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" Procédé et appareil pour mettre des boissons dans des réci- pients ".
La présente invention concerne des procédés et des appa- reils pour emballer des boissons, c'est-à-dire les mettre et les enfermer.dans des récipients.
Lorsqu'on met dans des récipients des boissons du type moussant facilement, contenant un gaz tel que l'anhydride carbonique; il a été trouvé désirable d'enlever l'air autant que possible de l'espace du récipient situé au-dessus de la surface de la boisson avant d'obturer le récipient.
Le but principal de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil pour agiter le contenu du récipient qui produisent un moussage réglé sans diluer la boisson et dans lesquels il est fait de préférence usage des avantages résultant de la production d'agitation par un chauffage loca- lisé sans.que l'on compte entièrement sur la chaleur comme moyen d'agitation.
Le procédé suivant la présente invention comprend les
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caractéristiques consistant à remplir partiellement un réci- pient au moyen de la boisson dans une atmosphère contenant de l'air, de sorte que l'espace situé dans le récipient au- dessus de la boisson contient de l'air, et à agiter la boisson dans le récipient immédiatement avant l'obtaration ôe celui-ci pour obliger une partie du gaz de la boisson à se dégaser , en mettant en contact avec la boisson un gaz chauffa suffisamment et sous une pression suffisante pour agiter la boisson et l'obliger àlibérer du gaz sousforgede mouasse et à eapulser ainsi au moins une partie de l'air de l'espaça situé au-dessus de la boisson,
et boucher alors le récipient.
Grâce à la méthode de la présenteinvention, dans laquel- le l'orifice de la tuyère d'injection est placé soit immédia- tement au-dessus de la surface de la boisson, soit immédiate- ment en dessous de celle-ci, le moussap ne peut se produire qu'à partir de la partie supérieure extrême de la boisson, de sorte que les bulles de gaz qui s'élèvent ne peuvent pas accumuler du gaz supplémentaire pendant leur court trajet vers le haut à travers le liquide. Par conséquent la mousse est extrêmement fine, et les bullene sebrisent pas facilement et le réglage du moussage ne peut pas éventuellement devenir impossible. Comme on l'a indiqué ci-dessus, on a trouvé égale- ment que le chauffage du gaz injecté joue un rôle important dans la formation d'une mousse fine et stable.
En fait,la mous- se formée lorsque de l'anhydride carbonique chauffé est em- ployé comme agent injecté est formée de bulles extrêmement petites qui s'élèvent rapidement dans l'espace supérieur à une vitesse suffisante pour permettre le capsulage ou le bouchage presque immédiatement après l'injection du gaz. On comprendra les résultats excellents obtenus d'après le fait que la mousse formée par la présente inventions'élève à une distance nota- ble au-dessus du bord du récipient sans se répandre vers l'ex- térieur ni déborder.
Par conséquent, la descente rapide d'une tête de capsulage vers le récipient ne disperse pas la mousse
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et tout l'air situé à l'intérieur de la capsule est en outre déplacé par la masse de mousse située au-dessus du goulot de la bouteille.
L'invention consiste également à fournir un appareil pour agiter le contenu de récipients à.boisson de façon à provoquer le dégagement de gaz de celle-ci et à expulser l'air de l'es- pace supérieur du récipient, cet appareil comprenant un con- duit pour fournir un fluide gazeux en vue d'expulser l'air de l'espace situé au-dessus de la surface de la boisson dans le récipient, une tuyère en communication avec le conduit et pouvant être mise en mouvement de va-et-vient dans l'embouchu- re du récipient, et un moyen pour chauffer le fluide gazeux dans la tuyère.
L'invention sera décrite et représentée aux dessins an- nexés à titre d'exemple.
Dans ces dessins :
La fig. 1 est une vue en plan partielle d'une machine de remplissage dont la superstructure.a été enlevée et à laquelle l'appareil de la présente invention a été incorporé comme le montre la figure.
La fig. 2 est une vue en plan par le dessus d'un corps de soupape ou organe à lumières commandant l'écoulement du fluide, qui peut être employé avec le présent appareil.
La fig. 3 est une coupe radiale verticale de l'appareil de la présente invention par la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une vue semblableà la fig. 3 maisà une échelle un peu plus petite, montrant une tuyère d'injection dans la position abaissée et dans la position soulevée.
Si l'on se reporte à la fig. l, qui montre un dispositif d'injection de la présente invention incorporé dans une machine de remplissage, on sait que la table de travail stationnaire 10 de la machine de remplissage comporte une table rotative de remplissage 11 qui lui est combinée et est pourvue d'une étoile de transfert 12 tournant de façon continue destinée à
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enlever les bouteilles des plates-formes de remplissage de la table 11 et à les conduire à une étoile 13 tournant continuel- lement faisant partie du présent dispositif d'injection 14.
L'étoile 13 est pourvue de poches du type usuel pour Maintenir les récipients en alignement vertical avec les têtes d'in- jection 15 placée à distance au-dessus de l'étoile et portées par une tourelle 16 centrale, tournant de façon continue.
Pendant la rotation d'une bouteille ou d'un autre récipient B avec l'étoile 13, du gaz est injecte dans Ici bouteille et celle-ci est ensuite enlevée de l'étoile 13 par une seconde étoile de transfert 18 qui la conduit à un mécanisme ci^ cap- sulage tournant 19, d'où la bouteille sort de le mechine de remplissage d'une manière bien connue.
La fig. 3 montre la manière de supporter une tête d'in- jection 15 partir de la tourelle centrale 16 et on p@ut voir sur cette figure que la tourelle centrale 13 est supportée et tourne sur un corps de vanne ou un élément àlumières 25 fixé à un tube stationnaire 26.
Le tube 26 débouche dans une petite chambre centrale 26a de l'élément à lumières 25, s'étend versle bas à travers la table de travail fixe 10 etest relié en ce endroit une conduite de vapeur 27 par un accouplement 28. L'étoile rotati- ve 13 combinée au dispositif d'injection est portée par un ar- bre creux actionné de façon continue qui entoure la partie du tube fixe 26 immédiatement au-dessus de la monture 28.
Un second tube 30 estmonté dans le tube 26 etson extrémité iu- périeur e est vissée dans un trou fraisé 31 du corps devanne 25 et la partie inférieure du tube 30 s'étend vers le bas au delà de la monture 28 pour être reliée à une conduite d'échap- pement de vapeur non représentée.La tourelle 16 est mise en rotation sur le corps de vanne fire 25 par suite du fait qu'une ou plusieurs tiges verticales 34 s'étendent vers le haut à partir de l'étoile 13 et sont fixées de façcn appropriée à des tubes conduisant le fluide et faisant partie de la construc-
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tion de la tourelle rotative du dispositif.
Des moyens appropriés peuvent être prévus pour permettre au tube 26 et au tube 30 d'être déplacés verticalement pour que l'appareil puisse s'adapter à des récipients de différen- tes dimensions. La tige 34 peut avoir un emboîtement dans la tourelle rotative de façon à permettre ce mouvement vertical.
La tourelle centrale et rotative 16 supporte les ttes d'injection 15 sur des tubes 36 et 37 s'étendant radialement, l'extrémité interne de ces tubes étant vissée respectivement dans les trous 38 et 39 qui s'étendent de la périphérie exté- rieure de la tourelle 16 vers sa face intérieure concave 40, laquelle s'adapte comme un siège sur la face conique inclinée 41 du corps de vanne 25. Les extrémités extérieures de chaque paire de tubes 36 et 37 sont fixées dans une console 42 et chaque tête d'injection 15 est fixée à une console correspon- dante 42 au moyen de vis ou d'organes analogues. Les têtes d'injection 15 ont une forme générale cylindrique de façon à. fournir une chambre 44 dans laquelle peut coulisser un piston 45 porté par la partie médiane d'un tube d'injection ou d'une tuyère 46.
La partie inférieure de la tuyère 46 passeà travers un bourrage 47 qui ferme l'extrémité inférieure de la chambre 44 et l'extrémitésupérieure du tube 46 s'étend à travers un bourrage 48 qui sert à fermer l'extrémité supérieure de la chambre. Sur le bourrage 48 on a vissé un cylindre 49 qui pro- cure une seconde chambre 50 au-dessus de la pièce 15. La cham- bre 50 a une longueur suffisante pour enfermer l'extrémité supérieure du tube 46 lorsque ce dernier est dans la position soulevée représentée à la fig. 3, l'extrémité supérieure de la chambre étant fermée par une garniture 51 à travers la- quelle passe une conduite de gaz 52. La conduite de gaz 52 a son extrémité opposée reliée à un trou 53 dans la pièce ou tourelle centrale 16.
Chaque tube 37 s'étendant rad ialement communique avec un conduit 56 formant un angle dans 'chaque tête 15, lequel con- duit débouche à l'extrémité supérieure de la chambre 44 de la
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tête d'injection 15 et le tube 36 communique avec un conduit 57, formant un angle, qui débouche dans l'extrémité inférieure de la chambre 44.
Comme le montrent les fig. 2 et 3, un conduit 60 s'étend à travers le corps de vanne ou l'élément à lumières 25 pour mettre la petite chambre centrale inférieure 26a de ce der- nier en communication avec un passage 59 qui s'étend sur la face 41 de l'élément 25. Le trou 60 débouche dans la partie inférieure 61 du passage 59, laquelle partie s'étend autour de la partie inférieure de la face 41 dans un plan horizontal, le passage 59 étant désaxé confie on l'a indiqué en 62 %1 la fig. 2 dans une direction vers le hautpour communiquer avec un prolongement supérieur 63 du passage 61. Le passade 59 com- munique évidemment par le conduit 60, la chambre 26a et le tu- be 26 avec la conduite d'amenée de vapeur 27.
Un conduit 65 s'étendant radialement dans l'élément . lu- mière 25 relie le conduit axial 31 et le tube d'échappe.lent 30 à un point intermédiaire du passage 64 prévo dans le face 41 de l'élément 25. On/peut voir é la fig. 2 qu'une partie inférieure 66 du passage 64 s'étend à partir d'un poinb adja- cent au coude 62 du passage 59 et de là, fuitle tour de l'é léraent 25 jusqu'en un point voisin de l'extrémité opcosée du passage 59, toute cette étendre de la partie inférieure 66 du passage 64 étant dans le même plan horizontal que la partie inférieure 61 du puisage 59.
Lr: reste du ressan 64 recouvre le passage 59, c'est-à-dire que le passage 64 renferme une partie désaxée 67 qui aboutit à une par tie s@périeure 68 du passage 64, laquelle partie s'étend cirdonférentiellement en même temps que la partie inférieure 61 du pussage 59 et est également dans le même plan horizontal que la partie supérieu- re 63 du passage 59. Tout le passage 64 sert de passage d'é- chappement, vu que, comme on l'a indiqué ci-dessus,le passage radial 65 le met en communication agen le tube d'échappement axial 30.
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Les mouvements verticaux d'un tube d'injection 46 sont commandés par l'agencement de passages ci-dessus mentionné.
Au moment où une bouteille passe' sous un tubé d'injection 46, les passages 38 et 39 correspondant à ce tube sont en un point correspondant à la ligne en pointillé A de la fig. 2, position qui correspond à celle représentée à la fig. 3 et également à celle représentée à gauche de la fig. 4. Comme on l'a indiqué, le passage inférieur 38 qui communique avec l'extrémité infé- rieure de la chambre 44 de la tête d'injection 15, sera en communication avec la partie inférieure 61 du passage d'amenée de vapeur 59, de sorte que la pression de vapeur s'exerce dans la partie inférieure de la chambra 44 pour maintenir le piston 45 et le tube d'injection 46 vers le haut, comme on l'a indi- qué à la fig. 3 et à la partie de gauche à la fig. 4.
En même temps le passage 39 correspondant à la tête d'injection commu- nique avec la partie 68 reportée vers le haut du passage 64.
La partie du tube d'injection ou de la tuyère 46 située dans la chambre 44 sera par conséquentchauffée par la vapeur con- tenue dans la chambre.
Immédiatement après qu'une bouteille a été placée envi dessous de la tuyère d'injection par l'étoile de transfert 12, la rotation de l'étoile 13 et de la tourelle 16 supportant la tête d'injection déplace les passages 38 et 39 le long de la face de l'élément 25 pour amener le passage 38 en alignement avec la partie inférieure 66 du passage d'échappement 64 et amener en même temps le passage 39 en alignement avec la par- tie reportée vers le haut 63 du passage de vapeur 59, ce qui/a pour résultat que de la vapeur se rend dans la partie supérieu- re de la chambre 44 par le passage 56 pour refouler le piston 45 et la tuyère d'injection 46 vers le bas jusqu'àla position représentée à la droite de la fig.
4, ce mouvement étant per- mis par/ce que le passage intérieur 38 de la tête d'injection est en alignement avec le passage d'échappement 64. La vapeur entrant dans l'extrémité supérieure de la chambre 44 srrvira
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évidemment alors à. chauffer la partie du tube d'injection 46 située au-dessus du piston 45.
Presqu'immédiatement après le mouvement ci-dessus indi- qué de la tuyère 46, le passage supérieur 39 de la tête d'in- jection quitte l'alignement avec la partie reportée vers le haut 63 du passage de vapeur. 59, ce qui termine le débit de vapeur/à la partie supérieure de la chambre 44 et laisse la tuyère d'injection dans la position abaissée par suite de son poids propre.
En même temps le passage supérieur 53 de la tou- relle 16, qui débouche dans la chambre supérieure 50 de la tête d'injection considérée, vient en aligne ent avec un pas- sage supérieur '70 .de l'élément 25, lequel pesage communique par un passage radial 71 et un passage axial avec une con- duite 73 par laquelle du gaz, de préférence de l'anhydride carbonique, peut être envoyé à l'appareil .
En ce moment les lumières 38, 39 et 53 se trouvent sensiblement dans la posi- tion indiquée par la ligne c '-, la fig. 2. :Ce l'a, hydride car- bonique sous pression est alors débité par conséquant vers la chambre supérieure 50 de 10 tête d'injection et de lè vers le bas à travers la longueur chauffée de la tuyère d'injec- tion 46 et par l'orifice de l'extrémité inférieure de cette dernière.
Le/mouvement vers le bas de la tuyère d'injection 46, indi- qué ci-dessus, aura placé l'orifice du tube en un ,oint adja- cent à la surface du liquide dans la bouteille E, de préfé- rence juste en dessous de la surface du liquida comme le :;on-
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ce.H.e e tre la fig. 4, ou bien au-dessus de rsuri8ce. La sertie de l'anhydride carbonique chauffe, sous une pression appropriée, dans le récipient et contre le liquide de cette manière,fait que le contenu mousse de telle sorte que est refoulé de l'espace supérieur du récipient,comme cela sera décrit dans la suite.
Le mouvement de l'anhydride carbonique ou d'un autre fluide dans la chambre 50 et de là par la tuyère d'injection correspondante 46 continue pendant tout le temps pendant lequel
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le passage 53 conjugué est en face du passage d'amenée de fluide d'injection 70 dans l'élément 25.
Immédiatement après qu'un passage 53 s'est mis hors d'alignement avec le passage 70, le passage 39 de la tête d'injection arrive en communica- tion avec la partie 68, reportée vers le haut,du passage d'é- chappement 64, tandis que le passage inférieur 38 arrive en face de la partie inférieure 61 du passage 59 de l'amenée de vapeur, ce qui a pour résultat que de la vapeur se rend dans la partie inférieure de la chambre 44 de la tête d'injection, pour soulever le piston 45 et la tuyère d'injection. 46, jusqu'à la position représentée à la fig. 3 et à la gauche de la fig. 4.
Après que ceci s'est produit, la bouteille est en- levée de l'étoile d'inje.ction 13 par l'étoile de transfert 18 et pendant la continuation de la rotation de l'étoile 13 àt de la tourelle 16, une seconde bouteille est amenée sous la même tuyère d'injection par l'étoile de transfert 12.
Le mouvement vertical de la tuyère d'injection 46 peut être produit par de l'air comprimé au lieu de la vapeur.
Le présent appareil peut être employé dans le but d'in- jecter simplement un gaz dans l'espace supérieur d'un réci- pient de telle manière que l'air est expulsé sans moussage de la boisson, et en pareil cas l'anhydride carbonique ou un autre gaz peut être chauffé ou non. Le tube d'injection peut également être disposé de façon à injecter de l'anhydride car- bonique ou un autre gaz approprié dans la partie inférieure du liquide, cette opération étant parfois désirable avec des boissons qui ne moussent pas facilement .
Comme le présent appareil comporte un moyen pour mettre en mouvement de va-et-vient une tuyère de remplissage par rap- port à un récipient et pour faire écouler une charge fixe d'un fluide vers le récipient, il est applicable également pour faire écouler un liquide,par exemple un sirop,dans des récipients par simple mise en liaison de la conduite 73 avec un réservoir à sirop et emploi d'air comprimé pour mettre en
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mouvement de va-et-vient les tuyères 46 comme on l'a décrit ci-dessus, vu que le chauffage du sirop ne sera pas désirable.
La méthode de la présente invention peut évidemment être exécutée avec de nombreux types d'appareils et différents moyens peuvent être employés pour chauffer le tube d'injection 46 ou le fluide fourni celui-ci et pour mettre en mouvement de va-et-vient soit le tube, soit la bouteille.
Lorsqu'une bouteille telle que B est mise en position en alignement avec le tube d'injection 46, celui-ci est oblige de descendre pour amener son extrémité inférieure et son ori- fice en contact immédiat avec la surface du liquide du réci- pient comme on l'a indiqué à la fig. 4. En même temps, ou im- médiatement après, un jetde fluide de préférence de l'anhydri- de carbonique, est éjecté de force par l'orifice du tube. Le choc de ce jet de fluide sur la surface du liquide cblige la partie supérieure du liquide à s'agiter de scrte qu'elle mousse.
On a trouvé que si de l'anhydride carbonique chauffé est employé comme fluide injecté, la chaleur du gaz injecté, agissant avec l'effet de choc local sur le liquide, a pour résultat la formation d'une mousse consistant en bulles extrê- mement fines et qui est très stable. En réalité, la mousse aura une stabilitésuffisante pour pouvoir s'élever trèslé qé- rement au-dessus de l'embouchure du récipient sens déborder par-dessus l'embouchure. Ceci est un avantage important en ce sens que lorsqu'une capsule est ensuite placée sur le réci- pient, tout l'air contenu dans la capsula est déplacé par la masse de mousse faisait saillie au-dessus de l'embouchure de la bouteille.
Le fait que par la présente méthode, tout l'espace supé- rieur est rempli d'une mousse très fine et urds stable empêche la mousse d'être balayée de la bouteille pendant le mouvement rapide de la bouteille vers le mécanisme de capsulage, cu même par le mouvement de descente de la tête de capsulage vers le récipient.
Grâce à la coordinateon convenable des différents facteurs
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employés, c'est-à-dire de la dimension du passage et de l'ori- fice d'injection 46, de la pression sous laquelle'le gaz est injecté, de la température du gaz ou de ,la mesure dans laquel-
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- oia le le gaz se détend, de la durée de l'injection, du degré éiKaaxw su.6oa.a.l'o.E-cm e\²' h;rdrik c;::
#boniuo1êt de la température de la boisson ainsi que du volume de l'espace supérieur du récipient, le volumede la mousse à former dans l'espace supérieur peut être réglé avec une précision telle qu'il remplis'se complètement l'espace supé- rieur et se ne s'élève cependant pas trop fortement au-dessus de l'embouchure de la bouteille.-On a trouvé que bien que la mousse créée par l'emploi de l'anhydride carbonique gazeux chauf- fé soit extrêmement fine, elle se forme très rapidement,ce qui a pour résultat qu'une quantité appropriée de'mousse pour rem- plir l'espace supérieur de la manière indiquée ci-dessus se forme en un temps suffisant pour permettre le papsulage pres- que immédiat du récipient .
Par conséquent la méthode suivant la présente invention peut être facilement mise en pratique avec un appareil approprié, posé sur une machine de remplis- sage entre la table usuelle de remplissage et le mécanisme de oapsulage.
L'orifice de l'ajutage 46 peut être dans certains cas placé légèrement en dessous de la surface du liquide dans le récipient B au moment où le fluide esf éjecté hors de la tuyè- re. Le résultat de cette façon de procéder diffère simplement de ce qui est décrit immédiatement ci-dessus et en ce qu'une
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±,%*4 G (9 mousse un peu plus Ul.-.""ïrést obtenue. Si le gaz est injecté dans le liquide en un point situé immédiatement en-deous de la surface du liquide , et si le gaz est à une pression suffisante,un peu du gaz injecté peut également passer en solution dans le liquide, ce qui remplace le gaz pouvant être mis en liberté hors du liquide pendant le mous sage.
Il est important de noter que le chauffage du fluide ga- zeux le fait dilater. Ceci est une caractéristique désirable de la présente méthode parce que si une partie du liquide en
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traitement est de nature telle qu'il ne mousse pas facile @ent en temps voulu pour l'application de la capsule, l'air contenu dans l'espace supérieur est au moins remplace par une masse de gaz dilaté qui, en se contractant dans la suite, crée un vide dans l'espace supérieur du récipient,le point important étant que tout l'air soitau moins expulsé de l'espace supé- rieur.
Pour obtenir cet effet, il est évidemment nécessaire d'employer un gaz tel que l'anhydride carbonique, c'est-'-dire un gaz de plus grande densité que l'air et qui peut être chauffé et dilaté dans une certaine mesure tout en restant de plus grande densité que l'air de l'espace supérieur du ré- cipient.
L'injection de gaz chaud et par conséquent dilaté ou d'un autre fluide dans l'espace supérieur de récipients remplis de légumes, de mayonnaise et d'autres produits analogues liquides ou solides, est également envisagée par la présente invention.
En d'autres termes, l'invention comprend l'envoi d'un gaz dilaté vers l'espace supérieur d'un récipient pour déloger simplement l'air qui se trouve dans cet espace et sans aucune action du produit lui-même telle qu'elle se manifeste lorsque le produit contient un gaz en solution. Lorsqu'un fluide dense chaud et dilaté ,tel que l'anhydride carbonique.est conduit dans l'espace supérieur d'un récipient, l'air de l'espace su- périeur est refoulé vers le haut et expulsé de l'espace à cau- se de la densité plus grande de l'anhydride carbonique. Le ré- cipient peut être immédiatement fermé de sorte que l'espace su- périeur contient seulement de l'anhydride carbonique.
Lorsque l'anhydride carbonique se refroidit et se contracte, il existe dans l'espace supérieur du récipient une pression réduite suffisante pour maintenir en place un couvercle du genre desti- né à être maintenu en position par un vide ou un état de basse pression. Comme la seule atmosphère de l'espace supérieur au récipient est un gaz inerte, cette forme de réalisation de l'invention a certains avantages sur un procédé qui se base
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sur une pression réduite d'air pour maintenir un couvercle en position hermétique.
Pour ce qui concerne l'injection d'un fluide dans un ré- cipient à boisson, il est fortement désirable d'employer un fluide qui n'affecte en aucune manière la boisson et n'importe quel fluide de ce genre peut être employé. On a trouvé toute- fois que l'anhydride carbonique donne des résultats particu- lièrement satisfaisants, spécialement lorsqu'il est injecté en dessous de la surface d'un miquide contenant du gaz. Lors- que la méthode est mise en pratique de telle manièrequ'une partie du gaz injecté peut passer en solution dans le liquide, il est donc désirable que le gaz ajouté soit du même type que le gaz qui est déjà en solution dans le liquide. Comme on l'a indiqué ci-dessus, on a trouvé également que l'empli d'anhy- dride carbonique chauffé a pour résultat la formation d'une mousse exceptionnellement fine et stable.
REVENDICATIONS.
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1. Le procédé pour mettre dans des récipients des bois- sons moussant facilement, contenant un gaz tel que l'anhydride carbonique, qui comprend les caractéristiques consistant à remplir partiellement le récipient au moyen de la boisson dans une atmosphère contenant de l'air, de telle sorte que l'espace situé dans le récipient au-dessus de la boisson con- tienne de l'air, et immédiatement avant l'obturation du ré- cipient, à agiter la boisson dans le récipient pour obliger une partie du gaz de la boisson è se dégager , en mettant en contact avec la boisson un gaz chauffé suffisamment et sous une pression suffisante pour agiter la boisson et provoquer un dégagement des gaz sous forme de mousse et expulser ainsi au moins une partie de l'air de l'espace situé au-dessus de la boisson,
et à boucher ensuite le récipient.
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"Method and apparatus for placing beverages into containers".
The present invention relates to methods and apparatus for packaging beverages, that is, placing and enclosing them in containers.
When putting easily foaming type beverages containing gas such as carbon dioxide into containers; it has been found desirable to remove as much air as possible from the space of the container above the surface of the beverage before sealing the container.
The main object of the present invention is to provide a method and apparatus for agitating the contents of the container which produce controlled frothing without diluting the beverage and in which preferably use is made of the advantages resulting from the production of agitation by a. localized heating without relying entirely on heat as a means of agitation.
The method according to the present invention comprises the
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features of partially filling a container with the beverage in an air-containing atmosphere so that the space in the container above the beverage contains air, and stirring the beverage in the container immediately before the obturation ôe the latter to cause part of the gas of the drink to degrade, by contacting the drink with a gas heated sufficiently and under sufficient pressure to stir the drink and force it to release gas underforged slush and thus expelling at least part of the air from the space located above the drink,
and then stopper the container.
By virtue of the method of the present invention, in which the orifice of the injection nozzle is placed either immediately above the surface of the beverage, or immediately below it, the moussap can only occur from the extreme top of the drink, so the rising gas bubbles cannot accumulate additional gas during their short upward journey through the liquid. Therefore the foam is extremely fine, and the bubbles do not break easily and adjustment of the foaming may not eventually become impossible. As indicated above, it has also been found that the heating of the injected gas plays an important role in the formation of a fine and stable foam.
In fact, the foam formed when heated carbon dioxide is employed as the injected agent is formed of extremely small bubbles which rapidly rise in the upper space at a rate sufficient to permit capping or nearly capping. immediately after gas injection. The excellent results obtained will be understood from the fact that the foam formed by the present invention rises a substantial distance above the edge of the container without spreading outward or overflowing.
Therefore, the rapid descent of a capping head towards the container does not disperse the foam.
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and all the air located inside the capsule is further displaced by the mass of foam located above the neck of the bottle.
The invention also consists in providing an apparatus for agitating the contents of beverage containers so as to cause the evolution of gas therefrom and to expel air from the upper space of the container, this apparatus comprising a. duct for supplying a gaseous fluid for expelling the air from the space above the surface of the beverage in the container, a nozzle in communication with the duct and being able to be set in motion in reverse. back and forth into the mouth of the container, and a means for heating the gaseous fluid in the nozzle.
The invention will be described and shown in the accompanying drawings by way of example.
In these drawings:
Fig. 1 is a partial plan view of a filling machine whose superstructure has been removed and to which the apparatus of the present invention has been incorporated as shown in the figure.
Fig. 2 is a top plan view of a valve body or lumen member controlling the flow of fluid which may be employed with the present apparatus.
Fig. 3 is a vertical radial section of the apparatus of the present invention taken on line 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is a view similar to FIG. 3 but on a somewhat smaller scale, showing an injection nozzle in the lowered position and in the raised position.
If we refer to fig. 1, which shows an injection device of the present invention incorporated in a filling machine, it is known that the stationary working table 10 of the filling machine has a filling rotary table 11 which is combined with it and is provided with a continuously rotating transfer star 12 intended to
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remove the bottles from the filling platforms of the table 11 and lead them to a continuously rotating star 13 forming part of the present injection device 14.
The star 13 is provided with pockets of the usual type for maintaining the containers in vertical alignment with the injection heads 15 placed at a distance above the star and carried by a central turret 16, rotating continuously.
During the rotation of a bottle or other container B with the star 13, gas is injected into this bottle and this is then removed from the star 13 by a second transfer star 18 which leads it to a rotating capping mechanism 19, from which the bottle exits the filling machine in a well known manner.
Fig. 3 shows how to support an injection head 15 from the central turret 16 and it can be seen in this figure that the central turret 13 is supported and rotates on a valve body or light member 25 attached to it. a stationary tube 26.
The tube 26 opens into a small central chamber 26a of the lumen element 25, extends downwards through the stationary worktable 10 and is connected at this point to a steam pipe 27 by a coupling 28. The rotating star - ve 13 combined with the injection device is carried by a continuously actuated hollow shaft which surrounds the part of the fixed tube 26 immediately above the frame 28.
A second tube 30 is mounted in tube 26 and its lower end is screwed into a countersunk hole 31 in valve body 25 and the lower portion of tube 30 extends downward beyond mount 28 to be connected to a steam exhaust pipe not shown The turret 16 is rotated on the fire valve body 25 as a result of one or more vertical rods 34 extending upward from star 13 and are suitably attached to tubes carrying the fluid and forming part of the construction.
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tion of the rotating turret of the device.
Appropriate means may be provided to allow tube 26 and tube 30 to be moved vertically so that the apparatus can accommodate containers of different sizes. The rod 34 may have an engagement in the rotating turret so as to allow this vertical movement.
The central rotating turret 16 supports the injection heads 15 on tubes 36 and 37 extending radially, the inner end of these tubes being screwed respectively into the holes 38 and 39 which extend from the outer periphery. of the turret 16 towards its concave inner face 40, which fits like a seat on the inclined conical face 41 of the valve body 25. The outer ends of each pair of tubes 36 and 37 are fixed in a bracket 42 and each head injection 15 is fixed to a corresponding console 42 by means of screws or the like. The injection heads 15 have a generally cylindrical shape so as to. provide a chamber 44 in which can slide a piston 45 carried by the middle part of an injection tube or a nozzle 46.
The lower part of the nozzle 46 passes through a packing 47 which closes the lower end of the chamber 44 and the upper end of the tube 46 extends through a packing 48 which serves to close the upper end of the chamber. A cylinder 49 has been screwed onto the packing 48 which provides a second chamber 50 above the part 15. The chamber 50 is of sufficient length to enclose the upper end of the tube 46 when the latter is in the chamber. raised position shown in fig. 3, the upper end of the chamber being closed by a gasket 51 through which passes a gas line 52. The gas line 52 has its opposite end connected to a hole 53 in the central room or turret 16.
Each radially extending tube 37 communicates with a duct 56 forming an angle in each head 15, which duct opens at the upper end of the chamber 44 of the tube.
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injection head 15 and the tube 36 communicates with a duct 57, forming an angle, which opens into the lower end of the chamber 44.
As shown in Figs. 2 and 3, a conduit 60 extends through the valve body or the lumen element 25 to place the small lower central chamber 26a thereof in communication with a passage 59 which extends over the face 41. of the element 25. The hole 60 opens into the lower part 61 of the passage 59, which part extends around the lower part of the face 41 in a horizontal plane, the passage 59 being off-center, as indicated in 62% 1 fig. 2 in an upward direction to communicate with an upper extension 63 of the passage 61. The passage 59 obviously communicates through the conduit 60, the chamber 26a and the tube 26 with the steam supply line 27.
A duct 65 extending radially in the element. light 25 connects the axial duct 31 and the slow exhaust tube 30 to an intermediate point of the passage 64 provided in the face 41 of the element 25. It can be seen in FIG. 2 that a lower portion 66 of passage 64 extends from a point adjacent to the elbow 62 of passage 59 and thence circulates around the passage 25 to a point near the end opposite the passage 59, all this extending from the lower part 66 of the passage 64 being in the same horizontal plane as the lower part 61 of the drawing 59.
Lr: rest of the spring 64 covers the passage 59, that is to say that the passage 64 contains an offset part 67 which ends in a lower part 68 of the passage 64, which part extends cirdonferentially at the same time as the lower part 61 of the pussage 59 and is also in the same horizontal plane as the upper part 63 of the passage 59. The entire passage 64 serves as an exhaust passage, since, as indicated above above, the radial passage 65 puts it in communication with the axial exhaust tube 30.
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The vertical movements of an injection tube 46 are controlled by the arrangement of passages mentioned above.
When a bottle passes' under an injection tube 46, the passages 38 and 39 corresponding to this tube are at a point corresponding to the dotted line A in FIG. 2, position which corresponds to that shown in FIG. 3 and also to that shown on the left of FIG. 4. As indicated, the lower passage 38 which communicates with the lower end of the chamber 44 of the injection head 15, will be in communication with the lower part 61 of the vapor supply passage 59. , so that the vapor pressure is exerted in the lower part of the chamber 44 to keep the piston 45 and the injection tube 46 upwards, as indicated in FIG. 3 and the left part in fig. 4.
At the same time the passage 39 corresponding to the injection head communicates with the part 68 brought upwards of the passage 64.
The part of the injection tube or the nozzle 46 located in the chamber 44 will therefore be heated by the steam contained in the chamber.
Immediately after a bottle has been placed under the injection nozzle by the transfer star 12, the rotation of the star 13 and the turret 16 supporting the injection head moves the passages 38 and 39 on it. along the face of the element 25 to bring the passage 38 into alignment with the lower portion 66 of the exhaust passage 64 and at the same time bring the passage 39 into alignment with the upwardly raised portion 63 of the exhaust passage. steam 59, which results in steam passing into the upper part of chamber 44 through passage 56 to force piston 45 and injection nozzle 46 downward to the position shown at the right of FIG.
4, this movement being enabled by the inner passage 38 of the injection head being aligned with the exhaust passage 64. The vapor entering the upper end of the chamber 44 will flow.
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obviously then to. heat the part of the injection tube 46 located above the piston 45.
Almost immediately after the above indicated movement of the nozzle 46, the upper passage 39 of the injection head leaves alignment with the raised portion 63 of the vapor passage. 59, which terminates the flow of steam / to the top of chamber 44 and leaves the injection nozzle in the lowered position due to its own weight.
At the same time the upper passage 53 of the turret 16, which opens into the upper chamber 50 of the injection head under consideration, comes into alignment with an upper passage 70 of the element 25, which weighing communicates through a radial passage 71 and an axial passage with a conduit 73 through which gas, preferably carbon dioxide, can be supplied to the apparatus.
At this moment the openings 38, 39 and 53 are substantially in the position indicated by the line c '-, FIG. 2.: This carbonic hydride under pressure is then consequently delivered to the upper chamber 50 of the injection head and downwardly through the heated length of the injection nozzle 46. and through the opening in the lower end of the latter.
The downward movement of the injection nozzle 46, indicated above, will have placed the orifice of the tube in one, anointed adjacent to the surface of the liquid in the bottle E, preferably just below the surface of the liquida as the:; on-
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this.H.e be fig. 4, or else above rsuri8ce. The crimping of the carbon dioxide heats, under an appropriate pressure, in the container and against the liquid in this manner, causing the contents to foam so that they are forced out of the upper space of the container, as will be described in after.
The movement of carbon dioxide or other fluid through chamber 50 and thence through the corresponding injection nozzle 46 continues throughout the time that
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the conjugate passage 53 is opposite the injection fluid supply passage 70 in the element 25.
Immediately after a passage 53 goes out of alignment with the passage 70, the passage 39 of the injection head communicates with the raised portion 68 of the passage of the injection. exhaust 64, while the lower passage 38 comes in front of the lower part 61 of the passage 59 of the steam supply, which results in the steam going into the lower part of the chamber 44 of the head of 'injection, to lift the piston 45 and the injection nozzle. 46, up to the position shown in FIG. 3 and to the left of fig. 4.
After this has occurred, the bottle is removed from the injection star 13 by the transfer star 18 and during the continued rotation of the star 13 from the turret 16, a second bottle is brought under the same injection nozzle by transfer star 12.
The vertical movement of the injection nozzle 46 can be produced by compressed air instead of steam.
The present apparatus may be employed for the purpose of simply injecting a gas into the upper space of a vessel such that the air is expelled without foaming from the beverage, and in such case the anhydride. carbon dioxide or other gas may or may not be heated. The injection tube can also be arranged to inject carbon dioxide or other suitable gas into the lower portion of the liquid, this operation sometimes being desirable with drinks which do not foam easily.
As the present apparatus includes means for reciprocating a filling nozzle relative to a container and for causing a fixed charge of a fluid to flow to the container, it is also applicable to flow. a liquid, for example a syrup, in containers by simply connecting the pipe 73 with a syrup reservoir and using compressed air to put in
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reciprocating the nozzles 46 as described above, since heating of the syrup will not be desirable.
The method of the present invention can of course be carried out with many types of apparatus and different means can be employed to heat the injection tube 46 or the fluid supplied thereto and to reciprocate either. the tube or the bottle.
When a bottle such as B is placed in position in alignment with the injection tube 46, the latter is forced to descend to bring its lower end and its orifice into immediate contact with the liquid surface of the container. as indicated in fig. 4. At the same time, or immediately thereafter, a jet of fluid, preferably carbon dioxide, is forcibly ejected from the orifice of the tube. The impact of this jet of fluid on the surface of the liquid causes the upper part of the liquid to stir and foam.
It has been found that if heated carbon dioxide is employed as the injected fluid, the heat of the injected gas, acting with the local shock effect on the liquid, results in the formation of a foam consisting of extremely bubbles. fine and very stable. In fact, the foam will have sufficient stability to be able to rise very high above the mouth of the container or overflow over the mouth. This is a significant advantage in that when a cap is subsequently placed on the container, all of the air contained in the capsula is displaced by the mass of foam protruding above the mouth of the bottle.
The fact that by the present method the entire upper space is filled with a very fine and stable foam prevents the foam from being swept from the bottle during the rapid movement of the bottle towards the capping mechanism, cu even by the downward movement of the capping head towards the container.
Thanks to the suitable coordinateon of the different factors
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employed, i.e. the size of the passage and the injection port 46, the pressure under which the gas is injected, the temperature of the gas, or the extent to which
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- where the gas expands, for the duration of the injection, the degree éiKaaxw su.6oa.a.l'o.E-cm e \ ² 'h; rdrik c; ::
As the temperature of the beverage increases as well as the volume of the upper space of the container, the volume of foam to be formed in the upper space can be adjusted with such precision that it completely fills the upper space. but does not rise too strongly above the mouth of the bottle .-- It has been found that although the foam created by the use of heated carbon dioxide gas is extremely fine, it forms very rapidly, resulting in an appropriate amount of foam to fill the upper space as indicated above is formed in sufficient time to permit almost immediate papsulation of the container.
Therefore the method according to the present invention can be easily put into practice with a suitable apparatus placed on a filling machine between the usual filling table and the oapsulating mechanism.
The orifice of nozzle 46 may in some cases be placed slightly below the surface of the liquid in vessel B as the fluid is ejected from the nozzle. The result of this procedure simply differs from what is described immediately above and in that a
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±,% * 4 G (9 foam a little more Ul .- "" is obtained. If the gas is injected into the liquid at a point immediately below the surface of the liquid, and if the gas is at a sufficient pressure, some of the injected gas can also go into solution in the liquid, which replaces the gas which can be released out of the liquid during the softening.
It is important to note that heating the gaseous fluid causes it to expand. This is a desirable feature of the present method because if some of the liquid in
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treatment is of such a nature that it does not foam easily @ent in time for the application of the capsule, the air contained in the upper space is at least replaced by a mass of expanded gas which, on contracting in Subsequently, a vacuum is created in the upper space of the container, the important point being that all the air is at least expelled from the upper space.
To achieve this effect, it is obviously necessary to employ a gas such as carbon dioxide, that is to say a gas of greater density than air and which can be heated and expanded to some extent while while remaining of greater density than the air in the upper space of the container.
Injection of hot and therefore expanded gas or other fluid into the upper space of containers filled with vegetables, mayonnaise and other like liquid or solid products is also contemplated by the present invention.
In other words, the invention comprises sending an expanded gas to the upper space of a container to simply dislodge the air which is in this space and without any action of the product itself such as 'it manifests itself when the product contains a gas in solution. When a hot and dilated dense fluid, such as carbon dioxide. Is conducted into the upper space of a container, the air from the upper space is forced upward and expelled from the space to. due to the greater density of carbon dioxide. The container can be immediately closed so that the upper space contains only carbon dioxide.
As the carbon dioxide cools and contracts, there is reduced pressure in the upper space of the vessel sufficient to hold in place a cover of the kind intended to be held in position by a vacuum or low pressure condition. Since the only atmosphere in the space above the container is an inert gas, this embodiment of the invention has certain advantages over a process which is based on
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on reduced air pressure to keep a lid in an airtight position.
With respect to the injection of a fluid into a beverage container, it is highly desirable to employ a fluid which does not affect the beverage in any way, and any such fluid can be employed. Carbon dioxide has, however, been found to give particularly satisfactory results, especially when injected below the surface of a gas-containing fluid. When the method is practiced in such a way that a part of the injected gas can go into solution in the liquid, it is therefore desirable that the added gas be of the same type as the gas which is already in solution in the liquid. As indicated above, it has also been found that filling with heated carbon dioxide results in the formation of an exceptionally fine and stable foam.
CLAIMS.
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1. The method of placing easily foaming beverages containing a gas such as carbon dioxide into containers which comprises the features of partially filling the container with the beverage in an atmosphere containing air, such that the space in the container above the beverage contains air, and immediately before the container is sealed, to stir the beverage in the container to force some of the gas out. the drink is released, by bringing into contact with the drink a sufficiently heated gas and under sufficient pressure to stir the drink and cause the gas to escape in the form of foam and thus expel at least part of the air from the beverage. space above the drink,
and then stoppering the container.