Apparat zum Abfüllen eines Produktes in Behälter.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zum Abfüllen eines Produktes in Behälter.
Der erfindungsgemässe Apparat ist gekennzeichnet durch ein Füllaggregat, welches das Produkt in einem kontinuierlichen Strom in Behälter abgibt, die in gleichbleibenden Zeitabschnitten an dem Füllaggregat vorübergeführt werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen Apparates ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Apparat.
Fig. 2a, 2b und 2c sind schematiscbe Ansichten, die je die Wirkung der Schüttge schwindigkeit des Füllgutes aus dem Füll- mechanismus bzw. die Gleichmässigkeit des Füllvorganges zeigen.
Fig. 3 ist eine Draufsicht der Elüllzone des Apparats mit ausgebautemDeckel und dazugehöriger Teile, welche die Füllzone und die damit in Arbeitsverbindung stehende Transportvorrichtung zeigt, welche die Be hälter in zweckmässige, bestimmte Stellung zueinander bringt. Die Isolierung des Aggregates und andere Teile sind weggelassen, damit die Konstruktion klarer ersichtlich wird.
Fig. 4 ist ein Seitenaufriss des Mechanismus naeh Fig. 3, der schematisch die An triebsvorrichtung für die verschiedenen Teile darstellt.
Fig. 5a, 5b und 5c sind vergrösserte Hori zontalschnitte der Teile des Mechanismus nach Fig. 3, wobei die Figuren, wenn sie in der Reihenfolge ihrer Bezeichnung nachein- ander betrachtet werden, sich im wesentlichen über die Länge des Aggregates nach Fig. 3 ziehen. In Fig. 5a, 5b und 5c sind Isolierung und Dampfrohre dargestellt.
Fig. 6 ist ein vergrösserter Vertikalschnitt in der Längsrichtung durch die Füllzone des Apparats und zeigt insbesondere den Füll- mechanismus und die Art und Weise, in welcher übliche Büchsen mit freier Öffnung an der Füllvorrichtung vorüber geführt werden.
Fig. 7 ist ein Vertikalschnitt in der Querrichtung längs Ebenen durch die Linie 7-7 in Fig. 6.
Fig. 8 ist ein Teilschnitt längs einer Ebene durch Linie 8-8 in Fig. 6.
Fig. 9 ist eine Draufsicht der Füllvorrich tung von oben und zeigt ihre Montage.
Fig. 10 ist ein Seitenaufriss der Fiillvorrichtung.
Fig. 11 ist ein Teilaufriss des Mechanismus, der die Behälter voneinander trennt und in eine Stellung zueinander bringt, in der sie einer (nicht dargestellten) Büchsensohliess- maschine zugeführt werden können.
Fig. 12 ist ein Schnitt in Ebenen durch Linie 12-12 in Fig. 11.
Fig. 13 ist ein Schnitt durch eine Ebene durch Linie 13-13 in Fig. 11.
Der zu beschreibende Apparat umfasst einen Büchsen-Sterilisationsapparat 3 (Fig. 1) mit einer Sterilisationszone, die mit einer Abfüllzone 4 in Verbindung steht, welche ihrerseits mit einer Behälterschliesszone 6 verbunden ist. Diese Zone enthält eine beliebige übliche Behälterschlie#maschine. Die Schliesszone 6 steht wiederum mit einer Sterilisations- zone 7 für die Deckel in Verbindung. Alle diese untereinander verbundenen Zonen bilden eine gesehlossene Kammer, doch sind die Zonen über ventillose Öffnungen miteinander verbunden und werden unter atmosphäri- schen Druck gehalten.
Mit Vorteil werden die Behälter vor Einführung in den Sterilisa- tionsapparat 3 vorgewärmt, damit sie für die Sterilisa. tion bereits vorbereitet sind und die Zeit für die Sterilisation etwas reduziert wird.
Var der Vorwärmung werden die Behälter mit Vorteil gewaschen und getrocknet. Zu diesem Zweck ist ein Waschapparat 8 vorgesehen, der mit einem Trocknungsapparat 9 in Verbindung steht, der wiederum mit einem Vorwärmer 11 verbunden ist. Die Behälter werden durch einen geeigneten Transport mecha-nismus aufrecht durch den Apparat geführt, dies in einer ununterbrochenen Bahn, welche durch die punktierten Linien in Fig. 1 angedeutet ist. Nachdem die Deckel durch die Sehliessmasehine auf die Behälter aufgebracht worden sind, werden die verschlossenen Behälter durch eine Auslassoffnung 12 ausgestossen.
Die den Durchgang 4 aufweisende Kammer ist somit nicht luftdicht abgeschlos- sen.
Damit im ganzen Apparat sterile Verhältnisse herrschen und Behälter und Behälter- deckel gleiehzeitig sterilisiert werden können, wird an verschiedenen Punkten des Systems ein Sterilisationsgas, beispielsweise Dampf, eingeführt Dieser Dampfstrom verhindert das Eindringen der Aussenluft durch die Einund Auslassoffnungen des Systems und durch jede andere etwa vorhandene Öffnung.
Die Sterilisation der Behälter und ihrer Deckel ist eine Funktion von Zeit und Temperatur, und wenn der verwendete Dampf gewöhn- licher gesättigter Dampf wäre, der ohne Über- hitzung aus dem Dampfkessel direkt in das System geleitet würde, besässe er nicht eine e Temperatur, die zur Sterilisation der Behäl- ter und Deckel innerhalb einer nützliehen Zeit genügen würde. Durch das Mittel zum Über hitzen des Wasserdampfes bei atmosphäri- sehem Druck auf eine geeignete Temperatur über 100 C wird aber die Sterilisation innerhalb nützlicher Frist vollzogen.
Wenn der Dampf überhitzt wird, wird ihm neben der bereits durch seine Erzeugung empfangenen Wärme noch zusätzliche Wärme mitgeteilt.
In Fig. 1 ist ein zusätzliches Ileizmittel oder ein Überhitzer 13 mit dem Dampferzeuger oder Dampfkessel 14 durch eine Dampfleitung 16 verbunden, in welche ein geeignetes Druckreduzierventil 17 eingebaut ist. Der Uberhitzer kann jedes geeignete Heizmittel zum Überhitzen des Dampfes verwenden, bei spielsweise ein dureh Gas oder Elektrizität erwärmtes Mittel.
Der überhitzte D'ampf gelangt durch die Leitung 18 in die Sterilisationszone 3 für die Büchsen, durch Leitung 19 in die lfüllzone 4 und durch Leitung 21 in die Sterilisationszone 7 für die Deckel. Das Ventil 17 reduziert den Druck des Dampfkessels auf einen Wert, der nicht wesentlich über dem atmosphärischen Druck steht, und mit Vorteil in der Weise, dass der Düsendruck des Dampfes tief genug ist, um direkt nach der Einführung im System einen Druck zu schaffen, der knapp über dem atmosphärlischen Druck ist, beispielsweise wenige Hundertstel Pfund.
Dadurch ergibt sich ein gleiehmässiger Dampfstrom aus allen Öffnungen in der Sterilisa- tionszone für die Behälter und im übrigen Apparat, so dass der Apparat jederzeit mit strömendem Dampf gefüllt ist, der durch die Öffnungen strömt und das Eindringen von bakterienhaltiger Luft in den Apparat verhindert. Doch kann der Dampf auch mit einem im wesentlichen atmosphärischen Dü sendruck in den Apparat geleitet werden, weil die Einspritzgesehwindigkeit des Dampfes den notwendigen Faktor schafft, welcher die Luft durch den stromenden Dampf fernhält.
Die Zufuhr von Dampf mit Düsendrücken, die wesentlich hoher sind als der atmosphärische Druck, ist unerwiinscht, da dies zur Folge haben könnte, dass die Behälter auf illrem Transport durch den Behälter umgestürzt werden.
Wie bereits erklärt, ist die Sterilisierung der Behälter und ihrer Deckel eine Funktion der Zeit und Temperatur. Je hoher die Tem peratur ist, desto kürzer wird die zur Ge währleistung der Sterilisation der Behälter und ihrer Deckel gegen Bakterien benötigte Zeit. Doch ist es wünschbar, dass die Behälter und ihre Deckel sich so schnell durch die Sterilisationszonen für Behälter und Deckel bewegen, als praktisch bei einer Minimallänge des Apparat erreichbar ist, und doch so schnell sterilisiert werden, dass Wirtschaft lichkeit des Betriebes und der Leistung sichergestellt sind.
Unter den meisten Bedingungen gewährleistet eine Temperatur von 176 bis 260 C griindliche Sterilisation der Behälter in ihrer Sterilisationszone, wenn die Transportzeit durch diese Zone zwischen 30 und 60 Sekunden beträgt. Deshalb erhitzt der Überhitzer den Dampf auf diese Temperatur.
Dasselbe gilt fiir den Sterilisationsapparat fiir die Deckel.
Durch RegWierung der Transportge- sehwindigkeit der Behälter in Übereinstimmung mit der jeweiligen Dampftemperatur über 100 C lä#t sich jede geeignete Sterilisa tionswirkung im System erzielen. Damit die Sterilisation der Behälter und ihrer Deckel innerhalb für industriellen Betrieb nützlicher Frist erfolgt, muss der Dampf bei atmosphä- rischem Druek auf mindestens 176 C erhitzt werden und derart den Sterilisationsapparat für die Behälter und denjenigen für die Deckel auf dieser Temperatur oder darüber halten.
Die Maximaltemperatur des Dampfes ist nicht sonderlich wiehtig, ausgenommen wenn die Temperatur so hoch ist, dass sie einen schädlichen Einfluss auf Behälter und Deckel ausüben könnte.
Das abzufüllende Produkt muss bei seiner Einführung in die Behälter steril sein. Zur Durchführung dieser Sterilisation wird ein auf dem Gebiet der Sterilisation von flüssigen Produkten bekanntes, sogenanntes Blitzsteri- lisationsverfahren angewendet, mit welchem das Produkt rasch sterilisiert werden kann.
Ein solches System ist schematisch in Fig. 1 angedeutet und umfa# einen Erhitzer 22, der auf so hoher Temperatur gehalten wird, dass er das Produkt rasch sterilisiert. Der Erhitzer ist durch die Leitung 24 mit einem Speisetank 23 für das Produkt verbunden. Ein Dreiwegventil 26 ist in der Leitung 24 mit einer Was- serzuleitung 27 zu einem später zu erläuternden Zweeke verbunden. Ferner ist in der Leitung 24 eine sogenannte Entleerungspumpe 28 mit konstanter Volumenleistung vorgesehen, welche ermöglicht, pro Zeiteinheit eine bestimmte regelmässigeMenge des Produktes zuzuführen.
Diese Menge ist mittels eines Motors 29 mit variabler Drehzahl, der zum Betrieb der Pumpe dient, nach Gutdünken regu- lierbar.
Der Erhitzer 22 ist mit einem sogenannten Lagerbehälter 31 verbunden, in welehem die Temperatur während einer genügend langen Zeit erhalten bleibt, um die Sterilisation zu beendigen. Der Behälter 31 ist mit einem Kühler 32 verbunden, in welehem das sterilisierte Produkt abgekühlt wird. Das abgekiihlte Produkt wird durch die Leitung 33, die mit dem Füllaggregät 34 verbunden isstf, aus dem Kühler 32 befordert. Das Füllaggregat ist oben auf der Füllzone 4 angeordnet und liefert einen kontinuierlichen Strom des s Füllgutes in die Behälter. Seine Konstruktion und Arbeitsweige wird im folgenden im einzelnen beschrieben.
Mit der Leitung 33 ist die Leitung 36 verbunden, welche auf eine ebenfalls im folgenden zu erläuternde Weise überhitzten Dampf zur Sterilisation des Füllaggregatea liefert.
In dieser Leitung 36 ist ein von Hand betätig- tes Ventil 37 vorgesehen. Ein anderes von Hand betätigtes Ventil 38 ist inderLeitung 33 über einer untern Abzweigung (Fig. 1) vorgesehen und ein Druckablassventil 39, das beispielsweise auf Umschaltung bei einem Druck von etwa 7, 03 kg/cm eingestellt ist, befindet sich in einer Stellung, in welcher es Flüssigkeit-von der Leitung 33 durch die Auslassleitung 40 führt, welche derart ausge bildet ist, dass sie einen Heiss-Sterilisations wasserauslass bildet.
Das Ventil 39 ist in der Leitung 40 direkt an dem Punkt eingeschaltet, an dem diese mit der Leitung 33 in Verbindung steht, doch wird in der schematischen Zeichnmg von Fig. 1 das Ventil zwecks grö- sserer Klarheit in einiger Distanz von diesem Punkt dargestellt. Die Leitungs-und Ventilanordnungen haben den, Zweck, das Full- aggregat 34 gründlich zu sterilisieren, wenn der Apparat in Funktion gesetzt wird.
Eine kontinuierliche Reihe von Behältern wird kontinuierlich in einer im wesentlichen ununterbrochenen Bewegung durch die Füll- zone 4 geführt, auf welcher das Füllaggregat 34 angeordnet ist. Diese Füllzone ist zwischen dem Sterilisationsapparat für die Behälter 3 und der Schliessmaschine 6 eingesetzt. Die Füllzone soll nachstehend im Zusammenhang mit den Fig. 3, 4, 5a, 5b und 5c eingehender erläutert werden.
Die Füllzone und der übrige Apparat sind mit wärmeisolierten Wänden 41 (in Fig. 3 und 4 nicht dargestellt) versehen. An der linken Seite (nach Fig. 5a) ist der die Füllzone 4 bildende Durchgang bei 42 mit dem Auslassdurchgang 43 des Sterilisationsappa- rates für die Behälter verbunden, wobei die Behälter 44 (striehpunlktiert) mittels eines kontinuierlich sich bewegenden Kabels 46 durch den Sterilisationsapparat transportiert werden, auf welchem die Behälter getragen werden und das um ein Rad 47 verlauft.
Dieses Rad ist in Fig. 5a zwecks Raumerspar- nis gebrochen dargestellt. Geeignete Schwing- führungen 48, die auf dem Gebiete der Behältertransportmechanismen wohlbekannt sind, sind im wesentlichen an dem Punkt, an welchem das Transportkabel 46 umkehrt, angeordnet, mit dem Zwecke, die Behälter 44 vom Kabel 46 auf eine kontinuierlich laufende endlose Transportkette 49 zu schieben. In diesem Zusammenhang ist ersichtlich, da# die Anordnung der Führungen 48 derart ist, dass die Behälter von der Transportkette 49 weggeschoben werden können, wenn die Füllzone umgangen werden soll, falls während des Betriebes eine Störung auftreten sollte, die eine solehe Umgehung notwendig machen sollte.
Der obere Teil der Kette 49 wird auf einer geeigneten Führungsschiene 51 getragen, und die Kette an einem Ende läuft über ein Kettenrad 52. Das Kettenrad ist auf einer Welle 53 angeordnet, die in bekannten einstellbaren Lagern 54 läuft. Am andern Ende läuft die endlose Kette 49 über ein Kettenrad 56 unter einem drehbaren Sternrad 57. Die kontinuier- lich laufende Kette 49 trägt die Behälter auf eine Trägerplatte 58, die sich links vom Stern- rad 57 hinzieht, und wenn die Behläter in Einbuchtungen 57'des Sternrades gefasst werden, trägt sie das Sternrad entlang der Platte 58 auf den kontinuierlich laufenden endlosen Transportmechanismus 59.
Eine ge krümmte Führung 61 ist zwischen dem Trans portmechanismus 59 und der Transportkette 49 vorgesehen, welche die Behälter in der korrekten Richtung führt, wenn sie vom Sternrad 57 übernommen werden.
Grösse und Distanz der Einbuchtungen 57' des Sternrades sind derart, dass sie die Behälter im wesentlichen miteinander in Berüh- rung bringen, wobei deren nach auswärts gerichteten Flanche 44'sich überlappen, wie klarer aus Fig. 6 hervorgeht. Es wird ein Satz Sternräder vorgesehen, deren Einbuch- tungen in Grosse und Distanz den versehiedenen normalen Büchsengrossen entsprechen, und das Sternrad ist losbar angeordnet, dass es entsprechend der verwendeten Behältersorte rasch ausgewechselt werden kann. Das Sternrad 57 bildet somit mit dem Transportmechanismus 59 einen Mechanismus, der die Behälter in einem bestimmten Verhältnis placiert, damit sie rationell gefüllt werden können.
Der Transportmechanismus 59 umfasst ein Paar seitlich distanzierter endloser Ketten, deren obere Teile auf Schienen 60 getragen werden und die gleichmässig, das heisst im wesentlichen ununterbrochen kontinuierlich bewegt werden. Sie tragen die Behälter zur Bewegung zwischen geeigneten vertikal und seitlich regulierbaren Führungssehienen 62, welche an den Seiten der Transportvorrichtung 59 und entlang dem dazugehörigen Transportmechanismus angeordnet sind, um verschiedenen Behälterhohen und Breiten Rechnung zu tragen. Links verlaufen die endlosen Ketten (in Fig.'5a) über Kettenräder 63, die in Aussparungen 64 in der Träger- platte 58 laufen.
Das Füllaggregat 34 befindet sich direkt über dem Transportmechanismus 59, wie am klarsten aus Fig. 6 und 7 hervorgeht, und wenn die Behälter am Füllaggregat vorübergeführt werden, das einen kontinuierliehen Strom des sterilen Fiillgutes ausflie#en lässt, werden sie gefüllt.
Der Transportmechanis- mus 59 wird mit Bezug auf das Füllrohr kon tinuierlich mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, da. ss jeder Behälter im wesentliehen vollständig gefüllt wird, wenn er das Füllaggregat passiert Mit den Behältern 44 ergibt sich kein Vergie#en des I'iillgutes, weil sie aufrecht auf dem Transportmeehanismus stehen und ihre Flanschen an den Offnungen ein ander überlappen Wie naehstehend bei Beschreibung des Füllaggregates eingehender erläutert wird, ist das Füllrohr derart konstruiert, dass es einen länglichen Strom des Produktes austreten lässt.
Von der Transportvorrichtung 59 des Füllmechanismus werden die Behälter in bestimmter Anordnung mit Bezug zueinander zur Schliessmaschine 6 geführt. Diese Anordnung hängt von der jeweiligen Art der im Apparat verwendeten Schliessmaschine ab.
Ein Steuermittel übernimmt am Ende der Transportvorrichtung 59 die Behälter und bringt sie in einen bestimmten Abstand voneinander zur Zuführung an die Schliessma sehine. Diese Art Mechanismus ist wohlbekannt und umfasst einen beschleunigenden endlosen Transportmechanismus 66, dessen oberer Teil von der Sehiene 67 getragen wird und der um ein Kettenrad 68 zwisehen den rechten Kettenrädern 69 der Ketten des Transportmechanismus 59 verläuft. Die Ket tenräder 68 und 69 sind auf.. einer geeigneten Welle 71 angeordnet.
Der Transportmechanismus 66 bewegt sich mit grösserer Gesehwindigkeit. als der Transportmechanismus 59, damit die Behälter voneinander getrennt werden. Die genaue Be stimmung der Distanz geschieht durch einen rotierenden. Schneekenzylinder 72 mit einer Schnecke 73, deren Steigung sich in der Rich tung vom Ende des Mechanismus 59 zum Ende der Schneeke auf den geeigneten Wert erhöht. Wie bei Mechanismen dieser Art wohl-bekannt ist, nimmt die Schnecke 73 die genaue Distanzierung zwischen den Behältern vor, während die Beschleunigungskette 66 verursacht, dass die Behälter gegen die Schnecke 73 gedrückt werden, womit die Distanzierung bestimmt ist.
Neben dem Ende der Sehneeke 73 befindet sich ein weiterer endloser Transportmeehanismus 74, dessen oberer Teil von der Schiene 76 getragen wird, und der aufwärts gerichtete Ansätze 77 in entsprechender Distanz (Fig. 5b, 5c, 11 und 12) trägt, welche die Behälter fassen und in bestimmter Distanz voneinander bewegen. Die Sehneeke 73 ist derart mit den Ansätzen 77 auf dem Transportmechanismus 74 abgestimmt-. wie bei dieser Art Mechanismus wohlbekannt ist - da# die Behälter stol3frei dem Transportmeehanismus 74 übergeben werden.
Die Transportkette 74 läuft links über ein Kettenrad 78 und ragt über das Ende der Transportkette 66,. damit der Ubergang der Behälter von einer Kette zur andern leicht erfolgt. Auf . der Auswurfseite verläuft die Kette 66 über ein Kettenrad 79. Die rechte Seite der Kette 74 läuft um das Kettenrad 81. Eine Supportschiene 82 ist neben dem Transportmechanis- mus 74 vorgesehen, sie trägt die Behälter, während sie durch die Ansätze 77 auf dem Transportmechanismus 74 bewegt werden.
Auf dem Transportmeehanismus 74 sind Ansätze 77 vorgesehen, damit die Behälter der Sehliessmasehine ohne Gleiten in richtiger Distanz voneinander zugeführt werden.
Wenn die Behälter den Transportmecha- nismus 74 verlassen, werden sie auf distanzierten Platten 83 getragen, zwischen welchen eine Rille 83' gebildet wird, und durch einen endlosen Kettentransportmechanismus 86 übernommen, auf welchem seitlieh vorstehende Ansätze 87 die Behälter fassen. Die Ansätze 87 tragen abwärts gerichtete Finger 87', die in der Rille 83'geführt werden. Der Trans portmechanismus 86 bildet das Transportaggregat für die Sehliessmaschine und führt die Behälter in die (ausser in der schematischen Fig. 1) nicht dargestellte Schliessmaschine. Links läuft der Transportmeehanismus 86 über das Kettenrad 88.
Aus Fig. 11 geht hervor, dass der Schnek- kenzylinder 72 drehbar in einem Paar distanzierter Supporte 91 gelagert ist. Der linke Support ist an einer Drehachse 92 angelenkt und der rechte in einem Support 95, der aus zwei durch die Kopfsehraube 95'aneinander befestigtenWinkelstücken besteht. Damit ist das Aggregat um die Welle 93 des Kegelrades 94 drehbar. Die Supporte 91 sind an ihren obern Enden durch die Verbindungsstange 96 starr distanziert. Die Verbindungsstange ist daran loubar befestigt.
Die Welle 93 trägt ein Ritzel 97, das mit einem Zwischenrad 98 im Eingriff steht, das seinerseits in ein Zahnrad 99 eingreift, welches starr drehbar mit dem Scbneckenzylinder 72 verbunden ist, damit sich der letztere um seine Axe drehen last.
Durch die beschriebene Anordnung des Schneckenzylinders geht hervor, dass er seitlich verstellbar ist, damit er nach Massgabe des Durchmessers der Behälter richtig eingestellt werden kann. In der gewählten Stellung wird der Zylinder fixiert, indem man die Stange 96 in distanzierte Platten 100 spannt.
Diese Platten weisen gekrümmte Sehlitze 100' auf, in welehen sich die Stange bewegen kann.
Gleichzeitig kann der Antrieb der Schneeke in jeder Stellung erfolgen. Es ist zu bemerken, dass für jede lSehältergrösse eine Schnecke mit spezieller Steigung notwendig ist, und es ist eine ausbaubare Lagerung des Zylinders vorgesehen, damit der Wechsel vollzogen und die entsprechende Schneeke verwendet werden kann, wie dies bei dieser Art von Maschine bekannt ist. Diese ausbaubare Lagerung umfasst eine Welle 101, auf welcher der Sehneckenzylinder 72 durch Stellschrauben 101'lösbar befes$igt ist, und die Welle 101 kann nach dem Lösen der Stellsehrauben in der Längsrichtung aus dem linken Support 91 ausgesehoben werden.
Der Antrieb für denganzenMechanismus kann durch jede geeignete Kraftquelle erfolgen. Da die Schliessmaschine angetrieben ist, kann ihr Antrieb an jeder geeigneten Stelle angezapft werden. Der Antrieb des Kegelrades 94 zur Rotation der Schneeke geschieht durch das Tellerrad 102, welches mit dem Zahnrad 94 im Eingriff steht und auf der Welle 103 angeordnet ist.
Aus Fig. 3 und auch Fig. 4, in welcher die Transmissionen striehplmktiert angedeutet werden, geht hervor, dass der Antrieb des Sternrades 57 über die Welle 104 gesehieht, die mit einem geeigneten Untersetzungsgetriebe im Kasten 106 verbunden ist. Der Antrieb des Transportmechanismus 59 des Füll- aggregates geschieht letztlich durch das Kettengetriebe 107, das mit einem Kettenrad im Kasten 108 (Fig. 4) verbunden ist. Der Antrieb des Transportmechanismus 49 geschieht durch den Transportmechanismus 59 über Welle 108'. Der Beschleunigungs-Transportmechanismus 66 und der Schneekenzylinder 72 werden vom Kettenrad 109 getrieben, das mit der Kette 109'in Arbeitsverbindung steht, und der Antrieb des Transportmeehanismus 74 mit den Ansätzen geschieht durch den mit dem Kettenrad 110'verbundenen Kettentrieb 110.
Der Transportmeehanismus 86 mit seinen Ansätzen für die Belieferung der Schliess machine wird von der Schliessmaschine selbst getriebèn. Die spezielle Form des Antriebs- mechanismus ist nicht wesentlich, da sich jedes geeignete Antriebsmittel verwenden lässt. Dies ist bei den für Behälter geeigneten Transport und Uberführungsmeehanismen dargestellten Art wohlbekannt und braucht nicht im einzelnen erläutert zu werden.
Fig. 6 bis 10 illustrieren das Füllaggregat, das in der Abfüllzone 4 des Apparats eingebaut ist. Wie bereits erwähnt, sind sowohl Füllzone als auch der übrige Apparat mit isolierten Wänden 41 versehen, welche die Wärme darin konservieren. Durch das Innere des Apparates zieht sich die perforierte Dampfverteilerleitung 111, welche den überhitzten Dampf einführt und von geeigneten Supporten 112 getragen wird. Der untere Teil der Abfüllzone ist mit einem Sumpf 113 versehen, der etwa vergossenes Füllgut auffängt.
Wenn sich das Füllgut im Sumpf 113 ansam- melt, fliesst es durch Siphon 114 ab, in welchem sich eine gleichbleibende Menge des Produktes befindet, und bildet einen Verschluss, der das Eintreten von Luftbakterien dureh den Siphon verhindert. Neben dem Siphon ist in der Leitung eine Ventilations ö-ffnung 116 vorgesehen, welche jede Heberwirkung verhindert. Das aufgefangene Füll- gut wird gesammelt und in den Lagertank 23 nach Fig. 1 zurückgeführt.
Das Füllaggregat hat die Form eines läng lichen Gehäuses 117 und besteht aus Teilen, die lösbar miteinander verbunden sind. Einer dieser Teile ist ein im westnlichen halbrundes Reservoir 118, an dessen unterem Ende ein Flansch 119 befestigt ist, dessen Unterseite flach bearbeitet ist. Eine Nut 121 ist in dieser glatten Unterseite vorgesehen, welche das Gehäuse im wesentlichen vollständig umgibt. Die Endteile der Nut sind gegeneinander geschlossen, wie dies am besten aus Fig. 9 ersichtlich ist, und zu einem später zu erläuternden Zwecke mit Leitungen 122 verbunden.
Der andere Teil. des Gehauses umfasst eine Sockelplatte 123 mit einer flachen bearbeiteten Oberfläche, auf welche der Flansch 119 lösbar durch Klemmplatten 124 befestigt ist, die den Flansch 119 fassen, wobei entlang jeder Seite der Sockelplatte 123 eine Distanzplatte 126 eingesetzt ist. Die Schrauben 127, die durch die Klemmplatten 124 verlaufen und in die Sockelplatte 123 eingeschraubt sind, bilden das Befestigungselement. Die beschriebene Anordnung erlaubt, die Teile zur Reinigung nach Belieben leicht zu losen, und wenn die Teile zusammengebaut sind, besteht zwischen ihnen dank der flachen Bearbeitung der zusammenliegenden Fläehen auf dem Flansch 119 und der Platte 123 ein dich- ter Versehluss.
An der Unterseite der Soekelplatte 123 ist durch ein geeignetes Mittel, beispielsweise durch Schweissung, ein längliches Fiillrohr 128 befestigt, welches sich über die ganze Lange des Fiillaggregates erstreekt und eine längliche Füllöffnung 129 aufweist. Wegen der länglichen Form der Offnung überbrückt sie, wie aus Fig. 6 hervorgeht, die Offnungen mehrerer Behälter, die am Füllaggregat vor beigeführt werden. Die Öffnung 129 ist mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Durchgang 131 versehen, in welchem eine Schieberstange 132 gleitbar angeordnet ist.
Diese Stange bildet, wenn sie in der Längsrichtung des Fiillaggregates verschoben wird, das Mittel, mit welchem der Querschnitt der Füllöffnung reguliert werden kann. Der Grand fiir diese Regulierung ist noch zu erläutern An der Sockelplatte 123 und an den Seiten des Stutzens 128 ist ein Boden 133 eingebaut, zwischen welchem und der Sockelplatte Isolationsmaterial 134 eingefüllt ist ; damit die Wärme in der Fiillzone konserviert und die Kondensation des Heissdampfes im Füllaggregat verhindert wird.
Oben ist das Reservoir 118 mit einem Füllstutzen 136 versehen, durch welchen das ste- rile F'iillgut durch die vorgenannte Leitung 33 in das Füllaggregat gelangt. Die Leitung 33 ist durch eine lösbare Verbindung 137 lösbar mit dem Stutzen 136 verbunden. Liesse man das Füllgut von der Einführöffnung 136 direkt, das heisst auf kürzestem Wege zur länglichen Füllöffnung 129 strömen, bestände die Möglichkeit, dass es sich nicht gleichmässig über die ganze Länge dieser öffnung verteilen würde. Deshalb ist im Reservoir 118 ein Verteilerorgan vorgesehen, das das Füllgut gleichmässig über die ganze Arbeitsbreite der Füll öffnung 129 strömen lässt.
Dieses Organ umfasst eine ausbaubare, längliche und im wesentlichen zylinderförmige Kammer 138, die oben ein Einlassrohr trägt, das entfernbar in den Füllstutzen 136 eingeschoben ist.
Die Verteilerkammer 138 weist einen geringeren Durchmesser auf als das Innere der Füllkammer und ist an den Enden mit im wesentlichen runden Distanz und Zentrier- flanschen 141 versehen, damit das Verteilerorgan derart gestellt werden kann, dass sich darum ein ringförmiger Durchlass 142 bildet.
Auch sind die Enden 143 des Organs von den Enden des Reservoirs 118 mittels Distanzstüeken 144 distanziert. Wie deutlicher aus Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, sind auf der ganzen Länge des obern Teils der Verteilerkammer eine Mehrzahl von Offnungen 146 vorgesehen, damit das eintretende Fiillgut herausrinnen kann. Infolge des ringförmigen Durchlasses 142 und der beschriebenen Öff- nungen 146 kann das Füllgtlt nicht direkt zur Füllöffnung rinnen, sondern muss die Offnungen 146 passieren und um das Verteilerorgan 138 strömen. Infolgedessen muss es flächenförmig und gleichmässig über die ganze Länge der Fülloffnung 129 verteilt austreten.
Da die Kammer 138 entfernbar im Reservoir angeordnet ist, lässt sie sich beliebig reinigen, wenn die Sockelplatte 123 vom Re servoir 118 gelöst ist.
Aus Fig. 6, 7 und 9 geht hervor, dass das Füllaggregat im Deckel des Gehäuseteils der Füllzone 4 lösbar montiert ist, und dieser Gehäuseteil ist vertikal verstellbar, damit die Füllöffnung 129 des Füllrohres in die Nähe der zu füllenden Behälter gebracht werden kann, wenn Behälter verschiedenen Formates den Apparat passieren. Im übrigen Apparat ist diese vertikale Regulierung des Oberteils nicht notwendig, weil genügend Raum vorgesehen ist, dass auch die höchsten gewöhnlich verwendeten industriellen Behälter passieren können.
In diesem Zusammenhang ist zu er wähnen, dass dieser-Raum über den Behäl- tern im ganzen Apparat vorhanden ist, wodurch die Möglichkeit des Anstossens der Be hälter an den Kammern verhindert und jede Beschädigung, jedes Umstossen oder Verklemmen des Transportmeehanismus ausgeschlossen ist.
Der vertikal verstellbare Teil umfa#t isolierte Seitenwände 151, deren untere Enden gleitbar in Vertiefungen I52 im isolierten Plattenteil 153 angeordnet sind, welcher starr mit den Seitenwänden 154 der Kammer verbunden ist. In den Wanden 154 sind Schrau- ben 156 vorgesehen und können in jede einzelne der mit Gewinde versehenen Öffnungen 157 eingedreht werden, welche vertikal in den Innenplatten 158 der Seitenwände 151 angeordnet sind. Natürlich sind die Stellschrau- ben 156 und die entsprechenden Offnungen 157 an distanzierten Punkten in der Längs- richtung des Füllaggregates vorgesehen, damit dieses nach Vornahme der Einstellung festgestellt werden kann.
Der Zugang zur Vor nahme der Einstellung ist ermöglicht durch das Scharnier 161, wodurch der Deckel 159 sich ohne weiteres offnen oder schliessen lässt.
Der Deckel 159 ist mit einer länglichen, rechteckigen öffnung 162 versehen, welche das gesamte Füllergehäuse 117 aufnimmt. Zu diesem Zwecke sind die Enden des Füllaggregates, wie aus Fig. 6, 9 und 10 hervorgeht, mit distanzierten Laschen 163 versehen, die Kopf- schrauben 164 zur Verbindung in den Seitenwänden der Offmmg 162 aufnehmen.
Am rechten Ende der Schieberstange 132 ist ein aufrechter Griff 166 angeordnet (Fig. 6 und 10), mittels welchem der Schieber 132 in der Längsrichtung bewegt werden kann. Diese Bewegung reguliert den Querschnitt der Fülloffnung 129. Zur Aufnahme des Griffes 166 und der Schieberstange 132 in jeder Stellung ist, wie aus Fig. 6 und 9 hervorgeht, der neben der rechten Seite des Fiillaggregates befindliche Teil des Deckels 159 mit einer verhältnismässig schmalen, länglichen Vertiefung 176 versehen, damit der Griff 166 um einen Wert nach reehts bewegt werden kann, der im wesentlichen der Länge der Schieber- stange entspricht, damit die Fülloffnung 129 sich vollständig offnen lässt. Aus Fig.
6 und 8 geht hervor, dass ein Querstück 168 neben dem untern Ende des Griffes vorgesehen ist, dessen Enden unter Führungsschienen 169 geführt werden, wodurch ein Drehen des Griffes verhindert wird. Dieses Mittel hält den Griff aufrecht.
Das Abfüllen :
Der beschriebene Füllmechanismus kann zum kontinuierlichen Abfüllen von sterilen Nahrungsmitteln, aber auch von andern schiittbaren oder flüssigen Produkten verwendet werden. Besonders eignet, er sich für ein Verfahren, bei welchem ein steriles Produkt in einer sterilen Atmosphäre in sterile Behäl- ter abgefüllt wird, wobei die Behälter durch überhitzten Dampf unter atmosphärischem Druck rasch sterilisiert werden.
Da die Behälter derart auf dem Transportmechanismus 59 des Füllaggregates angeordnet sind, dass ihre Flanche einander alle überlappen, ergibt sich beim Transport der Behälter an der Fülloffnung vorüber im wesentlichen kein Verschiitten, da das Produkt dureh die Füll offnung in einem dünnen Strom oder einer dünnen Fläche über die einander iiberschneidenden Teile der Behälterflansche geliefert wird. Da die Behälter in einer im wesent lichen ununterbrochenen oder gleichmässigen Bewegung am Füllaggregat vorübergeführt werden, wird ihr Inhalt nach dem Abfüllen nicht verschüttet, wie dies der Fall wäre, wenn die Behälter beim Füllen mit einer aus- gesprochen intermittierenden Bewegung bewegt würden, damit sie während des Füllens stationär bleiben.
Beim letzteren Verfahren verursachen die Wirkungen des Beharrungsvermögens, dass das Produkt bei jedem Stillstand der intermittierenden Bewegung, welche den B ehältern mitgeteilt wird, verschüttet wird.
Pro Zeiteinheit wird eine bestimmte Menge des s Füllgutes durch die Pumpe 28 mit konstanter Volumenleistung an das Füllaggregat geliefert, und indem die Behälter nach Massgabe der Menge oder des Valumens des gelieferten Produktes mit einer bestimmten Geschwindigkeit am Füllaggregat vorüberbewegt werden, wird jeder Behälter im wesentlichen gleichmässig gefüllt, wenn er das Füllaggre- gat passiert.
Wenn der Apparat für eine bestimmte Art von Füllgut in Betrieb genommen wird, lä#t sich die Regulierung leicht vornehmen, damit die Behälter vollständig gefüllt werden, indem entweder die Leistung der Pumpe durch den Motor 29 mit variabler Drehzahl reguliert wird oder eine Einstellung der Geschwindigkeit des Transportmechanis- mus erfolgt oder beides zusammen.
Bei jeder gegebenen Einstellung der Pumpe oder des entsprechenden Zufuhraggre- gates für das Produkt, rinnt eine bestimmte Menge des Produktes pro Zeiteinheit aus dem Füllaggregat, dies ungeachtet des Quersehnittes der Füllöffnung 129, die durch die Schieberstange 132 bestimmt wird. Die Einstellung des Quersehnittes der Füllöffnung hat die einzige Wirkung, dass lediglieh die Ausflussgeschwindigkeit des Produktes bestimmt wird.
Diese Regulierung der Ausflussgeschwindigkeit des Produktes ist aus den folgenden Gründen von Bedeutung, welche an Hand der Fig. 2a, 2b und 2c erläutert werden. Versehiedene Produkte, wie Suppen, Milchprodukte, Ole, Pürees usw. besitzen versehiedene Visko- sität, die einen wesentlichen Einfluss auf die Häufungscharakteristik des Produktes beim Eintreten in den Behälter ausübt. Fig. 2a zeigt den Zustand, bei welchem die Sehüttgeschwindigkeit für ein verhältnismässig hochviskoses Produkt zu niedrig ist. Es ist ersieht lich, dass das Produkt sich in der Mitte des Behälters auftürmt und entlang dem Umfang des Behälters einen leeren Raum belässt.
Infolge dieser Lagerung des Produktes kann dieses bis über den obern Rand des Behälters ragen, und ein Versehiitten tritt dann ein, wenn die vorstehenden Partien das Füllrohr berühren.
Fig. 2b zeigt die Lage, wenn die Schiittgeschwindigkeit zu hoeh ist Die Trägheit des die Füllöffnung mit so hoher Geschwindigkeit verlassenden Produktes verursacht, dass letzteres seitlich und aufwärts aus dem Behälter gelenkt wird. In diesem Falle gleicht das Verhalten des Produktes demjenigen des Wassers, das aus einem Hahn in ein leeres Glas strömt, wenn der Hahn zu schnell stark geöffnet wird.
Fig. 2c zeigt den Füllvorgang bei richtiger Geschwindigkeit des Produktes mit Bezug auf seine Viskosität oder Konsistenz. Hier sind die Verhältnisse richtig gewählt, um eine Häufung nach Fig. 2a und eine Ablenkung nach Fig. 2b zu verhindern. Diese Variationen beim Schüttvorgang infolge der Viskositäts- untersehiede des Füllgutes können vermieden und ein ideales Verhalten erzielt werden (Fig. 2c), indem lediglich die Geschwindig- keit des Produktes durch Regulierung des Querschnittes der Füllöffnung 129 verändert wird.
In diesem Zusammenhang erinnere man sich, dass der Endinhalt der Behälter, da ein konstantes Volumen des Produktes pro Zeiteinheit in sie geschüttet wird, für jede gegebene Einstellung der Füllöffnung stets derselbe sein wird, unabhängig von der Regulierung der Füllgeschwindigkeit des Produktes.
Betrieb des Sterilisationssystems :
Beim Abfüllen von sterilen Nahrungsmitteln, die durch die oben erwähnte Blitzsteri lisation steril gemacht worden sind, werden die Behälter selbst und die Behälterdeckel sterilisiert, und alle Operationen werden unter sterilen Verhältnissen vollzogen, dies im wesentlichen unter atmosphärischem Druck und infolge des zusätzlichen Erhitzungsmittels, das zur Überhitzung des Dampfes vorgesehen ist, damit ihm zu der ihm bei atmosphä rischem Druck mitgeteilten Verdampfungs- wärme im Erzeugungsverfahren des Dampfkessels noch zusätzliche Wärme zugeführt wird.
Durch das Überhitzungsmittel lässt sich je nach der dem Dampf mitgeteilten zusätz- lichen Wärme jede geeignete Sterilisationstemperatur erreichen, so dass alle Operationen verhältnismässig schnell erfolgen können. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass infolge der Tatsache, dass der Dampf unter einem nicht wesentlichüber dem atmosphäri- schen Druck stehenden Druck in das System eingeführt wird, keine Gefahr des Umstürzens der Behälter besteht, wie sie sich sonst ergäbe, wenn der Dampf mit einem verhältnismässig hohen Druck in das System eingeführt würde.
Bei der Inbetriebnahme des Systems für das aseptische Verfahren ist es wiinschbar, dass das Füllaggregat selbst auch steril ist.
Sonst könnten einzelne Behälter verunreinigt werden, trotzdem sie und das Produkt selbst vorher sterilisiert worden sind. Die Sterilisa- tion des Füllaggregates erfolgt am besten auf folgende Weise : Bevor das Produkt aus dem Tank 23 in das System eingeführt wird, lässt man hei#es Sterilisationswasser von einer ge eigneten Temperatur, beispielsweise von
149 C, während etwa 10 Minuten durchflie- ssen, indem man das Dreiwegventil 26 gegen die Zufuhrleitung 27 für das Sterilisationswasser öffnet, in welche dieses Wasser aus einer geeigneten Quelle geführt wird.
Dies ge schieht, wenn das Ventil 37 geschlossen, Ven til 38 geöffnet und die Schieberstange 132 des
Füllaggregates nur ganz wenig geöffnet ist, damit Sterilisationswasser in das Aggregat fliessen kann, wobei aber gleichzeitig genü gend Gegendruck herrscht, damit das Wasser auf Sterilisationstemperatur gehalten wird.
Die übliche Kühlwasserzufuhr an den Kühler
32 ist während des Durchlaufes des heissen Sterilisationswassers unterbrochen. Das auto matische Umlaufventil 39, das bei einem
Druck von etwa 7, 03 kg/em2 auf Ablauf schal tet, gestaltet den Ablauf des Wassers aus dem . System. Durch diesen Kreislauf wird das
System mit der Leitung 33 gründlich sterili siert.
Zur Sterilisation des Füllaggregates, ins besondere des Teils unterhalb der Schieber stange 132, wird das Ventil 38 geschlossen und Ventil 37 geöffnet, während gleichzeitig die Zirkulation des hei#en Sterilisationswas sers fortgesetzt wird, damit das System vor dem Ventil 38 steril bleibt. Auch wird die Schieberstange 132 ganz geöffnet. Dann wird überhitzter Dampf bei einer beliebigen geeig neten Temperatur, vorzugsweise über 163 C, in die Leitung 36 geführt, worauf das Füll- aggregat vollständig sterilisiert wird.
Wenn das Füllaggregat vollständig sterili siert ist-zur Sicherheit nach einer Dauer von 5 bis 10 Minuten, je nach der Tempera tur des überhitzten Dampfes-wird das Ven til 37 geschlossen und Ventil 38 geöffnet und das Kühlwasser für den Kühler 32 eingelas sen. Dann wird durch Einstellung des Drei- wegventils 26 an Stelle des Sterilisationswas sers das Produkt zugeführt. Eine kurze Zeit lang wird noch Wasser abgeschieden, aber wenigspäterbeginnt das im Erhitzer 22 ste rilisierte Produkt auszurinnen.
Verschlu# des stere Füllaggregates :
Um zu gewährleisten, dass das Füllaggregat selbst während des Betriebes des Systems nicht verunreinigt wird, wird zwischen den lösbaren Teilen, aus welchen das Füllaggregat besteht, ein steriler Verschluss geschaffen, indem Dampf, beispielsweise gewöhnlicher, ge sättigter Dampf aus dem Dampfkessel, durch eine der Leitungen 122 in die Versehlussnut 121 eingelassen wird, welche Leitungen an einem Ende mit der-Verschlussnut verbunden sind. In der andern Leitung 122 ist ein Ventil 171 am andern Ende der Verschlussnut eingesetzt und wird, wenn Dampf zuerst in die Nut 121 geführt wird, leicht offen gelassen, damit das Dampfkondensat abgeführt werden kann.
Dadurch wird eine Sterilisationstempe- ratur gewährleistet, die jener des Dampfkes seldruckes entspricht.
Da die Versehlussnut 121 die Fuge zwischen den losbaren Teilen des Füllaggregates im wesentlichen vollständig umgibt, erhitzt der Dampf die Verbindungsteile und die be nachbarten Teile auf Sterilisationstemperatur.
Da, wie klarer aus Fig. 9 hervorgeht, die Enden der Versehlussnut nahe beieinanderliegen, sterilisiert die Dampfhitze auch den kurzen Teil der Fuge, die nicht wirklich von Dampf abgeschlossen ist. Nachdem der Dampf aus dem Dampfkessel während einer geigneten Zeitdauer von etwa 10 Minuten in der Nut 121 auf Sterilisationstemperatur gehalten worden ist, wird das Ventil 171 geschlossen, worauf das sterile Dampfkondensat sich in der Nut sammelt und damit einen sterilen Druckflüssigkeitsverschluss an der Verbin dungsstelle zwischen den lösbaren Teilen des Füllaggregates bildet, worauf das sterile Produkt in das Füllaggregat eingeführt werden kann.
Der Füllvorgang in der Atmosphäre des überhitzten Dampfes, welche eine luftfreie Atmosphäre ergibt, bildet einen ausgesprochenen Vorteil, auch wenn aseptische Füllverhältnisse gar nicht benotigt werden, da es bei manchen Produkten, auch wenn sterile Verhältnisse nicht notwendig sind, wünschbar ist, den Sauerstoff der Atmosphäre auszusehal- ten, da er einen nachteiligen Einfluss auf die Farbe, den Geschmack und die Vitamine aus übt. Auch würde die Luft, wenn welche vor handen wäre, in den Behältern eingesehlossen, wodurch sich sehr oft eine Korrosion der WeissMechbehälter ergibt, und bei Glosbehäl- tern kann sich Korrosion der Deckel ergeben.
Überdies ist das erhöhte Vakuum, wie es sich bei der Kondeneation des Dampfes im Produkt ergibt, bei gewissen Schliessverfahren von Vorteil. Ein weiterer wünschbarer Faktor beim Abfüllen. in einer inerten Atmosphäre ist, dass durch die Vermeidung von Lufteinschlüssen Hohlräume im Produkt absolut ver mieden werden. Hohlräume, die sich durch Dampfeinschlüsse ergeben, versehwinden bei der Kondensation des Dampfes, die nach kurzer Zeit eintritt und dazu. führt, dass das Pro dukt über dem Hohlraum zusammenfällt, naehdem die Behälter im normalen Arbeitsverlauf geschlossen worden sind.
Aus diesen Gründen ist das Abfüllen in einer luftfreien Atmosphäre für jedes Produkt wünschbar, auch wenn keine aseptischen Verhältnisse er forderlich sind.