DE19817735C1 - Getränkeabfüllvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken in Behälter unter Inertgas, mit einem stationären Füllorgan, dem die Behälter zuführbar sind und mit Einrichtungen zu deren Füllung mit Inertgas vor Beginn des Füllvorganges, wobei der Behältereingriffsteil des Füllorgans in einem den in Füllstellung stehenden Behälter umgebenden, mit Inertgas beaufschlagten Behandlungsraum angeordnet ist, dem die Behälter über einen nach außen und zum Behandlungsraum über Schleusentore absperrbaren Einschleusraum zuführbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getränkeabfüllvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Getränke, wie Bier, Limonaden, Kakao und dergl., werden in starre Behälter, wie beispielsweise Glasflaschen, aber auch in flexible Behälter, wie z. B. dünnwandi­ ge Kunststoffflaschen, vor dem Verschließen noch hochflexible Blechdosen oder Kunststoffbeutel, gefüllt.

Viele Getränke sind sauerstoffempfindlich und müssen daher unter Inertgas, übli­ cherweise CO₂, gefüllt werden, um Geschmacksveränderungen und sonstige Qualitätsminderungen durch beim Füllen mit in den Behälter gelangten Sauer­ stoff zu verhindern.

Bei sehr stabilen Behältern, wie beispielsweise Glasflaschen oder dickwandigen Kunststoffflaschen ist es bekannt, die Behälter am Füllorgan abzudichten und durch das Füllorgan vor dem Beginn des Füllvorganges mit Inertgas zu füllen. Dazu ist eine aufwendige Abdichteinrichtung sowie eine den Dichtungshub er­ zeugende Hubeinrichtung erforderlich. Bei Sonderbehältern und speziell bei fle­ xiblen Behältern ist die Abdichtung sehr aufwendig. Es ergeben sich Möglich­ keiten zu Betriebsstörungen. Flexible Behälter können beim Befüllen mit Inertgas überdehnt werden. Sie erleiden bei diesen Vorgängen auf jeden Fall Formände­ rungen, die zu erheblichen Betriebsstörungen führen können.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der CH 345 260 bekannt. Dabei ist der Behandlungsraum als langgestreckter Tunnel mit offenen Enden ausgebildet. Mit einem Gebläse wird im Kreislauf Gas durch den Tunnel geführt.

Die DE 35 22 996 A1 zeigt eine ähnliche Füllmaschine, bei der an den Enden des offenen Tunnels Strömungsschleusen mit Drosselquerschnitten vorgesehen sind.

Solche Konstruktionen mit nur über Gasführung steril gehaltenen offenen Öff­ nungen des Behandlungsraumes genügen allenfalls einfachen Anforderungen an die Reinheit der Inertgasatmosphäre. Der Vorteil solcher offenen Konstruktionen liegt im ungehinderten Behältertransport durch die Öffnungen.

Die DE 44 08 301 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Behältersterilisierung durch Plas­ mabeaufschlagung im Vakuum. Dazu sind die üblichen Vakuumschleusen erfor­ derlich.

Die US 39 42 299 zeigt eine Einrichtung zur thermoplastischen Versiegelung von Bechern mit Heißdampf in einem Druckraum, der an seinen Öffnungen mit einfa­ chen Schleusentoren verschließbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Ge­ tränkeabfüllvorrichtung zu schaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbau eine sehr sauerstoffarme Abfüllung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge­ löst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelangen die Behälter über den Ein­ schleusraum in den mit Inertgasraum beaufschlagten Behandlungsraum, in dem sie unter Inertgas befüllt werden können. Durch das Einschleusen der Behälter kann der Luftaustausch mit dem Behandlungsraum, also die Verunreinigung des Inertgases mit Luft, vollständig vermieden werden. Im Einschleusraum kann bei­ spielsweise mit Inertgas gespült werden, um die Luftwerte im Behälter vor dessen Verbringung in den Behandlungsraum zu verringern. Da der Behälter im Be­ handlungsraum luftfrei unter Inertgas steht, ist das Abdichten am Füllorgan ent­ behrlich. Dieses kann somit konstruktiv stark vereinfacht werden. Es kann im Behand­ lungsraum "offen" gefüllt werden. Es lassen sich somit Sonderflaschen und ins­ besondere flexible Behälter störungsfrei füllen. Insbesondere bei hochflexiblen Behältern ergeben sich Vorteile, da diese im Behandlungsraum außen und innen demselben Druck unterworfen sind, also keinerlei Wandbelastungen unterliegen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Behandlungsraum nur einen leichten Inertgasüberdruck aufweisen, um das Eindringen von Luft an Undichtigkeiten zu vermeiden. Es können darin stille Getränke offen gefüllt werden oder unter höhe­ rem Druck abzufüllende CO₂-haltige Getränke, wobei bei letzteren der Behälter am Füllorgan zum Füllen abzudichten wäre. Zum Abfüllen CO₂-haltiger Geträn­ ke unter Druck kann jedoch auch im Behandlungsraum der volle CO₂-Druck ein­ gestellt werden. Dann kann auch in diesem Fall die Abdichtung zwischen Behäl­ ter und Füllorgan entfallen.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich das Einschleppen von Luft in die Inertgasatmosphäre des Behandlungs­ raumes besonders wirkungsvoll vermeiden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Mit dieser Kon­ struktion erfolgt auch das Verschließen der Behälter bzw. zumindest das Abdec­ ken mit Behälterverschlüssen im Behandlungsraum unter Inertgas, so daß das Eindringen von Luft nach dem Befüllen des Behälters in dessen Kopfraum ver­ mieden wird.

Das Ausschleusen der Behälter aus dem Behandlungsraum könnte in umgekehrter Richtung durch den Einschleusraum erfolgen. Vorteilhaft sind jedoch die Merk­ male des Anspruches 4 vorgesehen. Hierdurch wird es ermöglicht, die Behälter in einer Richtung durchlaufend mit höherer Behandlungskapazität durch den Be­ handlungsraum zu schleusen. Der Ausschleusraum verhindert die Verunreinigung des Behandlungsraumes mit Luft und ermöglicht durch das Rückpumpen von Inertgas eine Verringerung des Verbrauches. Vorteilhaft kann auch im Ein­ schleusraum Inertgas in den Behandlungsraum rückgepumpt werden, nachdem dieser zum Behandlungsraum verschlossen wurde, um anschließend nach außen zur Aufnahme des neuen Behälters geöffnet zu werden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Hiermit läßt sich der für keimempfindliche Getränke, wie beispielsweise Kakao, Eistee und dergl., erforderliche Vorgang der Behältersterilisierung konstruktiv einfach in die Ge­ tränkeabfüllvorrichtung integrieren. Der Einschleusraum ist für diesen Vorgang besonders geeignet, da er durch ständiges Evakuieren sehr sauber ist.

Vorteilhaft ist dabei gemäß Anspruch 6 die Sterilisiereinrichtung zur Nieder­ druckplasmasterilisierung ausgebildet und kann zur Niederdruckerzeugung die ohnehin vorgesehene Evakuiereinrichtung verwenden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 7 vorgesehen. Im Einschleusraum herrscht vor Öffnen des Schleusentores zum Behandlungsraum durch Evakuieren erzeugter Unterdruck, während im Behandlungsraum das Inertgas aus Abdich­ tungsgründen bevorzugt unter leichtem Überdruck steht. Wird das Schleusentor plötzlich geöffnet, so schießt ein Druckstoß von Inertgas in den Einschleusraum, der eine hochflexible Behälterwand eindrücken oder zum Beispiel den Behälter zum Kippen bringen kann. Wird vor Öffnen dieses Schleusentores eine Belüf­ tungsöffnung kleinen Querschnitts geöffnet, so erfolgt das Fluten des Einschleus­ raumes vorsichtig und ohne Beeinträchtigung des Behälters.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen. Das Füllorgan muß nur mit seinem Behältereingriffteil, also seinem unteren Ende mit dem Auslauf in den Behandlungsraum ragen. Seine übrigen, z. B. zur Wartung zugänglichen Tei­ le, liegen vorteilhaft außerhalb des Behandlungsraumes. Dadurch kann der Be­ handlungsraum sehr klein gehalten werden und es sind die wartungsbedürftigen Teile des Füllorgans von außen ohne Belüftung des Behandlungsraumes zugäng­ lich. In gleicher Weise können vorteilhaft auch sonstige im Behandlungsraum vorgesehene Einrichtungen, wie insbesondere Verschließeinrichtungen, mir ihren nicht in Behältereingriff kommenden Teilen außerhalb des Behandlungsraumes vorgesehen sein.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen. Auf diese Weise wird eine erfindungsgemäße Reihenfüllvorrichtung geschaffen, in der Behälter in parallelen Reihen taktweise füllbar sind. Es läßt sich damit die Abfülleistung we­ sentlich erhöhen.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Getränkeabfüllvorrichtung in einem stark schematisierten Vertikalschnitt entlang der Transportrichtung der Behälter dargestellt:

Die dargestellte Getränkeabfüllvorrichtung dient zum Abfüllen von Getränken in Behälter 1, die z. B. aus hochflexiblem Kunststoff bestehen und am oberen Ende ihres Halses ein Gewindestück 2 zum Aufschrauben einer Kappe sowie einen Halskragen 3 aufweisen, mit dem sie auf Schienenstücken 4.1-4.5 durch die Vorrichtung transportierbar sind. Es sind nicht dargestellte Vorschubvorrichtun­ gen vorgesehen. Diese können als besondere Schieber ausgebildet sein. An Stelle der Schienenstücke 4.1-4.5 können auch in üblicher Weise umlaufend angetrie­ bene Riemen vorgesehen sein, jeweils links und rechts des Transportweges zum Tragen der Halskragen 3 auf ihren inneren, hinlaufenden Trumen.

Auf dem ersten Schienenstück 4.1 werden Behälter der dargestellten Getränkeab­ füllvorrichtung zugeführt, die im wesentlichen aus einem gerade verlaufenden Tunnel besteht mit Oberwand 5, Unterwand 6 und Seitenwänden 7. An seiner Eingangsöffnung 8 und seiner Ausgangsöffnung 9 ist dieser Tunnel im stark schematisierten Zeichnungsbeispiel von Schleusentoren in Form von in Pfeil­ richtung mit nicht dargestellten Antriebsmitteln lotrecht bewegbaren Schiebern 10.1 und 10.4 verschließbar. Ferner sind in entsprechenden Schlitzen des Tunnels zwischen den Endschiebern 10.1 und 10.4 noch zwei Schieber 10.2 und 10.3 vor­ gesehen, die den Tunnel in drei Räume unterteilen können, und zwar in Trans­ portrichtung der Behälter gemäß Pfeil T gesehen zunächst ein Einschleusraum 11, sodann ein Behandlungsraum 12 und als letztes ein Ausschleusraum 13. Die mit den beiden mittleren Schiebern 10.2 und 10.3 dargestellten Schleusentore sind, wie dargestellt, derart ausgebildet, daß beim Öffnen der Tore durch Hoch­ ziehen der Schieber 10.2 und 10.3 keine Verbindung nach außen zur Luft entste­ hen kann.

Die Behälter 1 können, wie dargestellt, taktweise innerhalb der dargestellten Ge­ tränkeabfüllvorrichtung auf den Schienestücken 4.1-4.5 transportiert werden, die an den Schleusentoren zum Hindurchlassen der Schieber 10.1-10.4 unter­ brochen sind.

Der Einschleusraum 11 kann bei verschlossenem Schieber 10.2 und geöffnetem Schieber 10.1 mit einem Behälter beladen werden. Anschließend wird der Schie­ ber 10.1 geschlossen. Der nun geschlossene Einschleusraum 11 wird über eine Vakuumpumpe 14 evakuiert. Optional kann in diesem Raum der Behälter sterili­ siert werden, z. B. durch Befüllen mit einem Sterilisationsmittel, wie H₂O₂, oder wie dargestellt, mittels einer Hochfrequenzplasmaerzeugungseinrichtung 15, die mit einer Elektrode 16 gegen die geerdeten Wandteile des Einschleusraumes 11 bei von der Vakuumpumpe 14 angelegtem Vakuum ein Niederdruckplasma er­ zeugt.

Bei geschlossenem Schieber 10.1 wird nun der Schieber 10.2 geöffnet und der Behälter kann in den Behandlungsraum 12 transportiert werden. Dieser ist über eine Leitung 17 dauernd mit Inertgas, z. B. luftfreiem CO₂, beaufschlagt, und zwar vorzugsweise unter leichtem Überdruck gegenüber der umgebenden Atmo­ sphäre, um Verunreinigungen an Undichtigkeitsstellen zu vermeiden. Zum Ab­ füllen CO₂-haltiger Getränke kann im Behandlungsraum 12 jedoch auch deren Fülldruck eingestellt werden.

Zwischen dem Behandlungsraum 12 und dem Einschleusraum 11 ist eine vor Öffnen des Schiebers 10.2 zu öffnende Verbindungsleitung kleinen Querschnittes vorgesehen, um einen starken Druckstoß beim plötzlichen Öffnen des Schiebers 10.2 zu verhindern. Diese Öffnung kann als Belüftungsöffnung 18 an geeigneter Stelle des Schiebers 10.2 vorgesehen sein, die bei geschlossenem Schieber außer­ halb der Räume liegt und diese bei leicht angehobener, aber noch die Räume ver­ sperrender Stellung verbindet.

In den Behandlungsraum 12 ragt von oben abgedichtet der Behältereingriffsteil 19 eines Füllorganes 20, dem abzufüllendes Getränk über eine Leitung 21 zuge­ führt wird und aus dem beim Füllen aus dem Behälter entweichendes Gas über eine Leitung 22 abgeführt und beispielsweise in den Behandlungsraum 12 zu­ rückgepumpt wird. In Transportrichtung T, dem Füllorgan nachgeschaltet, sitzt eine Verschlußkappenzuführeinrichtung 23, der Verschlußkappen 24 über eine Rutsche 25 zugeführt werden und die mit ihrem Behältereingriffsteil 26 abge­ dichtet in den Behandlungsraum 12 ragt. Wie in der Figur dargestellt, setzt diese Einrichtung auf jeden Behälter eine Verschlußkappe 24 auf. Die Behälter kom­ men anschließend unter einen mit seinem Behältereingriffsteil 27 abgedichtet in den Behandlungsraum 12 ragenden Verschrauber 28, der, wie dargestellt, eine Kappe 24 fest auf das Gewindestück 2 des Behälters 1 aufschraubt. Nach Öffnen des folgenden Schiebers 10.3 gelangen die Behälter in den Ausschleusraum 13, aus dem sie nach Schließen des Schiebers 10.3 und Öffnen des Schiebers 10.4 auf das Schienenstück 4.5 ins Freie gelangen. An Stelle der auf Gewindestücke 2 aufschraubbaren Kappen 24 können auch andere Verschlußarten verwendet wer­ den, wie Kronkorken, Siegelverschlüsse oder dergl.

Beim Durchschleusen eines Behälters durch den Ausschleusraum 13 wird dieser zunächst zum Behandlungsraum 12 hin geöffnet, also mit Inertgas gefüllt. An­ schließend wird er nach außen zur Luft hin geöffnet. Um den dabei entstehenden Verlust an Inertgas zu verringern, ist der Ausschleusraum 13 über ein Ventil 29 und eine Pumpe 30 und entsprechende Leitungsstücke mit dem Behandlungsraum 12 verbunden. Vor Öffnen des Ausschleusraumes 13 nach außen kann in ihm befindliches Inertgas in den Behandlungsraum 12 zurückgepumpt werden. War der Ausschleusraum 13 nach außen offen und soll er nun zum Behandlungsraum hin geöffnet werden, kann in ihm befindliche Luft nach entsprechender Umstel­ lung des Ventiles 29 über eine Vakuumpumpe 31 abgesaugt werden.

Auch beim Einschleusraum 11 kann nach Umstellen eines Ventiles 32 über eine Pumpe 33 vor dem Öffnen nach außen das Inertgas in den Behandlungsraum 12 zurückgepumpt werden.

Der in der Figur dargestellte Schnitt zeigt in jeder der dargestellten Behandlungs­ stellungen einen Behälter und eine Behandlungseinrichtung, z. B. ein Füllorgan 20. Die dargestellte Behandlungsabfüllvorrichtung kann als Reihenvorrichtung ausgebildet sein, bei der an jeder der dargestellten Behandlungsplätze in Rich­ tung senkrecht zur Zeichnungsebene mehrere Behandlungsstellen hintereinander stehen. Beispielsweise stehen in der Position des dargestellten Füllorganes 20 mehrere Füllorgane in einer Reihe, senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinan­ der. Ebenso sind Verschlußkappenzuführeinrichtungen 23 und Verschrauber 28 zu mehreren in einer Reihe, senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinander ange­ ordnet. Die Räume 11, 12 und 13 sowie die Schieber 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 sind senkrecht zur Zeichnungsebene von entsprechender Breite. Behälter werden in parallelen Reihen (senkrecht zur Zeichnungsebene) durch eine solche Vor­ richtung in Richtung des Pfeiles T taktweise transportiert. Die in der Figur ein­ spurig dargestellte Vorrichtung kann auch zu mehreren, parallel nebeneinander vorgesehen sein, um entsprechende Leistungserhöhung zu ergeben.

Im Ausführungsbeispiel sind als Behälter flexible Kunststoffflaschen mit Hals­ kragen dargestellt. Bei leichter Änderung der Transporteinrichtungen können auch andere Behälter mit der dargestellten Getränkevorrichtung behandelt wer­ den, wie beispielsweise auf einem Transporteur stehende Glasflaschen, flexible Blechdosen oder Beutel, die beispielsweise ähnlich wie die dargestellten Fla­ schen 1, an ihren Verschlußöffnungen hängend oder in Kartons stehend transpor­ tiert werden.

Die benötigten Schleusentore sind als einfache Schieber 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 zum beidseitigen Absperren des Einschleusraumes 11 und des Ausschleusraumes 13 dargestellt. Es können auch andere Torkonstruktionen verwendet werden, wie z. B. Drehschieber, die bei geeigneter Ausbildung in ihrem Inneren den jeweiligen Schleusenraum ausbilden können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken in Behälter (1) unter Inertgas, mit einem stationären Füllorgan (20) in einem den Behältereingriffsteil (19) des Füllorganes (20) und den in Füllstellung stehenden Behälter (1) umgebenden, mir Inertgas (17) beaufschlagten Behandlungsraum (12), dem die Behälter durch eine Öffnung zuführbar sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnung einen nach außen und zum Behandlungsraum (12) über Schleusentore (10.1, 10.2) absperrbaren Einschleusraum (11) aufweist.

2. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschleusraum (11) evakuierbar ausgebildet ist.

3. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (23, 28) zum Zuführen und/oder Verschließen von Behälterverschlüssen (24) auf den Behältern (1) mit ihren Behälterein­ griffsteilen (26, 27) im Behandlungsraum (12), dem Füllorgan (20) in Transportrichtung (T) der Behälter (1) nachgeschaltet, angeordnet sind.

4. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach außen und zum Behandlungsraum (12) mit Schleusentoren (10.4, 10.3) absperrbarer Ausschleusraum (13) zum Abführen der Behälter (1) vorgesehen ist, aus dem beim Ausschleusen Inertgas in den Behand­ lungsraum (12) rückpumpbar ist.

5. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschleusraum (11) Einrichtungen (15, 16) zum Sterilisieren der Behälter (1) aufweist.

6. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisiereinrichtungen (15, 16) zur Niederdruckplasmasterilisie­ rung ausgebildet sind.

7. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einschleusraum (11) und dem Behandlungsraum (12) eine vor dem Öffnen des diese Räume verbindenden Schleusentores (10.2) öffenbare Belüftungsöffnung (18) kleinen Querschnittes vorgesehen ist.

8. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllorgan (20) mit seinem Behältereingriffsteil (19) in den Be­ handlungsraum (12) ragend und mit den übrigen Teilen (20) außerhalb dieses Raumes angeordnet ist.

9. Getränkeabfüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Behandlungsraum (12) mehrere Füllorgane (20) in einer Reihe quer zur Transportrichtung (T) der Behälter (1) angeordnet sind, wobei der Behandlungsraum und der Einschleusraum (11) zum Transport und zur Aufnahme von Behältern (1) in parallelen Reihen ausgebildet sind.