ເຄື່ອງຈັກເຕີມຂອງຫຼວງທີ່ມີລະບົບອັດຕະໂນມັດ ເພື່ອຮັກສາຟອງໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ

ວິທີການທີ່ເຄື່ອງຈັກເຕີມຂອງດື່ມທີ່ມີກາຊຄາບອນໄດອົກໄຊດ໌ (CO₂) ຮັກສາ CO₂: ພື້ນຖານດ້ານຟິສິກສ໌ ແລະ ການຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນ

ເຄື່ອງຈັກເຕີມຂອງດື່ມທີ່ມີກາຊຄາບອນໄດອົກໄຊດ໌ (CO₂) ຮັກສາຄວາມເປັນຂອງ CO₂ ໂດຍການປະສົມປະສານຫຼັກການດ້ານຟິສິກສ໌ພື້ນຖານ—ໂດຍເປັນພິເສດແມ່ນກົດໝາຍຂອງ Henry ແລະ ສະຖານະດຸນທາງທໍລະມາໂດນາມິກ—ເຂົ້າກັບວິສະວະກຳທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ. ເຄື່ອງຈັກເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນ ແລະ ອຸນຫະພູມຢ່າງເຂັ້ມງວດ ເພື່ອຮັກສາຄວາມເປັນຂອງ CO₂ ທີ່ຖືກລະລາຍໄວ້ໃນນ້ຳຢ່າງຄົງທີ່ຈາກຖັງເກັບໄປຫາບໍ່ປິດຜາກ.

ກົດໝາຍຂອງ Henry ແລະ ຫຼັກການທາງທໍລະມາໂດນາມິກທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງຄວາມສະຖຽນຕົວຂອງ Isobaric

ກົດເຮນຣີ ກຳນົດຄວາມລະລາຍຂອງ CO₂: ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງແກັສໃນຂອງຫຼວງແມ່ນສຳພັນໂດຍກົງກັບຄວາມດັນສ່ວນທີ່ຢູ່ເທິງຂອງຫຼວງ. ເພື່ອປ້ອງກັນການປ່ອຍ CO₂ ອອກມາໃນເວລາຖ່າຍເຂົ້າ, ເຄື່ອງຈັກຈະບັງຄັບໃຫ້ເງື່ອນໄຂຄວາມດັນເທົ່າກັນ—ການປັບຄວາມດັນໃຫ້ເທົ່າກັນລະຫວ່າງຖັງເຄື່ອງດື່ມ ແລະ ບໍ່ກ່ອນ ແລະ ໃນເວລາເຕີມ. ສະພາບດຸນນີ້ຖືກຮັກສາໄວ້ດ້ວຍການເຢັນທີ່ຖືກຕ້ອງ (1–4°C), ເນື່ອງຈາກຂອງຫຼວງທີ່ເຢັນກວ່າຈະຮັກສາ CO₂ ທີ່ລະລາຍໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນຢ່າງມີນັກ. ການປັບຄວາມດັນໃນເວລາຈິງຊ່ວຍໃຫ້ລະບົບທັນສະໄໝສາມາດຮັກສາຄວາມເປັນເຄື່ອງດື່ມທີ່ມີ CO₂ ໄດ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດ ±0.2 ປະລິມານ CO₂ ໃນທັງໝົດຂອງການຜະລິດ.

ຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມຄວາມດັນກັບຄືນເພື່ອຮັກສາຄວາມລະລາຍ CO₂ ຢ່າງສົມໆເທົ່າ

ການຄວບຄຸມຄວາມດັນຖອຍກັບຄືນ (Backpressure) ແມ່ນສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການເຕີມເຕັມທີ່ມີຄວາມໄວສູງ ແລະ ສູນເສຍຕ່ຳ. ອຸປະກອນຄວບຄຸມຄວາມດັນດ້ວຍອາກາດ (Pneumatic regulators) ຈະໃຊ້ຄວາມດັນຕ້ານ—ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ 2–4 ບາຣ໌, ຊຶ່ງສູງກວ່າຄວາມດັນການອິ່ມຕົວຂອງເຄື່ອງດື່ມ—ເພື່ອຊົດເຊີຍການຫຼຸດລົງຊົ່ວຄາວຂອງຄວາມດັນ ແລະ ຂັດຂວາງການປ່ອຍກາຊ CO₂ ອອກຈາກຂະບວນການທີ່ເກີດຈາກການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ເປັນລຳດັບ (turbulence). ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການໄຫຼຜ່ານເກີດຂຶ້ນຢ່າງລຳດັບ (laminar flow) ແລະ ການຖ່າຍໂອນຜະລິດຕະພັນຢ່າງນຸ້ມນວນ. ອຸປະກອນວັດແທກຄວາມດັນທີ່ຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນຕົວເຄື່ອງ ແລະ ຕົວຄວບຄຸມ PID ຈະປັບການສົ່ງກາຊ CO₂ ໄດ້ຢ່າງເປັນໄປໄດ້ (dynamically) ໂດຍຕອບສະຫນອງຕໍ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມດັນພາຍໃນມີລາດັບມິນິສີຄອນ (milliseconds). ຜົນທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຄວາມຖາວອນຂອງກາຊ CO₂ ທີ່ຖືກແກ້ໄຂໄວ້ໃນຂະບວນການເຕີມເຕັມຈຳນວນຫຼາຍພັນຄັ້ງ—ໂດຍບໍ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມດັນເກີນໄປ ຫຼື ເຮັດໃຫ້ຂອງເຫຼວເສຖຽນ.

ການເຕີມເຕັມແບບຄວາມດັນຄົງທີ່ (Isobaric) / ແບບຄວາມດັນຕ້ານ (Counter-Pressure): ການອອກແບບວາວ ແລະ ການຂັດຂວາງການເກີດຟອງ

ວິທີການອີສ້ອບາຣິກ (ຄວາມດັນຕ້ານ) ແມ່ນມາດຕະຖານອຸດສາຫະກຳສຳລັບເຄື່ອງດື່ມທີ່ມີກາຊີໂຄເລີກ. ມັນເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການເພີ່ມຄວາມດັນໃຫ້ກັບຖັງທີ່ຫວ່າງດ້ວຍ CO₂ ທີ່ໄດ້ຮັບການກົງເປົ້າໝາຍເພື່ອໃຫ້ເທົ່າກັບຄວາມດັນຂອງຖັງ, ເພື່ອສ້າງຄວາມສົມດຸນກ່ອນທີ່ຂອງເຫຼວຈະເຂົ້າໄປ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍປ້ອງກັນການປ່ອຍ CO₂ ຢ່າງຮຸນແຮງ ແລະ ການເກີດຟອງ. ສອງນະວັດຕະກຳທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນຢ່າງໃກ້ຊິດ—ຮູບຮ່າງຂອງປາກທໍ່ທີ່ຕ້ານຟອງ ແລະ ວາວເຕີມທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ—ເຮັດໃຫ້ຂະບວນການນີ້ສາມາດເຮັດຊ້ຳຄືນໄດ້ຢ່າງເປັນລະບົບໃນຂະໜາດໃຫຍ່.

ຮູບຮ່າງຂອງປາກທໍ່ທີ່ຕ້ານຟອງ ແລະ ການປັບປຸງການຫຼືນໄຫຼທີ່ເປັນລຳດັບ

ການອອກແບບຂອງຫົວຈ່າຍມີຜົນຕໍ່ການປະພຶດຕົວຂອງການໄຫຼ ແລະ ການສ້າງເຄື່ອງໃສ່ຟອງໂດຍກົງ. ຫົວຈ່າຍທີ່ຕ້ານການເກີດຟອງມີພື້ນໃນທີ່ເຮັດຈາກສະແຕນເລດທີ່ຖືກຂັດເງົາຢ່າງລຽບເນີ້ນ ແລະ ມີການປ່ຽນແປງທີ່ລຽບເນີ້ນໃນສ່ວນຂ້າມ—ຊຶ່ງກຳຈັດການຫັນທີ່ແຖວ ຫຼື ການປ່ຽນແປງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຢ່າງທັນທີທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດການເຄື່ອນທີ່ທີ່ບໍ່ເປັນລະບົບ (turbulence) ແລະ ການກັກຕົວ (cavitation). ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການໄຫຼເກີດຂຶ້ນຢູ່ໃນຮູບແບບ laminar flow ໂດຍທີ່ຂອງເຫຼວເคลື່ອນທີ່ເປັນຊັ້ນຄູ່ song song ແລະ ມີພະລັງງານຕ່ຳ ເຊິ່ງຈະຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານທີ່ຈະເກີດການນິວເຄີເລຊັ່ນ (nucleation) ຂອງ CO₂. ຮ່ວມກັບຮູບແບບການເຕີມທີ່ເລີ່ມຊ້າ (slow-start fill profile)—ທີ່ເຮັດໃຫ້ອັດຕາການໄຫຼເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຊ້າໆໃນບໍ່ກີ່ຕື່ມມີລິເຊັກຄອນທຳອິດ—ຫົວຈ່າຍຈະຫຼຸດຜ່ອນການກະຕຸ້ນເບື້ອງຕົ້ນ. ການປັບປຸງເຫຼົ່ານີ້ຈະຫຼຸດຄວາມສ່ຽງຂອງການເຕີມບໍ່ເຕັມ (underfill), ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການເຕີມ, ແລະ ຮັກສາການກາກບານ (carbonation) ໃຫ້ຄົງທີ່.

ວາວເຕີມທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ ພ້ອມດ້ວຍສິ່ງປິດທີ່ແຍກກາຊ

ວາວທີ່ເຕີມຢ່າງແນ່ນອນບໍ່ໄດ້ເປີດເພີຍງການຄວບຄຸມການລົ້ນເທົ່ານັ້ນ: ມັນຍັງຈັດການການແຍກຂະບວນການຢ່າງເຄື່ອນໄຫວ. ສິ່ງປິດທີ່ແຍກອາຍແກັສຈະແຍກເສັ້ນທາງທີ່ອາຍແກັສ CO₂ ກັບສາຍນ້ຳທີ່ເຂົ້າມາ, ເພື່ອປ້ອງກັນການປົນເປື້ອນຂອງອາຍແກັສທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຟອມຈຸລະພາກ. ການຈັດການອາຍແກັສສອງຂັ້ນຕອນຈະປັບປຸງຂະບວນການເພີ່ມເຕີມ—ຂັ້ນທຳອິດ, ການເພີ່ມຄວາມກົດດັນລ່ວນໆດ້ວຍ CO₂ ທີ່ຖືກກົງກ່ອນ; ຂັ້ນທີສອງ, ການປ່ອຍອາຍແກັສທີ່ຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງເປັນລະບົບຫຼັງຈາກການເຕີມເພື່ອຫຼຸດຄວາມກົດດັນໂດຍບໍ່ເກີດການຊອກ. ອຸປະກອນຂັບເຄື່ອນທີ່ຄວບຄຸມດ້ວຍເຊີໂວ້ຈະຈັດເວລາຂັ້ນຕອນເຫຼົ່ານີ້ໃນລະດັບໄມໂຄຣວິນາທີ. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງປະລິມານການເຕີມທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້, ຄວາມຫຼຸດລົງຂອງ CO₂ ທີ່ຖືກຮັກສາໄວ້, ແລະ ການຂັບອອກຂອງເວລາທີ່ສູນເສຍຈາກບັນຫາຟອມ.

ເຕີມຈາກດ້ານລຸ່ມທີ່ຈືມຢູ່ໃຕ້ນ້ຳ ແລະ ເຕັກນິກການເພີ່ມຄວາມກົດດັນລ່ວນໆ

ການເຕີມນ້ຳຢູ່ດ້ານລຸ່ມທີ່ຈື່ມືດ (submerged bottom-up filling) ເປັນການເ erg ກັບຫຼັກການ isobaric ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານຈິນຕະນາການໃນຈຸດທີ່ຂອງແຫວງເຂົ້າໄປໃນຂອງເຫຼວ. ຕົວເຕີມ (nozzle) ຍືດໄປເຖິງຫຼືໃກ້ກັບສ່ວນລຸ່ມຂອງຖັງກ່ອນທີ່ຈະເຕີມ, ໃຫ້ຂອງເຫຼວເລີ່ມຂຶ້ນຢ່າງນຸ້ມນ້ຳ ແລະ ກະທຸ້ມອາກາດທີ່ຢູ່ເທິງເທິງ (headspace air) ໂດຍບໍ່ເກີດການ splashing ຫຼື ການເຄື່ອນໄຫວທີ່ໜ້າເທິງຢ່າງຮຸນແຮງ. ວິທີນີ້ມີປະສິດທິຜົນເປັນຢ່າງຍິ່ງສຳລັບຖັງທີ່ສູງ ແລະ ແຄບ ໂດຍທີ່ການເຕີມຈາກເທິງລົງລຸ່ມຈະເຮັດໃຫ້ເກີດ foam ເກີນໄປ. ການເຕີມຄວາມດັນລ່ວງໆ (pre-pressurization) – ເປັນການເຕີມ CO₂ ຫຼື ອາຍແກັສ inert ເຂົ້າໄປໃນຂວດກ່ອນການເຕີມ – ສາມາດຮັບປະກັນໄດ້ວ່າຄວາມດັນພາຍໃນຈະເທົ່າກັບຄວາມດັນ saturation ຂອງຂອງເຫຼວທີ່ມີ CO₂. ກ່ອນ ການຕິດຕໍ່. ລວມເຖິງວິທີການເຫຼົ່ານີ້ເພື່ອສ້າງສະພາບ isobaric ໃກ້ຄຽງກັບຄວາມຈິງທັງໝົດໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີມ, ເຊິ່ງຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມດັນ ແລະ ການເຄື່ອນໄຫວທາງຮ່າງກາຍທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ bubble integrity ຖືກທຳລາຍຕັ້ງແຕ່ເລີ່ມຕົ້ນການເຕີມຈົນເຖິງການປິດຜາສະໜາດສຸດທ້າຍ.

ການປະສົມປະສານແບບ Real-Time: ຄວາມດັນ, ການເຕີມ, ແລະ ການປິດຜາສະໜາດເພື່ອບໍ່ໃຫ້ CO₂ ຮົ່ວໄຫຼອອກເລີຍ.

ລະບົບ servo-pneumatic ທີ່ຄວບຄຸມດ້ວຍ PID ສຳລັບການປັບຄວາມດັນແບບໄດນາມິກ

ເຄື່ອງຈັກເຕີມນ້ຳທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ ພົວພັນກັບລະບົບ servo-pneumatic ທີ່ຄວບຄຸມດ້ວຍ PID ເພື່ອຮັກສາຄວາມດັນໃຫ້ຄົງທີ່ ໃນຂອບເຂດ ±0.1 bar ຈາກຄ່າທີ່ຕັ້ງໄວ້—ເຖິງແມ່ນວ່າຈະເຮັດວຽກທີ່ຄວາມໄວ້ສູງເຖິງ 600 ຂວດຕໍ່ນາທີ. ຖັງເກັບກາຊສອງແຫ່ງ ແລະ ລະບົບປ້ອນກັບຄືນ (closed-loop feedback) ຈະປັບຄືນຄວາມຜັນແປກຂອງແຖວການຜະລິດໃນເວລາຈິງ (real time) ເພື່ອຮັກສາຄວາມແຕກຕ່າງຂອງ CO₂ ໃນຮູບແບບທີ່ຖືກແກ້ໄຂ (dissolved) ໃຫ້ຢູ່ໃນຂອບເຂດ ≤0.15 g/L. ການປັບຄືນແບບໄດນາມິກນີ້ຊ່ວຍຮັກສາຄວາມເປັນຟິດ (carbonation) ໄດ້ 98% ໃນຂະນະທີ່ເຕີມນ້ຳ ແລະ ປ້ອງກັນການປ່ອຍ CO₂ ອອກກ່ອນເວລາທີ່ຈະປິດຜາກ.

ການປະສານງານເວລາໃນການເຕີມແລະປິດຜນຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນລະດັບໄມໂຄຣວິນາທີ

ການປິດຜນຕ້ອງເຮັດຕາມການເຕີມເຂົ້າໄປຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນເວລາທີ່ແນ່ນອນຫຼາຍເພື່ອຈັບ CO₂ ໄວ້ກ່ອນທີ່ມັນຈະຫຼຸດໄຫຼອອກ. ການຊ້ານ້ອຍກວ່າ 100 ມີລີວິນາທີ ຈະຮັກສາການສູນເສຍການຄາບອນເບື້ອງໄວ້ຕ່ຳກວ່າ 1%; ແຕ່ຖ້າຊ້າຫຼາຍກວ່າ 700 ມີລີວິນາທີ ການສູນເສຍຈະເກີນ 8%, ຊຶ່ງຈະເຮັດໃຫ້ຄຸນນະພາບດ້ານສຳຜັດ ແລະ ອາຍຸການເກັບຮັກສາຫຼຸດຕ່ຳລົງ. ເຄື່ອງຈັກລະດັບສູງສຸດໃຊ້ຝາປິດຫຼາຍຫົວທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍເຊີໂວ (servo-driven multi-head cappers) ແລະ ສາມາດປັບສອດຄ່ອງກັນໄດ້ຜ່ານຕົວຄວບຄຸມເປັນເລກ (PLCs) ດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງເຖິງ 10 ມີລີວິນາທີ. ສິ່ງນີ້ຮັບປະກັນວ່າທຸກໆຂວດຈະຖືກປິດຜນຢ່າງສົມບູນກ່ອນທີ່ CO₂ ທີ່ຖືກລະລາຍຈະເລີ່ມຍ້າຍໄປສູ່ບໍລິເວນຫົວຂວດ (headspace) — ເຮັດໃຫ້ໄດ້ຮັບການຮັກສາ CO₂ ໃນລະດັບທີ່ສົມ່ຳເສີມ ແລະ ມີອັດຕາການປິດຜນໄດ້ເຖິງ 400 ຫົວຕໍ່ນາທີ.