CN112174077B - 用于灌装容器的装置中的清洁验证 - Google Patents

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Abstract

一种用于优选在饮料灌装设备中用填充产品填充容器的装置和一种用于对这种装置进行清洁和/或灭菌的方法。所述装置具有：具有填充机构的至少一个填充站，用于将填充产品导入到待填充容器中；处理装置，用于用处理介质对所述填充机构的至少一部分进行处理、优选清洁和/或灭菌；至少一个温度传感器，用于检测所述填充站的至少一个部段的温度；以及控制装置，所述控制装置设置成确定基准值，所述基准值对应于偏离所述至少一个填充站的位置处的处理介质的温度，在处理所述填充机构期间将由所述温度传感器检测到的温度与所述基准值进行比较，并从中确定是否对所述填充机构进行了充分处理。

Description

用于灌装容器的装置中的清洁验证
技术领域
本发明涉及一种用于优选在饮料灌装设备中用填充产品填充容器的装置以及一种用于对该装置进行清洁和/或灭菌的方法。
背景技术
已知有各种用于对用于用填充产品例如饮料灌装容器的填充装置进行清洁和灭菌的方法。因此，例如已经建立了所谓的CIP方法(“Cleaning-In-Place”就地清洁)和SIP方法(“Sterilization-In-Place”就地灭菌)，其中无须为了清洁或灭菌而取下填充阀，而是在安装状态下用清洁介质或灭菌介质冲洗或汽蒸填充阀。例如，借助热蒸汽对填充阀，尤其是与填充产品接触的表面进行热灭菌。在这里，对填充阀施加热蒸汽并以此方式达到灭菌温度。在一定时间内保持并监测由此产生的填充阀的温度，以取得预定的灭菌效果，例如从DE102010031873A1或DE102013113621A1已知。
为了在保持压力的同时减少蒸汽消耗，为了导出冷凝水并且为了更好地检测蒸汽通过量，可以在热灭菌期间转动填充阀的出口前方的具有小开口的孔板并将其与该出口密封地连接。然后，蒸汽射束通过孔板的小开口流出，其动态压力借助布置在孔板下方的压力传感器来检测。在这里，通过检测上游的饱和蒸汽压力和填充阀中的蒸汽通过量或蒸汽压力，通过如此检测到的每个填充阀的压差来间接测定温度。通常在旋转机械中压力传感器静态安装在孔板高度下方。在这里，当相应的填充阀通过压力传感器移动时，检测从孔板流出的蒸汽射束的压力。
尤其地，当为了卫生应用将填充产品灌装到填充装置的灌装室或清洁室中时，其中与环境相比存在降低的微生物负荷和/或过压并因此与环境相比灭菌度增加，则从卫生的角度来看，安装附加的构件和组件例如孔板、用于孔板的升降和转动装置、压力传感器等是不利的，因为附加安装在清洁室中的构件导致清洁费用的增大。
根据现有技术的温度监测的另一种可能性是利用热电偶监测每个单独的填充阀，该热电偶通常集成在填充阀中或布置在孔板处。然而，这需要每个填充阀或每个孔板的热电偶以及相应复杂的布线，该布线安装在回转机器中的旋转部分中。
从WO2018/104551A1中已知在灭菌期间借助非接触式温度传感器对填充阀进行温度监测。
在常规的填充系统中还已知借助用于填充容器的流量计来验证清洁。如果在待验证填充阀的清洁期间超过设定的流量阈值，则认为清洁成功。
不过，现在已知有不需要流量计的用于灌装填充产品的方法和装置。因此，例如在DE102014104873A1中描述了一种用于冲击式填充容器的技术。在此，在过压下提供填充产品，排空待填充容器，并将处于过压下的填充产品导入到处于负压下的容器中。由于以此方式产生的压力差，冲击式进行填充产品的导入。为了缩短填充产品在填充到容器中之后的沉降时间并防止填充产品的起泡和溢泡，在过压下封闭容器，而无需预先进行容器内部空间与外部环境的压力平衡。
上述的填充/封闭系统在各个填充站不需要流量计，因为只能通过已排空容器中的真空压力水平和填充压力来调节填充。
发明内容
从已知的现有技术出发，本发明的目的是进一步改善、尤其是在结构和/或方法工艺上简化用于优选在饮料灌装设备中用填充产品填充容器的装置的清洁和/或灭菌过程的验证。
该目的通过具有权利要求1的特征的装置和具有独立方法权利要求的特征的方法来实现。有利的改进方案从从属权利要求、本发明的以下说明以及优选实施例的说明得出。
根据本发明的装置用于用填充产品填充容器。所述装置特别优选用在用于灌装饮料的饮料灌装设备中，例如水，碳酸或非碳酸，软饮料，啤酒或混合饮料。
当诸如“容器”、“封闭件”等术语在本文中以单数形式使用时，这主要是为了简化语言。除非明确排除，否则包括复数。
所述装置具有：具有填充机构的至少一个填充站，用于将填充产品导入到待填充容器中；和处理装置，用于用不同于填充产品的处理介质处理填充站的至少一部分、尤其是填充机构。处理装置主要用于对所述装置、尤其是填充机构进行清洁和/或灭菌。因此，在本文中对所述装置的“常规操作”和“处理操作”加以区分，在“常规操作”中进行容器的灌装，在“处理操作”中进行清洁和/或灭菌。
根据本发明，所述装置还具有：至少一个温度传感器，用于检测所述填充站的至少一个部段的温度；和控制装置，所述控制装置设置成确定基准值，所述基准值相当于偏离所述至少一个填充站的位置处的处理介质的温度，在处理所述填充机构期间将由所述温度传感器检测到的温度与所述基准值进行比较，并从中确定是否对所述填充机构进行了充分处理。
除了通常的物理温度单位的温度值外，“由所述温度传感器检测到的温度”表述还包括参数，这些参数从所涉及的填充站的检测到的温度导出并因此是检测到的温度的替代量度。因此，可以例如通过控制装置对所接收的测量数据进行标准化或以其他方式进行换算或处理，以便从温度传感器的具体结构、从具体的物理单元等中抽象出来。这同样适用于基准值及其确定或检测。
通过将所测量的填充站温度，尤其是填充机构的温度与清洁和/或灭菌期间的基准值进行比较，存在的可能性是，即使没有对处理介质的流量测量，也对清洁或灭菌进行验证。此外，无需根据检测到的温度随时间的发展并通过使用预定的和预设的阈值来确定处理是否充分或不充分。更确切地说，在处理期间将所述装置的不同位置处的温度值相互比较，由此可以大致仅从系统的实际状态执行验证或监测。因此，该验证或监测以结构上和方法工艺上特别简单、自给自足和可靠的方式进行。
用于清洁和/或灭菌的处理介质是或优选包括蒸汽，特别优选为热蒸汽。替代地或附加地，处理介质还可以具有过氧化氢或过乙酸，优选与醇例如乙醇组合。
优选地，所述装置还具有与所述填充机构流体连接的产品罐和基准温度传感器，所述基准温度传感器设置用于确定处于所述产品罐中的介质的温度。产品罐在常规操作中用作填充产品储存器，并且在处理操作即清洁或灭菌操作中用作例如以热蒸汽或清洁液体形式的处理介质的储存器。所述控制装置现在优选设置成采用或从中导出由所述基准温度传感器检测到的温度作为基准值。
这样，可以特别容易且可靠地直接从处理介质的供应或来源获得基准值。如果受监控填充机构的温度大致相当于基准值或仅略微偏离基准值，例如该温度在低于罐温度的允许范围内，则可以认为填充机构充分地被供给处理介质并且处理成功进行。否则，可能无法充分为所涉及的填充机构供给处理介质，并且可以相应地采取对策。因此，例如在后一种情况下能够发出故障消息，打开填充机构以排出冷凝水和/或提高处理介质的通过量，或者将更多的处理介质引导到相应的填充机构。
优选地，设置有各自具有填充机构的多个填充站，用于将填充产品导入到待填充容器中。在该情况下，所述控制装置优选地设置成根据至少一个第一填充站的温度采用或从中导出基准值，将由所述温度传感器检测到的第二填充站的温度与所述基准值进行比较，并从中确定是否对所述第二填充机构进行了充分处理。应该指出的是，术语“第一”和“第二”仅用于语言区分两个待比较填充站；因此，这并不意味着任何特定的顺序或次序。
换句话说，根据该实施方式，将不同填充站的温度相互比较，以便检查腔的处理是否合理。如果受监测填充机构的温度大致相当于一个、多个或所有其他填充机构的温度，则可以认为处理成功进行。否则，可能无法充分为所涉及的填充机构供给处理介质，并且可以相应地采取对策，例如上述一项或多项。在该情况下，可以仅通过将填充站相互比较来验证处理，由此进一步简化了所述装置的结构。为了获得更精确的结果，该措施当然可以与其他措施相结合，例如上述罐温度的检测和处理。
优选地，所述至少一个温度传感器构成为非接触式温度传感器，例如以高温计和/或红外相机的形式。这同样适用于任何基准温度传感器。
当设置有用于非接触式检测温度的非接触式温度传感器时，可以进一步提高所述装置的可靠性和可维护性，因为非接触式传感器可以布置在填充站的外部，因此更容易触及。另外，可以减少清洁工作量，因为总体上需要清洁的构件更少，并且尤其地，取消了对相对于彼此移动的部分及其密封件的清洁。通过非接触式温度测量，还避免了由于接触式温度传感器引起的对填充机构的污染以及因此对所述装置的填充产品引导路径的污染。因此，所述装置可以整体上构造得更紧凑和更卫生。此外，由此产生更高的过程可靠性，因为在非接触式测量传感器的情况下，不会像在接触式测量传感器的情况下那样发生传感器与待测量表面的脱离或传感器的磨损或变形。
非接触式温度测量可以优选在填充机构的外侧部进行，优选在填充机构的阀座区域内进行，从而可以非接触式直接检测和监测填充机构的温度。在这里，可以认为，在例如将热蒸汽引导通过填充产品接触路径的情况下，在对填充机构进行温度测量时，上游路径也至少具有与填充机构相同的温度。
非接触式温度传感器优选地指向相应的填充机构的外侧部或外表面。优选地，非接触式温度传感器此时在阀座的区域中检测填充机构的温度。因此，可以容易且精确地检测填充机构的温度。
尤其地，当非接触式温度传感器构成为红外相机时，该非接触式温度传感器可以同时检测多个填充机构的温度，从而实现了所述装置的进一步简化的结构以及进一步提高的过程可靠性。因此，通过相应的评估软件可以为每个单独的填充机构确定温度。
优选地，所述至少一个温度传感器包括电子装置，例如为RFID芯片，用于将所测量的温度数据无线传输到所述控制装置。这样，可以省去有线数据传输，由此可以进一步简化所述装置的结构并进一步提高所述装置的灵活性。因此，传感器也可以安装在难以触及的位置，由此传感器也可以特别优选地应用于以下所述的填充器/封闭器。
优选地，设置有数量比填充站少的温度传感器，优选地设置有仅单个温度传感器，用于检测所有待监测填充站的温度，其中，所述相应的填充机构可相对于所述温度传感器移动。
当设置至有数量比填充站少的温度传感器时，可以减少温度测量的工作量。在将仅单个温度传感器用于整个装置的情况下，这一点特别明显。由于填充阀移动经过温度传感器，因而可以仍然对所有填充阀的温度进行可靠测量。在这里，温度传感器优选地布置在固定位置处，使得该温度传感器也可以特别简单地与控制装置连接。因此，无需将相应的信号从任何旋转部分传输到静止部分。另外，尤其是在采用回转器结构方式的装置的情况下，能够监测布置在回转器转盘处的大量填充站，其中，当相应的填充站移动经过温度传感器或移动经过其测量范围时，可以分别确定各个填充站的温度。然后，可以特别简单地构造所述装置。此外，由此减少了易受干扰性及其复杂性，因为仅需设置一个传感器，可以使用该传感器确定大量填充机构的温度。
出于上述原因，优选地，当所述相应的填充站移动经过所述至少一个温度传感器时，可检测所述相应的填充站的温度，其中，所述填充站布置在运输装置上，优选在回转器转盘上。
替代地，可以设置有多个填充站和多个温度传感器，其中，每个填充站各自与(至少)一个温度传感器相关联。由此，可以特别精确地检测每个填充站、尤其是每个填充机构的温度。此外，能够实现温度的持久检测以及因此持久监测，从而可以特别安全地进行清洁和/或灭菌过程。由此还可以确保的是，可以随时检测每个填充站的温度，并因此可以实现对处理过程的特别精确的监测和控制/调节。
优选地，所述装置设置用于填充和封闭容器，在该情况下在本文中也称为“填充器/封闭器”，其中，每个填充站在该情况下优选地具有：头部腔，所述头部腔设置成至少部分地收纳所述容器，优选地收纳所述容器的口部部段，并且所述头部腔可相对于外部环境密封；填充机构，所述填充机构设置在所述头部腔中，用于排空所述容器并将所述填充产品导入到所述已排空容器中，其中，所述填充产品优选地处于过压下；以及具有封闭器头部的封闭机构，所述封闭机构设置成收纳封闭件并且使用所述封闭件封闭所述头部腔中的所述容器，而无需事先卸载到环境压力，其中，所述封闭器头部优选地可在缩回位置和封闭位置之间移动。
术语“排空”、“真空”等在本文中不一定意味着试图将容器中的负压尽可能近似为完全真空。更确切地说，排空可以用于建立特定的负压。在此，术语“负压”和“过压”首先应相对于彼此理解。不过，在排空容器之后的负压优选地低于大气压(＝常压)。填充产品被灌装优选所处的过压可以相当于大气压，然而优选高于该大气压。
因此，在导入填充产品之前将容器优选排空到负压Plow，绝对压力为0.5至0.05巴，优选为0.3至0.1巴，特别优选为约0.1巴。优选地，过压高于大气压，例如在1.1巴至6巴的绝对压力下。优选地，容器如此被排空，使得当用填充产品填充时大致没有气体通过填充产品被排出，因此也没有气体必须从容器的内部空间流出。更确切地说，容器的整个口部横截面可以用于导入填充产品。换句话说，在填充时仅发生指向容器中的填充产品流，而没有相反的流体流。
这样，对容器进行冲击式填充并且对容器进行在时间和空间上整合的且因此非常卫生的封闭。
优选地，填充记过具有口部部段，其中，所述填充在该情况下还如此实施，使得用于填充容器的口部部段与头部腔中的容器以密封方式流体连通，使头部腔与外界环境密封并达到过压，以及在填充过程结束后将口部部段与容器脱离，由此头部腔的过压作用到容器中的填充产品上。这样，发生容器的冲击式填充，而同时阻止了在填充之后、尤其是在从容器口部移除填充机构之后的溢泡。
在此提出的对填充机构的清洁和/或灭菌的验证特别适合于填充器/封闭器，尤其是用于冲击式填充，因为包括填充机构和封闭器的填充站的复杂结构使常规监测变得困难。尤其地，无须利用对处理介质的流量测量。
优选地，温度传感器布置在头部腔的外部，从而无需对填充站进行结构修改以用于处理监测。
替代地或附加地，温度传感器可以嵌入在封闭器头部中。因此，温度测量直接在头部腔中进行，该头部腔在填充机构打开时也用处理介质来冲洗或被施加处理介质，例如借助一个或多个RFID传感器，这些RFID传感器将温度数据无线传输到控制装置。这种温度传感器可以例如嵌入在封闭器头部的表面中，由此填充机构可以在结构上保持不变。
因此，虽然温度传感器优选地测量填充机构处的温度，但是也可以例如通过检测封闭器头部处的温度来间接地进行温度确定。通过在填充器/封闭器的情况下填充机构和封闭机构的结构一体化，封闭机构的封闭器头部可以因此例如通过将RFID-传感器嵌入到封闭器头部中而协同地用于温度确定。
上述目的hia通过一种用于优选在饮料灌装设备中对用于将填充产品导入到待填充容器中的至少一个填充站的填充机构进行处理、优选清洁和/或灭菌的方法来实现。所述方法具有：对所述填充机构的至少一部分施加处理介质，优选为热蒸汽或已调温的清洁液体；借助温度传感器检测所述填充站的至少一个部段的温度；确定基准值，所述基准值相当于与所述至少一个填充站不同的位置处的处理介质的温度；将由所述温度传感器检测到的温度与所述基准值进行比较；以及从所述比较中确定是否对所述填充元件进行了充分处理。
已经相对于所述装置所描述的特征、技术效果、优点和实施例类似地适用于所述方法。
因此，由于上述原因，优选采用或从中导出与所述填充机构流体连接的产品罐中的处理介质的温度、和/或一个或多个其他填充站的温度作为基准值。
此外，由于上述原因，所述至少一个填充站的温度例如借助以高温计和/或红外相机形式的温度传感器优选被非接触式测量。
特别优选地，所述方法在填充器/封闭器中执行。在该情况下，所述温度传感器可以检测所述封闭器头部的温度，其中，所述封闭器头部在处理期间移动到所述头部腔中。优选地，所述封闭器头部在处理期间在缩回位置和封闭位置之间往复移动，由此封闭器头部采用由通过填充机构引入的处理介质引起的头部腔的温度。
控制装置优选地设置成根据比较结果控制或调节至少一个填充站的处理。由此可以实现特别有效和节省资源的处理。当控制装置还如此构成，使得当比较结果表明处理不充分时在处理过程中打开待监测填充机构时，还可以节省处理介质。另一方面，通过任何温度下降所产生的冷凝水可以被排出，优选被吹出，并且填充站的内部，尤其是填充机构的内部可以用处理介质冲洗或汽蒸，直到比较结果再次表明充分的处理为止。
特别优选地，填充机构或其填充阀的打开和关闭交替地进行。优选地，填充阀的打开/关闭以依赖于比较的方式来计时。因此，结果只有当需要加热和/或排出冷凝水时才通过打开的填充阀排出处理介质。
通过以下对优选实施例的描述，本发明的其他优点和特征将显而易见。此处描述的特征可以单独实现，也可以与上面列出的一个或多个特征结合实现，只要这些特征彼此不矛盾即可。在这里，以下对优选实施例的描述参照附图进行。
附图说明
通过下面的附图描述来更详细地说明本发明的其他优选实施方式。在附图中：
图1示出了用于将填充产品灌装到待填充容器中的填充装置的示意性剖视图；
图2示出了根据替代实施方式的填充装置的填充机构的示意性详细剖视图；
图3示出了从侧面观察的示意性横剖视图，示出了根据另一实施方式的用于填充和封闭容器的装置的剖面；
图4示出了根据另一实施例的填充装置的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图描述优选实施例。在这里，不同图中的相同、相似或等同的元件附有相同的附图标记，并且部分省略了这些元件的重复描述，以避免冗余。
图1是用于在填充产品灌装设备、优选为饮料灌装设备中用填充产品填充容器的装置1、在此也称为“填充装置”的示意性剖视图。填充装置1以回转器结构方式构成并且具有可旋转的回转器转盘4和相对于回转器转盘4静止的部分9。
此外，根据实施例设置有清洁室8，在该清洁室中在受控气氛下将填充产品灌装到容器中。清洁室8由构成在回转器转盘4上的清洁室盖8a和在图中未进一步示出的清洁室壁构成。
在回转器转盘4的圆周上布置有各自具有填充机构2的多个填充站，以便可以在填充产品灌装设备中在回转器转盘4上产生连续的已填充容器流。
填充机构2如此穿透清洁室盖8a，使得仅其产品出口2d和填充阀底部件6通向清洁室8。如果在压紧状态下进行容器的填充，则填充阀底部件6可替代地实施为定心罩。
在填充机构2下方配置有用于收纳待填充容器的多个容器收纳部5，其中，每一个容器收纳部均与一个填充机构2相关联。填充机构2各自通过产品管线3与未示出的介质分配器连接，通过该介质分配器可以不仅导入来自填充产品储存器(参见图4)的填充产品，而且导入来自灭菌装置的例如以热蒸汽或清洁液体的形式的处理介质。
填充机构2在其位于阀内部2e中的产品出口2d上方具有阀锥2b，该阀锥2b布置成可沿填充机构2的纵轴线的方向移动，并且该阀锥2b可以密封地降低到阀座2a中以关闭填充机构2。为了打开填充机构2，将阀锥2b从阀座2a中取出，以便在阀锥2b和阀座2a之间产生环形缝隙，然后填充产品或处理介质可以通过该环形缝隙到达产品出口2d并从其中排出。
在静止部分9处布置有温度传感器7，该温度传感器7可以非接触式确定移动经过的填充机构2的温度。在这里，非接触式温度传感器7设置在填充装置1的固定位置处。在这里，非接触式温度传感器7如此定位，使得其在阀锥2a的区域中在填充机构2的外侧部2c处检测填充机构2的温度。
在这里，非接触式温度传感器7如此设置，使得其当多个填充机构2移动经过非接触式温度传感器7时可以确定该多个填充元件2中的每一个的温度。换句话说，非接触式温度传感器7可以使各个填充机构2的温度彼此区分。由此，非接触式温度传感器7能够依次检测使用回转器转盘4被引导经过其的每个填充机构2的温度。
在根据图1的固定式温度传感器7的情况下，回转器转盘4优选以减小的速度旋转。依赖于粗加工周期，可以将在一个时间点接收的测量值与相应的填充站或相应的填充机构2相关联。
非接触式温度传感器7还与图1中未示出的控制装置(参见图4)和/或控制或调节装置连接，借助该控制装置和/或控制或调节装置可以控制或调节对填充机构2的处理，例如清洁和/或灭菌，并且可以监测填充机构2的温度。
非接触式温度传感器7例如构成为红外相机。然而，替代地，非接触式温度传感器7也可以构成为高温计或以另一种非接触式温度传感器的形式构成。
为了对填充机构2进行清洁或热灭菌，优选将蒸汽通过产品管线3引导到填充机构2。为了实现对阀锥2b和阀座2a的接触面的充分冲洗，填充机构2在开始时优选被保持在打开位置。替代地，也可以在产品出口2d前方布置有孔板或灭菌帽，以实现灭菌介质的限定的体积流量。
如果特定的填充机构2的非接触式检测的温度值下降到以下进一步所述的基准值以下，则例如打开相应的填充机构2，从阀内部2e排出由于温度下降而可能产生的冷凝水，并导入用于加热填充机构2的新鲜的热蒸汽。
在这里，已经证实特别有利的是，交替地打开并再次关闭填充机构2，其中，填充机构2可以根据检测到的温度值并因此以依赖于温度的方式来计时。因此，在这种情况下，当需要加热填充机构2和/或排出冷凝水时，仅通过打开的填充机构排出处理介质。这样，可以节省处理介质。
图2示意性示出了在替代实施方式中用于将填充产品灌装到待填充容器中的填充装置1的填充机构2的详细剖视图。在此示出的填充装置1大致对应于图1的填充装置。与图1的填充装置1不同，在图2所示的实施例中，每一个非接触式温度传感器7均布置在多个填充机构2的每一个上。因此，根据该实施例，温度传感器7设置在旋转部分，即回转器转盘4上。
在本实施方式中，非接触式温度传感器7构成为高温计。替代地，也可以使用其他非接触式温度传感器。
在这里，填充机构2如此构成，使得在填充机构2的外侧部2c的阀座2a的区域中的非接触式温度传感器7检测填充机构2的温度。使用附图标记7a表示高温计的测量射束。
在根据图2的实施例将温度传感器7与填充元件2明确相关联的情况下，温度传感器也可以通过触摸测量式传感器来实现，该触摸测量式传感器与填充机构2的一部段接触和/或与填充机构2的区域中、尤其是填充产品出口2d的区域中的处理介质接触。
在图3中以剖面方式示出了根据另一实施方式的用于填充和封闭容器的装置，在本文中也称为“填充器/封闭器”。该装置属于以上使用的术语“填充装置”或“用于用填充产品填充容器的装置”。
填充器/封闭器具有填充机构20，该填充机构20在图3所示的处理阶段中伸入到头部腔10中。填充机构20在容纳于填充机构壳体21中的情况下具有：填充产品管线22；填充阀23，布置在填充产品管线22的下端部即下游端部；气体管线24；以及气体阀25，布置在气体管线24的下端部。
通过气体管线24和气体阀25可以用气体例如惰性气体、氮气和/或二氧化碳冲洗和/或偏置容器。此外，可以通过它们将容器内部空间调节、尤其是排空到期望的压力。应当指出的是，气体管线24可以是多通道结构，例如通过管中管结构可以包括多个气体管线，以便在必要时，在物理上对将一种或多种气体导入到容器中和/或将气体从容器中导出进行分开。
气体阀25包括例如气体阀锥和气体阀座，该气体阀锥和该气体阀座设置成调节气体流量。为此，可以通过未示出的致动器来切换气体阀锥。
填充产品管线22优选地实施为环形管线，该环形管线大致同心于气体管线24延伸。填充阀23包括例如填充阀锥和填充阀座，该填充阀锥和该填充阀座设置成调节填充产品的流量。填充阀23设置成实现填充产品流的完全切断。在最简单的情况下，填充阀23具有两个位置，打开位置和完全关闭位置。为此，可以通过未示出的致动器来切换填充阀23。
气体阀25和填充阀23的致动通过未详细示出的致动器进行。应当指出的是，气体阀25和填充阀23可以彼此有效连接，从而例如可以设置用于共同使用的致动器，以简化填充机构20的结构并提高可靠性。
填充机构20在介质的出口端部处具有口部部段26，该口部部段26如此设置，使得容器口部可以密封地抵靠口部部段26。为此，口部部段26优选地具有定心罩，该定心罩具有合适成形的压紧橡胶。具有口部部段26的填充机构20设置用于所谓的壁填充，在该壁填充中，填充产品在离开口部部段26之后在容器壁上向下流动。优选地，填充产品管线22和口部部段26如此设计或具有相应的单元，使得填充产品在灌装期间处于涡旋中，由此填充产品由于离心力而向外被驱动，并且在离开口部部段26之后以螺旋运动向下流动。
可选地，填充机构20可以具有一个或多个通向计量室22a的计量阀27、28，由此大致无需转换时间即可实现快速的品种更换。
计量阀27、28是计量导入管线的优选的表现形式或实施形式。换句话说：在其中将计量组分导入到计量室22a中并进行可能的测量是通过相对于填充机构20处于外部的装置来实现的特定实施方式中，可以在必要时省去计量阀27、28，从而例如仅相应的计量管线或计量通道通向计量室22a。
计量室22a可以是填充产品管线22的部段或合适成形的部分。通过与相应的计量管线连接的计量阀27、28，可以将一种或多种计量组分，例如糖浆、果浆、香气等计量加入到通过填充产品管线22导入到计量室22a中的主组分中，例如水或啤酒。
如果存在计量阀27、28，则优选地在下面进一步描述的处理操作中也用处理介质冲洗这些计量阀及其导入管线。
填充机构20设置成至少部分地可移动，使得图3中所示的填充机构20的臂状部段可以移动到头部腔10中，并且可以或是在其中缩回，或是部分地或甚至完全从其中移除。由此能够将用于灌装过程的容器口部压紧到填充机构20的口部部段26上，随后在灌装过程结束之后将填充机构20缩回至可以封闭头部腔10中的容器的程度。
为了确保填充机构20能够移动而不会使头部腔10的气氛暴露于不受控制的外部影响，相应地设置有用于密封的装置，例如充气式密封件。替代地或附加地，在灌装过程结束之后，头部腔压力可以大于外部环境的压力，由此可以几乎排除污染物向头部腔10中的侵入。替代地或附加地，头部腔10可以位于清洁室中或构成清洁室。
填充器/封闭器还具有用于封闭容器的封闭机构30。由于除了填充机构20之外，在此还设置有另外的组成部分，例如头部腔10和封闭机构30，其在空间上集成为回转器转盘(图3中未示出)上的结构单元，因而在该情况下通过该结构单元实现了填充站。
封闭机构30具有封闭器头部31，该封闭器头部伸入到头部腔10中，并且在本实施例中可以大致垂直移动。类似于填充机构20，封闭机构30对头部腔10的壁密封，以避免由于外部影响而污染或不受控地破坏头部腔10内部的气氛。
封闭机构30构成并设置成在封闭器头部31上收纳并保持封闭件V。为此，封闭器头部31可以具有磁体，由此可以以结构简单的方式将封闭件V，尤其是当该封闭件V是金属冠帽时，以对中收纳的方式放置在容器口部上以封闭容器。替代地，封闭件V可以通过合适的夹持或夹紧装置被抓住、保持并施加到容器口部上，从而在此提出的概念也可以尤其用于塑料封闭件、旋转封闭件等。
封闭器头部31设置成可沿上/下方向移动，其中，封闭器头部31大致与容器口部同轴布置，以便可以可靠地将封闭件V施加到容器上。
可以以各种方式将封闭件V转移至封闭器头部31。例如，可以每填充/封闭循环在该循环的开始步骤中将封闭件V例如从分选单元和导入槽引入到头部腔10中。为此，头部腔10可以是封闭机构30的一部分并相对于封闭件导入部例如导入槽或传送臂执行相对运动，其中，封闭器头部31从封闭件导入部拾取并保持封闭件V。
应当指出的是，容器的封闭也可以在其他位置进行。然而，尤其是在含二氧化碳的填充产品的情况下，封闭优选地在填充之后立即进行，并且在过压下在头部腔10中进行，如下所述。
为了填充容器，例如将该容器相对于头部腔10例如借助图3中未示出的升降装置提升，该升降装置具有板状支架，该板状支架从下方抵着容器移动并将容器提升。替代地，头部腔10可以降低并移动到容器口部。在该情况下，升降装置可以用于使容器在填充和封闭期间稳定。当然，也能够将两种方法进行组合，即，降低头部腔10和通过升降装置升降容器。
通过这种方式，现在将容器口部引入到头部腔10中，并且将头部腔10相对于外部环境密封。容器口部以密封方式压靠在移出到填充位置的填充机构20的口部部段26上。因此，填充机构20的口部部段26标记了容器升降的结束位置和/或头部腔10的降低。
封闭器头部31收纳封闭件V并移入到头部腔10中。头部腔10相对于环境以及相对于容器或其口部区域的密封可以通过合适的装置例如充气式密封件进行。
在填充过程期间优选地进行向头部腔10中的气体导入。通过这种并行实施可以优化整个过程。在填充过程期间，头部腔10对所有侧部密封，由此可以在头部腔10中建立合适的内压力。在含二氧化碳的填充产品的情况下，该内压力优选地相当于或超过二氧化碳的填充压力或饱和压力，由此有效地阻止了填充产品在填充过程结束之后的起泡或溢泡。
头部腔10的气体供应可以借助图3中未示出的头部腔阀进行。替代地或附加地，气体供应可以至少部分地集成在填充机构20中。因此，为此，根据图3的实施例的填充机构20具有头部腔气体管线29。头部腔气体管线29，尤其是其通向头部腔10的出口，可以如此设置，使得当填充机构20处于填充位置时，排出的气体射束撞击封闭件V的下侧部。这样，在填充过程期间同时进行封闭件V的清洁。作为气体，优选使用二氧化碳，然而也可以使用另一种介质，例如灭菌空气。
如果现在填充容器并使头部腔10的内部空间达到期望的压力，则填充机构20缩回，并且封闭器头部31继续其向下运动，直到在到达容器口部时封闭容器口部。
一种用于用填充产品冲击式填充容器并用封闭件V封闭该容器的优选工艺包括：
i)将容器排空到负压Plow；
ii)优选在过压下将填充产品填充到容器中；
iii)在头部腔10中以及必要时在容器的头部空间中产生过压Phigh，以避免当填充机构20从容器口部脱离时填充产品起泡和溢泡；
iv)将封闭件V施加到容器口部并封闭容器，而无需事先卸载到环境压力；
v)对头部腔10进行排气并取出容器以进行进一步处理(例如，贴标签，包装等)。
术语“负压”和“过压”首先应相对于彼此理解。不过，步骤a)中的排空之后的负压Plow优选低于大气压(＝常压)。在步骤c)中产生的过压Phigh可以相当于大气压，然而优选高于大气压。
因此，在导入填充产品之前将容器优选排空到负压Plow，绝对压力为0.5至0.05巴，优选为0.3至0.1巴，特别优选为约0.1巴。优选地，过压Phigh高于大气压，例如在1.1巴至6巴的绝对压力下。这样，容器如此被排空，使得当用填充产品填充时大致没有气体通过填充产品被排出，因此也没有气体必须从容器的内部空间流出。更确切地说，容器的整个口部横截面可以用于导入填充产品。换句话说，在填充期间仅发生指向容器中的填充产品流，而没有相反的流体流，由此可以进一步加速填充。
下面说明的处理操作即清洁操作和/或灭菌操作中的温度测量可以借助固定的或可移动的温度传感器7(图3中未示出)例如红外相机在头部腔10的外部进行。这样，不会损害头部腔10以及填充机构20和封闭机构30的构造和卫生。例如，可以借助实现为IR相机的温度传感器7来测量浸入到头部腔10中的封闭机构30的表面的辐射。因此，虽然温度传感器7优选地测量填充机构20处的温度，但是也可以例如通过测量封闭器头部31处的温度来间接地进行温度确定。
因此，温度传感器7至少设置成检测所涉及的填充站的合适部段处的温度。
替代地，温度测量可以借助头部腔10中的温度传感器7'来进行，例如借助一个或多个RFID传感器，这些RFID传感器将温度数据传输到下面描述的控制装置。例如，这种温度传感器7'可以例如嵌入到封闭器头部31的表面中。
图4是用于说明处理操作、尤其是CIP操作和/或SIP操作的填充装置1的示意图。详细地，填充装置1例如具有根据图1至图3的上述实施例的结构。
填充机构2、20分别通过产品管线3、22与产品罐40连接，该产品罐40在常规操作中用作填充产品储存器，并且在处理操作中用作例如以热蒸汽或清洁液体形式的处理介质的储存器。产品罐40具有基准温度传感器41，该基准温度传感器41设置用于确定位于其中的介质的温度。基准温度传感器41可以非接触式工作或者与产品罐40或产品罐40中的介质接触。
基准温度传感器41以及温度传感器7和/或7'与控制装置43通信连接，该控制装置43是用于监测和/或控制处理过程的电子装置。数据传输可以无线或有线进行。
在清洁操作或灭菌操作中，处理介质从产品罐40通过产品管线3、22流到填充机构2、20。在根据图3的实施方式的填充器/封闭器的情况下，必要时也对气体管线24和头部腔10进行冲洗或施加处理介质。处理介质通过回流部42被运走，在该回流部42处例如施加负压。所运走的处理介质可以被清除或被处理用于完全或部分再利用。
为了对灭菌和/或清洁进行监测或验证，借助所描述的温度传感器7、7'中的一个或多个来测量填充机构2、20的温度。
通过将如此测量的温度与基准值进行比较，可以对清洁或灭菌进行验证。在此，基准值相当于处理介质在与待监测填充站不同的位置处的温度。
因此，基准值优选地相当于罐温度或从该罐温度获得。替代地或附加地，基准值可以相当于一个或多个其他填充机构2、20的测量温度或从该测量温度获得。可以以有规则的时间间隔进行比较，以便以此方式确定待监测填充机构2、20处的温度变化。
如果填充机构2、20的温度大大偏离基准值，也就是说例如罐温度，则可以得出结论，没有足够的清洁介质流过该填充机构2、20，因此清洁和/或灭菌不充分。
在根据图3的实施方式的填充器/封闭器的情况下，封闭机构30可以在清洁和/或灭菌期间在缩回位置和封闭位置之间往复移动，由此封闭机构30同样经历可以由嵌入式温度传感器7'检测到的温度升高。
处理介质在碱清洗的情况下具有例如80℃至90℃的温度，在酸清洗的情况下具有例如40℃至50℃的温度，从而在处理操作中通常发生填充机构处的温度升高。
如何验证每个填充站的清洁和/或灭菌的思想是基于在处理期间检测每个填充站、尤其是每个填充机构2、20的升高的温度并将其与初始运行中的温度，优选为罐温度进行比较。如果受监测填充机构2、20的温度在罐温度以下的允许范围内，则可以认为处理成功进行。然而，如果受监测填充机构2、20的温度大大低于罐温度，尤其是在上述的允许范围之外，则所涉及的填充机构2、20没有充分地被供给处理介质。
附加地或替代地，也可以采用各个填充机构2、20之间的比较，以便检查彼此间腔的处理是否合理。如果受监测填充机构2、20的温度大致相当于一个、多个或所有其他填充机构的温度，在此也可以采用平均值，则可以认为处理成功进行。否则，所涉及的填充机构2、20没有充分地被供给处理介质。
如果没有充分为所涉及的填充机构2、20供给处理介质，则可以采取对策。因此，例如能够发出故障消息，打开填充机构2、20以排出冷凝水和/或提高处理介质的通过量，或者将更多的处理介质引导到相应的填充机构。特别优选地，填充机构或其填充阀2、20的打开和关闭交替进行。在该情况下，可以根据比较对填充阀2、20的打开/关闭进行计时。因此，当需要加热和/或排出冷凝水时，仅通过打开的填充阀2、20排出处理介质。
通过在此描述的对清洁和/或灭菌期间的温度差的评估，存在的可能性是，即使没有对处理介质的流量测量，也对清洁或灭菌进行验证。此外，无需根据检测到的温度随时间的发展并通过使用预定的和预设的阈值来确定处理是否充分或不充分。更确切地说，在处理期间将装置1的不同位置处的温度值相互比较，由此可以大致仅从系统的实际状态执行验证或监测。因此，该验证或监测以结构上和方法工艺上特别简单、自给自足和可靠的方式进行。此外，无需为每个单独的填充机构2、20配备温度传感器7、7'。
在适用的情况下，可以在不脱离本发明的范围的情况下将实施例中示出的所有单独特征相互组合和/或交换。
附图标记说明：
1 用于用填充产品填充容器的装置
2 填充机构
2a 阀座
2b 阀锥
2c 外侧部
2d 填充产品出口
2e 阀内部
3 产品管线
4 回转器转盘
5 容器收纳部
6 填充阀底部件
7 温度传感器
7' 温度传感器
7a 测量射束
8 清洁室
8a 清洁室盖
9 静止部分
10 头部腔
20 填充机构
21 填充机构壳体
22 填充产品管线
22a 计量室
23 填充阀
24 气体管线
25 气体阀
26 口部部段
27 计量阀
28 计量阀
29 头部腔气体管线
30 封闭机构
31 封闭器头部
40 产品罐
41 基准温度传感器
42 回流部
43 控制装置
V 封闭件

Claims (28)

1.一种用于用填充产品填充容器的装置(1)，其中，所述装置(1)具有：
具有填充机构(2，20)的至少一个填充站，用于将填充产品导入到待填充容器中；
处理装置，用于用处理介质对所述填充机构(2，20)的至少一部分进行处理；
至少一个温度传感器(7，7')，用于检测所述填充站的至少一个部段的温度；以及
控制装置(43)，所述控制装置(43)设置成确定基准值，所述基准值相当于偏离所述至少一个填充站的位置处的处理介质的温度，在处理所述填充机构(2，20)期间将由所述温度传感器(7，7')检测到的温度与所述基准值进行比较，从而在处理期间将装置(1)的不同位置处的温度值相互比较，并从中确定是否对所述填充机构(2，20)进行了充分处理。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述处理装置进行的处理为清洁和/或灭菌。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还具有与所述填充机构(2，20)流体连接的产品罐(40)和基准温度传感器(41)，所述基准温度传感器(41)设置用于确定处于所述产品罐(40)中的介质的温度，其中，所述控制装置(43)设置成采用或从中导出由所述基准温度传感器(41)检测到的温度作为基准值。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有各自具有填充机构(2，20)的多个填充站，用于将填充产品导入到待填充容器中，并且所述控制装置(43)设置成根据至少一个第一填充站的温度采用或从中导出基准值，将由所述温度传感器(7，7')检测到的第二填充站的温度与所述基准值进行比较，并从中确定是否对所述第二填充站的填充机构(2，20)进行了充分处理。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(7，7')构成为非接触式温度传感器(7)。
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，所述非接触式温度传感器(7)以高温计和/或红外相机的形式。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(7，7')包括电子装置，用于将所测量的温度数据无线传输到所述控制装置(43)。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，所述电子装置为RFID芯片。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有数量比填充站少的温度传感器(7，7')，用于检测所有待监测填充站的温度，其中，相应的填充机构(2，20)可相对于所述温度传感器(7)移动。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于，所述数量比填充站少的温度传感器(7，7')为单个温度传感器(7)。
11.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于，当相应的填充站移动经过所述至少一个温度传感器(7)时，可检测所述相应的填充站的温度，其中，所述填充站布置在运输装置上。
12.根据权利要求11所述的装置(1)，其特征在于，所述运输装置为回转器转盘(4)。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，设置有多个填充站和多个温度传感器(7，7')，其中，每个填充站各自与至少一个温度传感器(7)相关联。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)设置用于填充和封闭所述容器，其中，每个填充站具有：
头部腔(10)，所述头部腔(10)设置成至少部分地收纳所述容器，并且所述头部腔(10)可相对于外部环境密封；
填充机构(20)，所述填充机构(20)设置在所述头部腔(10)中，用于排空所述容器并将所述填充产品导入到已排空容器中；以及
具有封闭器头部(31)的封闭机构(30)，所述封闭机构(30)设置成收纳封闭件并且使用所述封闭件封闭所述头部腔(10)中的所述容器，而无需事先卸载到环境压力。
15.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述头部腔(10)设置成至少部分地收纳所述容器为收纳所述容器的口部部段。
16.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，导入到所述已排空容器中的所述填充产品处于过压下。
17.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述封闭器头部(31)可在缩回位置和封闭位置之间移动。
18.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(7，7')布置在所述头部腔(10)的外部或嵌入在所述封闭器头部(31)中。
19.根据权利要求14所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个温度传感器(7，7')设置成检测所述封闭器头部(31)的温度。
20.一种用于对用于将填充产品导入到待填充容器中的至少一个填充站的填充机构(2，20)进行处理的方法，其中，所述方法具有：
对所述填充机构(2，20)的至少一部分施加处理介质；
借助温度传感器(7，7')检测所述填充站的至少一个部段的温度；
确定基准值，所述基准值相当于与所述至少一个填充站不同的位置处的处理介质的温度；
将由所述温度传感器(7，7')检测到的温度与所述基准值进行比较，从而在处理期间将装置(1)的不同位置处的温度值相互比较；以及
从所述比较中确定是否对所述填充机构(2，20)进行了充分处理。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，对用于将填充产品导入到待填充容器中的至少一个填充站的填充机构(2，20)进行的所述处理为清洁和/或灭菌。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述处理介质为热蒸汽或已调温的清洁液体。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，采用或从中导出与所述填充机构(2，20)流体连接的产品罐(40)中的处理介质的温度、和/或一个或多个其他填充站的温度作为基准值。
24.根据权利要求20-23中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个填充站的温度被非接触式测量。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述非接触式测量借助以高温计和/或红外相机形式的温度传感器(7)。
26.根据权利要求20-23中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求1至19中任一项所述的装置来执行。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法使用根据权利要求11所述的装置来执行，所述温度传感器(7，7')检测封闭器头部(31)的温度，并且所述封闭器头部(31)在处理期间移动到头部腔(10)中。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述封闭器头部(31)在缩回位置和封闭位置之间往复移动。
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