Bronkhorst

Gebruik van CO2 Flowmeter voor carboniseren van dranken

October 26, 2021 Mickaël Soobaroyen

Wel eens gehoord van carbonisatie? Niet iedereen zal dit woord kennen. Toch zie je het resultaat van carbonisatie vrijwel dagelijks: het zorgt namelijk voor de prik in je cola of andere frisdranken!
Bij dit proces spelen flowmeters een belangrijke rol. De flowmeter meet en regelt de hoeveelheid koolstofdioxide (CO2) die tijdens het carbonisatieproces moet worden opgelost in de koolzuurhoudende dranken. 

Guillaume WURGER, bedrijfsmanager van Actemium Strasbourg Plant Solutions, heeft me alles verteld over hun carbonateur – een van hun belangrijkste producten – en hoe zij flowmeters hiervoor gebruiken.

flow meters for carbonation process

Hoe werkt carbonisatie?

Carbonisatie is een chemisch proces: het verzadigen van een vloeistof met koolstofdioxide. Dit thermodynamische verschijnsel is te verklaren door middel van de algemene gaswet (Henry’s law). Deze natuurkundige wet stelt dat de hoeveelheid gas die in een vloeistof wordt opgelost, bij een constante temperatuur evenredig is aan de druk die dit gas uitoefent op de vloeistof.

Het doel van carbonisatie is om een bepaalde CO2-concentratie te realiseren in een vloeistof. Daarbij is het cruciaal om rekening te houden met een specifieke druk en temperatuur, afhankelijk van het type product. Deze balans moet gedurende het hele proces perfect worden geregeld, en dat is waar flowmeters een rol spelen.

'Carbonateur' voor frisdranken

Actemium Strasbourg Plant Solutions is een merk van VINCI Energies en is gespecialiseerd in procesoplossingen, zoals mengsystemen, gasinjectiesystemen en pasteurisatie. Carbonisatie is een van hun hoofdactiviteiten.

carbonation setup

“Tien jaar geleden heeft onze hang naar innovatie ons ertoe gebracht een carbonateur te ontwikkelen, waarvoor we patent hebben aangevraagd en waarmee onze klanten koolzuurhoudende dranken kunnen maken. De traditionele systemen hebben veelal te maken met: inefficiëntie van de CO2-injectie, een log systeem en een energievretend proces. Bij het ontwerpen van carbonatie-apparatuur is de uitdaging om:

  • het proces te optimaliseren als het gaat om volumecompensatie in de vloeistoftanks;
  • de kwaliteit van de koolzuurhoudende drank te verbeteren;
  • en tijd te besparen, bijvoorbeeld voor het schoonmaken van de tank, het volledig laten oplossen van de CO2 enz. 

Een van de innovatieve aspecten van de carbonateur van Actemium Strasbourg Plant Solutions is dat deze de CO2 in-line injecteert, zodat deze oplost in de drank. Door de drukbalans aan te passen lost de CO2 beter op in de vloeistof. Wanneer de waarden hoger zijn dan het evenwicht, adviseren we “gassen”, oftewel het oplossen van CO2. Wanneer de waarden lager zijn dan het evenwicht, adviseren we “ontgassen”: het vormen van CO2-belletjes die vervolgens het product uit worden geleid. . Gaat het om een zoet product, dan ontstaat er schuim. 

Bij het oplossen van de CO2 in frisdranken ontstaat koolzuur, en dat zorgt voor een drank met prik. Bij dit proces zijn de druk en de temperatuur essentieel om de hoeveelheid gas te regelen die wordt opgelost. 
 
In ons geval werken we in-line, met hoge druk gedurende een specifieke periode. Zo kunnen we garanderen dat 100% van het geïnjecteerde gas oplost. Een perfect resultaat, want zo injecteren we nooit meer gas dan we nodig hebben! Om de CO2-gasinjectie precies te regelen gebruiken we gas flowmeters met klep van Bronkhorst, uit het assortiment IN-FLOW High-FLOW.” 

Welke rol spelen de flowmeters?

“Om het probleem van de onhandige en energievretende CO2-tanks op te lossen heb je een oplossing nodig die gas in-line en zonder onderbreking kan injecteren. Maar zonder tank heb je geen buffervolume en moet het gasinjectiesysteem kunnen omgaan met variaties in de vloeistofflowlijn, veranderingen in flowbereik en start-/stopfuncties. Dat zijn uitdagingen waar je niet omheen kunt bij een doorlopend proces als dit.”

“Daarom hebben we een recirculatie-lus in ons systeem ingebouwd. De flow wordt geregeld door de interne pomp van het systeem, en de recirculatie hangt af van hoeveel de bottelmachine verderop in het proces nodig heeft. Op deze manier gebruiken we geen tank en kunnen we de flowmeter zo dicht mogelijk bij de bottelmachine plaatsen. De IN-FLOW High FLOW massflowmeters van Bronkhorst zijn ideaal voor deze toepassing. De flowmeters worden gecombineerd met een klep, zodat ze als een flowregelaar fungeren. Door de technologie op basis van een thermisch principe zijn de massflowmeters niet gevoelig voor variatie in druk, en ze regelen het flowbereik met behulp van hun interne PID-lus. Door de lage reactietijd kunnen de instrumenten compenseren voor procesvariaties zonder dat dit gevolgen heeft voor de nauwkeurigheid van de hoeveelheid CO2 die aan de drank wordt toegevoegd.”
 

IN-FLOW mass flow meter voor carbonatie
IN-FLOW mass flow meter voor carbonisatie

In het traditionele systeem waren de flowsensor, de regellus in de PLC en het regelventiel allemaal apart geïnstalleerd. De massflowmeters van Bronkhorst bieden drie oplossingen in één, met een zeer lage reactietijd, een hogere regelingsresolutie dan de PLC’s op de markt, en een compacte elektrische actuator. Bovendien zijn de flowinstrumenten voorzien van industriële communicatieprotocollen die toegang geven tot de regelingsparameters van de apparatuur.

Actemium gebruikt het Profinet-netwerk. Dat heeft de transmissiesnelheid verhoogd, de nauwkeurigheid van de signalen verbeterd en ervoor gezorgd dat het mogelijk is de parameters in het instrument te monitoren. Daarmee zorgt Actemium ervoor dat ze apparatuur van hoge kwaliteit leveren en voldoen aan de behoeften van hun klanten.

“Volledige controle over wat je injecteert, voor koolzuurhoudende drank van perfecte kwaliteit”

 

VINCI Energies & Actemium

Hun missie: klanten helpen hun concurrentievoordeel en industriële prestaties te verbeteren. Actemium is een groot wereldwijd netwerk van 400 Business Units, gevestigd in 41 landen over de hele wereld; het is 100% gewijd aan industriële processen. Het merkennetwerk is een multidisciplinair netwerk, dat in staat is om op maat gemaakte multi-technische, multi-site of multi-country diensten aan te bieden. De 22.000 experts van Actemium werken aan het leveren van een reeks veilige en duurzame oplossingen en diensten voor de gehele industriële levenscyclus. In haar dagelijkse activiteiten bouwt Actemium op haar krachtige netwerksysteemexpertise in elk proces om kant-en-klare oplossingen aan te bieden.

 

Wil je meer informatie over flowmeters of -regelaars?

Wil je het laatste nieuws ontvangen over trends in flow control? Schrijf je dan in voor onze maandelijkse nieuwsbrief. 

Vraag advies Inschrijven nieuwsbrief