以构造为至少一个环形收集盘。所述至少一个环形收集盘可以具有高度和用于液体的中央流通开口。如果所述至少一个收集盘中的所述液位超过收集盘的高度，聚集在所述至少一个收集盘中的液体可以从所述至少一个收集盘，即从所述第一空间区域，溢出进入所述第二空间区域。

所述控制装置还可以配置为用于访问数据库，所述数据库包括所述泵的控制参数，优选地，所述控制参数包括特定液体数据(liquid-specificdata)。所述特定液体数据可以包括所述两级真空脱气工艺后液体的目标剩余氧气含量的值。

所述脱气系统可以进一步包括至少一个传感器，用于确定所述第一空间区域中的液位，并且优选地，用于传输所确定的所述液位的值。所述液位的所述值可以被传输至所述控制装置，并且被所述控制装置用作启动或停止所述泵的运行的参数。

所述脱气系统可以进一步包括至少一个传感器，用于确定所述第二空间区域中的液位，并且优选地，用于传输所确定的所述液位的值。所述液位的所述值可以被传输至所述控制装置，并且被所述控制装置用作启动或停止所述泵的运行的参数。

一种执行液体的脱气工艺的方法，利用如上文或下文所描述的脱气系统，包括以下步骤：通过所述一个或多个喷嘴，在所述脱气罐的所述第一空间区域中引入并喷射所述液体，由此所述液体将被至少部分脱气，并将产生至少部分脱气的液体，并且所述至少部分脱气的液体聚集在所述第一空间区域中。随后，a)如果不运行所述泵，通过所述至少部分脱气的液体溢过所述分隔元件的流动，将所述至少部分脱气的液体从所述第一空间区域转移至所述第二空间区域；或者b)如果运行所述泵，通过所述管线将所述至少部分脱气的液体从所述第一空间区域泵送至所述第二空间区域，通过所述一个或多个喷嘴将所述至少部分脱气的液体引入所述第二空间区域，由此通过进一步脱气，产生已经至少部分再次脱气的液体。

在所述第一空间区域和/或所述第二空间区域中，可以通过一个或多个真空泵建立真空。

此外，将所述第一汽提气体供给至所述第一空间区域可以通过所述第一汽提气体供给管线进行。

此外，将所述第二汽提气体供给至所述第二空间区域可以通过所述第二汽提气体供给管线进行。通过供给所述汽提气体，可以改善所述液体的脱气特性。

所述第一汽提气体和/或所述第二汽提气体的供给可以根据所述液体的脱气需求进行，例如，最低残余气体含量。

例如，所述第一汽提气体和/或所述第二汽提气体可以作为第三脱气阶段供给，以便到达所述液体中的必需剩余气体含量，例如，该必需剩余气体含量如果仅使用所述两级真空脱气工艺将不可能实现。

可替代地，在所述第一空间区域和/或所述第二空间区域中未建立真空的情况下可以运行所述脱气系统，并且通过供给所述第一汽提气体和/或所述第二汽提气体可以执行脱气。

此外，通过所述至少一个传感器可确定所述第一空间区域中的液位，并且优选地，可以传输所确定的液位的值。所述液位的值可以被传输至所述控制装置，并且被所述控制装置用作启动或停止所述泵的运行的参数。

饮料处理机包括如上文或下文所描述的所述脱气系统和布置在所述脱气系统下游的灌装设备。通过所述灌装设备，可以将在所述脱气系统中已被脱气的饮料、液体产品或液体灌装到容器中。

所述饮料处理机可以进一步包括用于混合饮料/液体产品/液体和/或用于碳酸化的装置，所述装置布置在所述脱气系统的下游，所述灌装设备布置在用于混合饮料和/或用于碳酸化的装置的下游。

附图说明

附图示例性地示出了本发明的各个方面，以使本发明更容易理解和说明。

图1a示出了两级真空脱气工艺中的脱气系统的第一实施例；

图1b示出了单级真空脱气工艺中的第一实施例；

图2a示出了两级真空脱气工艺中的脱气系统的第二实施例；

图2b示出了单级真空脱气工艺中的第二实施例；和

图3示出了使用脱气系统执行液体的脱气工艺的方法的流程图。

具体实施方式

图1a示出了在本发明的两级真空脱气工艺中运行的脱气系统1的第一实施例。所述脱气系统1包括水平定向的脱气罐2，即脱气罐2的纵向轴线水平延伸。可认为该脱气罐2包括两个空间区域3、4，真空脱气的第一阶段在第一空间区域3中实施，并且真空脱气的第二阶段在第二空间区域4中实施。在图1a中，该第一空间区域3布置在示出的该脱气罐2的左手边，该第二空间区域4布置在脱气罐2的右手边。该第一空间区域3和该第二空间区域4通过分隔元件5部分地彼此分隔，该分隔元件5从脱气罐2的底部6向上定向。该分隔元件5具有高度h1，使得如果第一空间区域3中的液位超过高度h1，聚集在该脱气罐2的底部6和下部区域的液体可以从该第一空间区域3流入该第二空间区域4。在两级脱气工艺中，如果没有足够的液体通过排放单元18被排出且该第二空间区域4中的液位上升使得其将超过高度h1，液体可以从该第二空间区域4回流至第一空间区域3中。

通过两条液体供给管线7、8将该液体引入至第一空间区域3，一条液体供给管线8设置有喷嘴9，并且另一条液体供给管线7设置有用于喷射液体的两个喷嘴10。为了在该第一空间区域3中产生真空，设置了第一排气泵管线11。

在该第一空间区域3中，额外设置了用于供给第一汽提气体的第一汽提气体供给管线12，该第一汽提气体供给管线12设置在预先设定的第一液位之上。

管线14已在该第一空间区域3处连接到该脱气罐2的底部6。当泵15处于运行时，液体通过该管线14从第一空间区域3被泵送至第二空间区域4的两个喷嘴16，在此处它被喷射以用于脱气工艺的第二阶段。通过控制装备17控制该泵15的运行。

为了能够确定第一空间区域3中的液位，提供了两个传感器13，以用于确定液位并用于将结果传输至例如用于控制该泵15的运行的控制装置17。例如，可以使用两个液位传感器或连续灌装液位测量仪。

该第二空间区域4进一步包括液体排放单元18，通过该液体排放单元18，可将液体从第二空间区域4中去除，并且例如供给至进一步的工艺步骤。

在该第二空间区域4中，设置有用于第二汽提气体的第二汽提气体供给管线19，该第二汽提气体供给管线19设置在预先设定的第二液位之上。为了在该第二空间区域4中产生真空，设置了第二排气泵管线20。

对于该两级真空脱气工艺，在真空脱气的第一阶段通过喷嘴9、10在第一空间区域3中喷射液体，使得液体将被至少部分脱气。该至少部分脱气的液体21聚集在脱气罐2的第一空间区域3中的底部6处/上和下部区域中。至少在该至少部分脱气的液体21的液位上升至分隔元件5的高度h1以上之前，通过控制装置17启动泵15，使得通过管线14至少部分脱气的液体21可以被引导至第二空间区域4，在真空脱气的第二阶段通过两个喷嘴16可以在第二空间区域中喷射该至少部分脱气的液体。已经二次脱气的液体22聚集在脱气罐2的该第二空间区域4中的底部6处/上和下部区域中，然后该液体22可以通过液体排放单元18从此处被供给至进一步的工艺步骤。

图1b示出了图1a中示出的该脱气系统1的第一实施例，该第一实施例在本发明中的单级真空脱气工艺中运行。在这里通过控制装置17控制该泵15，使得该泵15通常不运行。只有在防止液体留在第一空间区域3和管线14中的情况下，该控制装置17控制该泵15使得该泵15将被运行才可能是必要的。

对于单级真空脱气工艺，在真空脱气的第一阶段通过喷嘴9、10在第一空间区域3中喷射液体，使得液体将至少部分被脱气。该至少部分脱气的液体21聚集在脱气罐2的该第一空间区域3中的底部6处/上和下部区域中。如果该至少部分脱气的液体21的液位超过分隔元件5的高度h1，该至少部分脱气的液体21将溢出该分隔元件5，从而到达第二空间区域4。在该第二空间区域4中，不会发生液体的喷射。仅仅液体溢出该分隔元件5的事实可能导致进一步的轻微脱气，然而，这不被视为第二脱气工艺。

已经流入该第二空间区域4的该至少部分脱气的液体21聚集在该脱气罐2的第二空间区域4中的底部6处/上和下部区域中，然后该液体可以通过液体排放单元18从此处被供给至进一步的工艺步骤。

图2a示出了在本发明的两级真空脱气工艺中运行的脱气系统23的另一实施例。该脱气系统23包括竖直定向的脱气罐24，即脱气罐24的纵向轴线竖直延伸。可认为该脱气罐24包括两个空间区域25、26，真空脱气的第一阶段在第一空间区域25中实施，真空脱气的第二阶段在第二空间区域26中实施。在图2a中，该第一空间区域25布置在该第二空间区域26的上方。该第一空间区域25和该第二空间区域26通过分隔元件27部分地彼此分隔。该分隔元件27构造为具有高度h2和用于液体的中央流通开口的环形收集盘27。如果该收集盘27中的液位高于高度h2，聚集在该收集盘27中的液体可以从该收集盘27，即从该第一空间区域25，流动至该第二空间区域26中。

该液体通过液体供给管线28被引入至该第一空间区域25，该液体供给管线28设置有用于喷射液体的喷嘴29。为了在该第一空间区域25中产生真空，设置了第一排气泵管线30。

在该第一空间区域25中，额外设置了用于供给第一汽提气体的第一汽提气体供给管线31，该第一汽提气体供给管线31设置在该收集盘27上方的预先设定的高度之上。

通过设置在脱气罐24的圆周表面33上的管线32，当泵34处于运行时，可以将液体从第一空间区域25中的收集盘27泵送至第二空间区域26的喷嘴35，在此处它被喷射以用于脱气工艺的第二阶段。通过控制装置36控制该泵34的运行。

为了能够确定第一空间区域25中的收集盘27上的液位，提供了两个传感器37，以用于确定液位并用于将结果传输至例如用于控制该泵34的运行的控制装置36。

该第二空间区域26进一步包括液体排放单元38，通过该液体排放单元，可以将液体从第二空间区域26中去除，并且例如供给至进一步的工艺步骤。

在该第二空间区域26中，设置有用于供给第二汽提气体的第二汽提气体供给管线39，该第二汽提气体供给管线设置在预先设定的液位之上。为了在该第二空间区域26中产生真空，设置了第二排气泵管线40。

对于该两级真空脱气工艺，在真空脱气的第一阶段通过喷嘴29在第一空间区域25中喷射液体，使得液体将被至少部分脱气。该至少部分脱气的液体41聚集在收集盘27中/上。至少在该至少部分脱气的液体41的液位上升至收集盘27的高度h2以上之前，通过控制装置36启动该泵34，使得至少部分脱气的液体41可以通过管线32被引导至第二空间区域26，在真空脱气的第二阶段通过喷嘴35可以在第二空间区域中喷射该至少部分脱气的液体。已经二次脱气的液体42聚集在脱气罐24的该第二空间区域26的下部区域中，然后该液体42可以通过液体排放单元38从此处被供给至进一步的工艺步骤。

图2b示出了图2a中描述的该脱气系统23的第二实施例，该第二实施例在本发明中的单级真空脱气工艺中运行。在这里通过控制装置36控制该泵34，使得该泵34通常不运行。只有在防止液体留在管线32中的情况下，该控制装置36控制该泵34使得该泵34将被运行才可能是必要的。

对于单级真空脱气工艺，在真空脱气的第一阶段通过喷嘴29在第一空间区域25中喷射液体，使得液体将至少部分脱气。该至少部分脱气的液体41聚集在该第一空间区域25中的收集盘27中/上。如果至少部分脱气的液体41的液位超过该收集盘27的高度h2，该至少部分脱气的液体41将溢出该收集盘27，从而到达第二空间区域26。在该第二空间区域26中，不会发生液体的喷射。仅仅该液体41溢出该第二收集盘27的事实可能导致进一步的轻微脱气，然而，这不被视为第二脱气工艺。

已经流入该第二空间区域26的该至少部分脱气的液体41聚集在该脱气罐24的第二空间区域26的下部区域中，然后该液体可以通过液体排放单元38从此处被供给至进一步的工艺步骤。

图3示出了利用根据本发明的脱气系统1、23执行液体的脱气工艺的方法的流程图。

如果脱气罐2、24中还不存在(notyetprevail)真空，则在可选的第一步骤100中通过第一空间区域3、25的第一排气泵管线11、30和第二空间区域4、26的第二排气泵管线20、40可以在脱气罐2、24中产生真空。可选的第一步骤100中还可以包括保持真空常数。

随后，在进一步的步骤101中，通过液体供给管线7、8、28和喷嘴9、10、29可以在第一空间区域3、25中引入并喷射该液体，从而该液体将被脱气。因此，该至少部分脱气的液体21、41将聚集在的该第一空间区域3、25中。

如果实施单级真空脱气工艺103，将不运行该泵15、34，使得，在步骤104中，通过至少部分脱气的液体21、41溢过分隔元件5、27的流动，该至少部分脱气的液体21、41从该第一空间区域3、25转移至该第二空间区域4、26。在步骤105中，液体可以通过液体排放单元18、38从该第二空间区域4、26中被去除，并被供给至进一步的工艺步骤。

在单级真空脱气工艺中，该泵15、34还可以短时间的临时运行。这样，可以有液体从该第一空间区域3、25至该第二空间区域4、26的交换。

如果实施两级真空脱气工艺，将运行该泵15、34，例如通过控制装置17、36控制该泵。通过控制装置17、36对泵15、34的使泵15、34运行的控制较优地在该第一空间区域3、25中到达预先设定的液位之前发生。在步骤107中，通过运行该泵15、34，将该至少部分脱气的液体21、41从该第一空间区域3、25通过管线14、32转移至该第二空间区域4、26。该至少部分脱气的液体21、41通过该管线14、32被转移至该第二空间区域4、26中的喷嘴16、35，并在步骤108中，通过一个或多个喷嘴16、35被喷射，从而，通过进一步的脱气，产生已经至少部分再次脱气的液体22、42。在步骤109中，已经至少部分再次脱气的液体22、42在液体喷射期间聚集在该第二空间区域4、26中。在步骤110中，已经至少部分再次脱气的液体可以通过液体排放单元18、38从该第二空间区域4、26中被去除，并且例如供给至进一步的工艺步骤。

此外，通过第一汽提气体供给管线可将第一汽提气体供给至该第一空间区域中。

此外，通过第二汽提气体供给管线可将第二汽提气体供给至该第二空间区域中。

此外，通过至少一个传感器可确定该第一空间区域中的液位，并且优选地，可传输所确定的液位的值。