利用压力传感器将防腐剂供给到饮料的装置和方法与流程

本发明涉及用于保存饮料的设备和方法，并且涉及用于此目的的设备的使用。

背景技术：

1、防腐剂，诸如二烷基二碳酸酯、二氧化硫、纳他霉素、苯甲酸酯或山梨酸酯，在饮料工业中用于非酒精碳酸的或不起泡的果汁饮品、果汁、葡萄酒、非酒精葡萄酒、苹果酒、冰茶和其他饮料的冷灭菌。二烷基二碳酸酯、诸如特别是二甲基二碳酸酯或二乙基二碳酸酯是具有许多优点的特殊冷灭菌剂。这里的突出优点是，与热填充相反，味道和颜色不受影响。与持久性防腐剂、诸如苯甲酸钠或苯甲酸或山梨酸钾或山梨酸相比，优点在于，没有任何风味损害和效果的消失。由于二烷基二碳酸酯分解成无害组分，没有防腐剂被实际消费者消耗。

2、与冷无菌填充相比，在工厂技术中显著降低的投资成本是使用二烷基二碳酸酯的众所周知的优点。

3、在现有技术中，在线隔膜配量泵仅用于添加二烷基二碳酸酯。除此以外，无法保证饮料中的均匀且可靠分布。隔膜泵的一个优点是，隔膜泵的泵室是完全密封的。

4、具有隔膜泵的设备通常由磁驱动或电驱动的隔膜泵、储存器皿、被附接到饮料管线的用于雾化二烷基二碳酸酯的设备、被附接到饮品管线的流量计和电子控制器组成。这种类型的配量泵通常被永久安装在饮料管线中。

5、配量泵应当适用于几种不同的性能参数，特别是适用于少的和极少的量。此外，这些配量泵应当具有高配量精度、高雾化压力和宽控制范围。

6、这些装置的操作模式是基于饮料管中普遍存在的饮料流速的在线测量和并行计算的待配量的二烷基二碳酸酯的量。因此，二烷基二碳酸酯在每种情况下都以需要的量成比例地被配量到饮料管中。这些泵的示例是来自lanxess的velcorindt装置。

7、当处理饮料、例如非酒精软饮品或葡萄酒或混合啤酒饮品时，利用二烷基二碳酸酯进行冷灭菌处理可能是有必要的，例如以对抗细菌或酵母菌。因此，前述配量装置用于处理。

8、wo1998042983a1公开了用于液体的配量输送的配量泵。

9、用于这种类型的设备和方法的配量泵必须满足不同的性能参数。一方面，配量泵应当适用于供给少的或极少的量。此外，这些配量泵应当具有高水平的精度，但同时提供高雾化压力，并且还具有宽控制范围，特别是用于各种各样的应用。

10、然而，已经表明，在注射期间期望极其精确地监控待注射的二烷基二碳酸酯的量。由于隔膜泵工作具有相对强的液体量爆发，特别是当实行单独的泵冲程时，测量这些二甲基二碳酸酯的量相对困难。商用流量计并不总是适用于准确地映射少的液体量、大波动以及压力和速度波动。因此，在过去，模拟感应水平传感器或秤用于准确地测量二甲基二碳酸酯的量。

11、然而，这些传感器具有的缺点是，传感器对液体表面的振动相对敏感。

12、因此，本发明是基于改进对防腐剂的供应的监控的目的。该目的由根据本发明的独立权利要求的主题解决。有利的实施例和进一步的发展是子权利要求的主题。

技术实现思路

1、根据本发明的用于保存饮料的设备具有测量装置，测量装置适用于并旨在确定流动通过饮料管线的液体的流速，并且特别是饮料的流速。此外，该设备具有泵装置和至少一个接纳容器，泵装置将防腐剂并且特别是二烷基二碳酸酯供应到饮料管线中，至少一个接纳容器用于接纳防腐剂(至少一个接纳容器优选地沿防腐剂的传送方向被布置在泵装置上游)。泵装置可以依据由测量装置确定的饮料的流速来控制。

2、根据本发明，该设备具有第一传感器和第二传感器，并且特别是具有第一压力传感器和第二压力传感器，其中，第一传感器、并且特别是压力传感器以及第二传感器、并且特别是压力传感器各自测量防腐剂的值特征和/或防腐剂的流速的值特征，并且特别是测量防腐剂的压力。

3、因此，特别在本发明的范围内提出了压力传感器的冗余。

4、例如，压力与输送管线中的输送速率和/或液体的流速之间存在关系。

5、除了压力传感器之外或代替压力传感器，还可以使用(重力)传感器(例如呈测压元件的形式)。例如，可以测量包含防腐剂的容器的重力。重力的差可以用于确定从容器移除的液体的量，并进而确定输送速率。

6、申请人的内部技术已经表明，对应的压力传感器在许多情况下是不可靠的。例如，传感器可能容易具有电子缺陷。不幸的是，这在安全性方面是有问题的，因为不正确的水平测量首先会导致储存容器的过度填充或填充不足，这进而会导致二烷基二碳酸酯的泄漏或配量故障。其次，水平测量的误差会导致被配量的杀菌剂的实际量的计算的误差。然而，应当避免到饮料中的不准确或不正确配量。

7、在优选实施例中，该设备具有处理器装置，处理器装置使用测量的压力和/或压力的改变确定被供应到饮料管线的防腐剂的含量，例如考虑与该防腐剂的含量对应的液体的含量的重量的差。例如，在容器内测量的特定压力差或被填充有防腐剂的接纳容器的重量差可以用于推断容器中液体的重量差，并且该重量差进而可以用于得出体积差。

8、在另外的有利实施例中，该设备具有另外的输送装置，并且特别是另外的泵装置，该输送装置将防腐剂从原始接纳容器(传输容器)输送到测量接纳容器中。特别地，这可以通过使用真空泵或使用压缩空气来实现。

9、现在已经发现，如果一些或所有压力传感器通常被至少重复地插入，则不仅可以避免上面描述的问题，而且可以导出进一步的诊断数据。特别重要的传感器可以是双倍的，甚至是三倍的。

10、例如，在本发明的意义内的优选设备具有储存容器和在该容器中的液枪，储存容器包含二甲基二碳酸酯，液枪用于将二甲基二碳酸酯抽入缓冲器皿中。然而，在本发明的意义中，还可以从储存容器向上按压而不是抽吸。液枪将二烷基二碳酸酯引导到缓冲器皿中，从该缓冲器皿中，配量泵移除在抽吸侧上的灭菌剂，并将灭菌剂引导在压力侧上——优选地经由喷嘴——进入饮料中或进入饮料管线中。

11、申请人还已经发现，压力传感器是检测防腐剂到饮料的供应的相对简单的方式。然而，还已经表明，压力传感器有时是非常昂贵的，或者在更便宜的变体中不能获得期望的可靠性。因此，本发明提出提供两个冗余的压力传感器，两个冗余的压力传感器确定防腐剂的压力。优选地，可以彼此独立地操作和/或读取压力传感器。

12、然而，应当注意，代替冗余的压力传感器，还可以使用其他类型的冗余的传感器，例如冗余的流量传感器或重量传感器。因此，申请人保留还要求保护使用冗余的流量传感器或重量传感器的设备和方法的权利。

13、特别优选地，压力传感器和/或设备允许在线流量测量，并且特别是允许间接在线流量测量。

14、测量和监控二甲基二碳酸酯的含量的一种方式是使用压力传感器。例如，小的罐或管或滴定管用于储存二烷基二碳酸酯。现在可以使用压力传感器确定储存器皿内的填充水平，因为减去空气压力的所施加的液体压力与罐、管或滴定管中的填充水平成比例。压力传感器并且特别是至少两个压力传感器可以被安装在储存器皿中的各个点处。例如，可以在储存器皿的底部附近使用一个或多个压力传感器，以电子地确定容器中的最大和最小填充水平，并且优选地以相应地调节设备。如上面提及的，压力差可以用于得出填充水平差。

15、此外，本发明还准许依据由至少两个压力传感器输出的值来按比例配量防腐剂。

16、优选地，该设备具有控制装置，控制装置依据至少一个压力传感器并且优选地依据两个压力传感器或这些压力传感器输出的值来控制泵装置。

17、此外，该设备可以具有流量测量装置，流量测量装置测量防腐剂的流量，特别是测量沿饮料管线的方向的防腐剂的流量。优选地，该流量测量装置被布置在从泵装置延伸的压力管线上或压力管线中。特别地，流量测量装置被布置在将泵装置连接到饮料管线的连接管线中。

18、压力传感器特别优选地为压力变送器。特别优选地，因此，该压力传感器还适用于并旨在输出测量值，测量值是液体的压力的特征，特别是防腐剂的压力的特征。

19、在优选实施例中，压力传感器具有用于压力测量的隔膜，隔膜被布置在壳体内部，并且特别是被布置在不锈钢壳体内部。在另外的优选实施例中，压力传感器是电操作的压力传感器。优选地，压力传感器被供应有工作电压。

20、在另外的优选实施例中，一个或多个压力传感器具有压阻测量单元和/或薄膜测量单元。优选地，可以利用压力传感器测量的最大压力大于5bar，优选地大于10bar，优选地大于20bar，并且特别优选大于40bar。

21、在另外的优选实施例中，压力传感器具有阶跃响应时间，阶跃响应时间小于50ms，优选地小于40ms，优选地小于30ms，优选地小于20ms，并且特别优选地小于10ms。以这种方式，可以非常快速地确定压力差。

22、优选地，压力传感器可以在-40℃与+85℃之间的环境温度下使用。此外，压力传感器可以在防腐剂的温度下使用，防腐剂的温度介于-40℃与+125℃之间，优选地介于-20℃与100℃之间、优选地介于-10℃与90℃之间，并且特别优选地介于0℃与70℃之间。

23、在另外的优选实施例中，至少一个压力传感器具有螺纹，以便被旋入设备的元件上。

24、申请人有意选择具有上面的特性的压力传感器，以便确保对应设备的安全操作。

25、特别优选的，压力传感器允许无线输出这些测量值。在特别优选的实施例中，压力传感器是差压传感器。优选地，压力传感器以这样的方式布置，即防腐剂的输送速率可以直接从压力差确定。

26、优选地，至少一个压力传感器适用于并且旨在输出唯一地识别该压力传感器的信号。以这种方式，可以在系统内确定哪个压力值是由哪个压力传感器输出的。以这种方式，例如，在故障的情况下可以非常快速地确定可能有缺陷的压力传感器。

27、优选地，至少一个压力传感器可以在设备的操作期间被替换。

28、压力传感器中的一个特别优选地为冗余的压力传感器。优选地，两个压力传感器被布置在系统的相同区域中和/或按预期地测量相同压力。特别优选地，两个压力传感器输出相同的压力值。第一压力传感器和第二压力传感器可以彼此相邻地布置。

29、优选地，第一压力传感器和第二压力传感器被布置在设备的预期防腐剂压力相同的区域中。

30、在优选实施例中，该设备具有比较装置，比较装置将由第一压力传感器测量的压力值与由第二压力传感器测量的压力值比较。处理器装置可以检查输出压力的任何差是否在预定公差范围内或在预定阈值范围内。

31、处理器装置还可以适用于并旨在对由压力传感器输出的值实行合理性检查。例如，如果两个压力传感器中的一个完全故障和/或输出技术上不现实的值，则第二压力传感器的值可以用于至少临时操作的控制目的。在这种情况下，还可以通知用户需要检查特定的压力传感器。如果两个压力传感器之间存在太大的偏差，也可能发出警报。

32、压力优选地被测量几次和/或被连续地测量。优选地，测量压力曲线。可以从该压力曲线推导被添加到饮料的防腐剂的含量(每单位时间)。

33、优选地，控制装置还基于由压力传感器中的至少一个输出的测量值控制设备，并且特别是控制泵装置。几种程序在这里是可以想到的。例如，可以想到的是：基于来自传感器中的一个的值控制设备，以及使用第二压力传感器检查第一传感器是否正确运转。

34、还可以想到的是：基于由两个压力传感器的测量值产生的测量值控制设备，例如基于这些值的平均值控制设备。

35、该设备特别优选地具有储存装置，储存装置储存由压力传感器在预定时间段内输出的压力值。还可以确定所记录的压力值随时间的进展。

36、以这种方式，例如，可以检测逐渐改变的系统状态。还可以以这种方式检测压力传感器的即将发生的故障。

37、特别优选地，压力传感器具有相同的类型和/或一致的配置。优选地，这些压力传感器以这样的方式布置，即，在正确运转时，压力传感器在操作期间基本上输出相同的值。例如，在液体管线的情况下，两个压力传感器可以在该液体管线上以完全对齐的方式布置。

38、在另外的有利实施例中，该设备具有移除装置，移除装置从接纳容器或接纳容器移除防腐剂。优选地，该移除装置被能够拆卸地布置在接纳容器上。有利地，该接纳容器可以是能够替换的。特别优选地，移除装置以这样的方式设计，即，防腐剂从接纳容器中被吸出。

39、优选地，移除装置可以被设计为液枪或抽吸液枪或抽吸管。优选地，特别是使用上述泵装置进行抽吸。可以提供通向泵装置或通向另外的接纳容器的管线。

40、在优选实施例中，传感器装置并且特别是压力传感器和/或流量传感器装置被分配给移除装置。该压力传感器特别优选地被布置在移除装置或移除液枪的端部部分和/或尖端上，特别是在操作期间突出到防腐剂中的端部部分上。然而，与移除装置相关联的传感器装置还可以是流量传感器。

41、因此，本发明的另外的有利方面是位于液枪的尖端处的(压力)传感器，液枪用于从储存容器中抽取二烷基二碳酸酯。这些传感器允许在储存容器中的水平指示符并进一步控制配量的量。

42、泵装置特别优选地是隔膜泵，并且特别是磁致动和/或电致动的隔膜泵。

43、特别优选地，该设备具有另外的接纳容器，特别是呈缓冲容器形式的接纳容器，该接纳容器可以被填充有从接纳容器移除的防腐剂。该缓冲容器特别优选地被布置在接纳容器与泵装置之间的防腐剂的流动路径中。优选地，泵装置从所述缓冲容器移除防腐剂。

44、优选地，第一压力传感器和第二压力传感器被布置在该缓冲容器中和/或被分配给该缓冲容器。例如，两个传感器可以位于缓冲容器或在该容器的底部处的缓冲器皿中。此外，两个或一个传感器还可以被提供在该缓冲容器的溢流或上部液位处。例如，被布置在缓冲容器的底部处的压力传感器可以测量被布置在缓冲容器中的防腐剂的压力。

45、在另外的优选实施例中，该设备具有至少一个(抽吸)管线，至少一个(抽吸)管线被布置在接纳容器与泵装置之间，并且优选地，第一压力传感器和第二压力传感器中的一个被布置在该抽吸管线中或在该抽吸管线上。该抽吸管线特别优选地被提供在缓冲器皿与泵装置之间。然而，还可以在接纳容器与另外的接纳容器或缓冲容器之间布置对应的抽吸管线。特别优选地，两个压力传感器被提供在抽吸管线和上述缓冲容器两者中。

46、优选地，第二接纳容器的接纳体积小于第一接纳容器的接纳体积。

47、这意味着该设备优选地在抽吸管线中包含两个压力传感器，这也允许监控抽吸和泵的正确运转。

48、在优选实施例中，该设备具有至少一个另外的压力传感器，并且优选地具有至少两个另外的压力传感器，至少一个另外的压力传感器或至少两个另外的压力传感器沿防腐剂的流动的方向被布置在泵装置的下游。在该实施例中，另外的一个或多个压力传感器优选地被提供在压力管线中，压力管线将防腐剂从泵装置供应到供应点，在供应点防腐剂被转移到饮料管线。

49、在压力管线中的压力传感器允许优选地经由压力进展曲线对泵的正确运转进行附加的诊断。配量泵的压力进展曲线还可以用作诊断指示符，以监控泵运转。

50、特别优选地，该设备具有注射装置，以将防腐剂供应到饮料管线中。例如，该注射装置可以是喷嘴，喷嘴允许防腐剂在高压下被引入到饮料管线中。出于该目的，压力传感器或者甚至是两个压力传感器可以被提供在该注射装置的区域中。

51、至少一个另外的传感器并且特别是至少两个另外的传感器特别优选地被分配给缓冲容器。这些传感器也可以是压力传感器，但这些传感器也可以是填充水平传感器，填充水平传感器检查缓冲容器中的压力水平。

52、特别优选地，缓冲容器的接纳体积大于50ml，优选地大于100ml，并且优选地大于200ml。特别优选地，缓冲容器的体积小于12升，优选地小于8升，优选地小于5升，并且优选地小于3升。

53、在另外的有利实施例中，该设备具有显示装置，显示装置用于显示过程(防腐剂的供应)的特征或基本数据。例如，可以显示压力值，或者还可以显示是流速的特征的值或另外的值。除此之外或此外，还可以显示错误，诸如测量装置或传感器的故障。

54、在另外的有利实施例中，该设备具有校准装置，校准装置用于校准传感器装置。例如，该校准装置可以校准两个冗余的压力传感器(或者还可以校准其他传感器，诸如流量传感器)，使得两个冗余的压力传感器的值在校准过程期间是相等的。特别地，可以以这种方式示教压力传感器。

55、在另外的有利的实施例中，除了第一压力传感器和第二压力传感器之外，还提供第三压力传感器，其中，这些压力传感器中的至少一个、优选地至少两个是冗余的。在这种情况下，每个测量点可以有利地使用三个压力传感器。在这种情况下，可以借助于调整和容错限定(特别是通过计算)立即挑选出偏差探针或偏差传感器。在这种情况下，设备可以继续工作，并且可以以足够的时间处理对替换故障探针或故障压力传感器的服务需求。

56、压力传感器优选地被设计为探针。

57、这使得每个测量点可以使用三个压力传感器。在这种情况下，可以——特别是借助于调整和容错限定从数学上——优选地立即——挑选出偏差探针。配量装置可以继续工作，并且可以以足够的时间处理对替换故障探针的服务需求。

58、本发明还涉及用于保存饮料的方法，其中，测量装置确定流动通过饮料管线的液体的流速，并且特别是饮料的流速，并且泵送装置将防腐剂、并且特别是二烷基二碳酸酯输送到饮料管线中，并且其中，防腐剂被接纳在接纳容器中，其中，泵装置依据由测量装置确定的流速来控制。

59、根据本发明，该设备具有第一传感器和第二传感器，并且特别是压力传感器，其中，第一(压力)传感器和第二(压力)传感器测量防腐剂的至少一个压力。然而，替代地或附加地，还可以(特别是冗余地)测量其他特性，诸如(防腐剂的)填充水平或流速，或者被填充有防腐剂的接纳容器的重力。

60、防腐剂的压力特别地被理解为由(特别是液体)防腐剂施加在被布置在预定区域中的压力传感器上的压力。

61、应当注意的是，优选地在这里冗余地使用第一压力传感器和第二压力传感器。然而，还可以冗余地使用其他传感器装置，诸如流量传感器装置(流量传感器装置相应地测量防腐剂的流速)。申请人保留还要求保护此类实施例的权利。

62、在另外的优选方法中，将防腐剂从接纳容器供应到另外的接纳容器中，并且特别是供应到缓冲容器中。主动传送装置、诸如特别是第二泵装置可以优选地用于此。

63、在另外的优选方法中，确定流动通过饮料管线的液体的流速的测量装置是流量传感器。然而，在这点上也可以使用压力传感器。特别优选地，还提供至少两个测量装置，至少两个测量装置确定流动通过饮料管线的液体的流速。这里还特别优选两个冗余的或一个冗余的测量装置。以这种方式，当确定通过饮料管线的流速时，还可以获得更高的安全性。

64、呈冗余/双重形式的压力传感器的设计不仅可以省去其他更复杂的构件，诸如感应流量计，或科里奥利质量或体积流量计，或感应或电容探针。而且，冗余的设计允许在两个传感器或探头相对于彼此的测量变量出现偏差的情况下警告，并且还允许在绝对值超过限定的极限下警告。这可能导致警报的切换，进而可以触发维护程序。

65、特别优选地使用二甲基二碳酸酯作为二烷基二碳酸酯，甚至更优选地使用具有纯度>99.8％的二甲基二碳酸酯作为二烷基二碳酸酯。在本发明的另外的实施例中，使用已经通过合适的方法稳定的二甲基二碳酸酯。

66、例如，从ep2013160b1中已知这种方法，诸如来自一系列磷氧化物、磷氧酸以及他们的衍生物的磷化合物的使用。ep2016041b1描述了来自一系列无机酸和有机羧酸以及他们的衍生物的至少一种质子酸的使用，其中，有机羧酸是饱和的和单不饱和的或多不饱和的脂族单羧酸，以及饱和的和单不饱和的或多不饱和的脂族二羧酸和多羧酸，并且无机酸和有机羧酸的衍生物是异羟肟酸、羟基羧酸、醛和酮酸，用于使二烷基二碳酸酯对化学和热降解反应稳定，其中，相对于二烷基二碳酸酯或其混合物，质子酸或其混合物以0.01ppm至100000ppm的含量存在。

67、在本发明的另外的实施例中，二甲基二碳酸酯与磷化合物混合使用，诸如优选地与磷酸盐混合使用、甚至更优选地与三甲基磷酸或磷酸混合使用。优选地，相对于二甲基二碳酸酯和磷化合物的混合物的总量，该磷化合物的用量在0.01ppm到1000ppm之间。