CN112566865A - 用于以含co2的液体产品填充容器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于以具有具有预给定的产品CO2含量的含CO2的液体产品(30)填充容器(25)的方法。在所述方法中，将容器(25)转送到填充元件(28)的填充机(14)并且借助所设置的填充元件(28)填充该容器，其中，使用通过拉伸吹塑制造的塑料容器作为容器，其中，在开始填充期间在第一填充阶段中使每个容器(25)处于第一压力(p1)下并且然后在第二填充阶段中将容器(25)中的压力增大到至少一个第二压力(p2)。在所述第一填充阶段中将具有第一CO2含量的第一产品成分(C1)的体积输送到填充元件(28)并且通过填充元件(28)填充到容器中，并且在所述第二填充阶段中将具有第二CO2含量的第二产品成分(C2)的体积输送到填充元件(28)并且通过填充元件(28)填充到容器中。产品成分(C1，C2)的所述CO2含量中的至少一个CO2含量在此大于液体产品的预给定的产品CO2含量，其中，第一填充阶段和第二填充阶段彼此相协调，以使得完全填充的容器(25)中的液体产品(30)具有预给定的产品CO2含量。

Description

用于以含CO2的液体产品填充容器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在压力下以碳酸的液体产品、即含CO2的液体产品填充容器的方法，所述液体产品具有预给定的产品CO2含量。本发明在此尤其也涉及以碳酸的、含CO2的液体产品填充热的容器、特别是由通过拉伸吹塑制造的塑料容器、例如具有通常饮料罐的外形的塑料容器、PET瓶子或小桶，所述液体产品尤其是含CO2的饮料、例如是不同种类的所谓的软饮料，然而也可以是啤酒或气泡酒。
背景技术
碳酸的、即含CO2的液体产品具有预给定的产品CO2含量通常通过填充方法填充，在所述填充方法中，确定的填充压力在填充过程期间被调节，所述填充压力可以根据填充的液体产品、特别是饮料的种类或CO2含量和温度而例如为4-7bar之间。在所述压力填充中，容器在填充过程之前或开始时以惰性气体或预加压气体或气体混合物、例如以CO2被预加压到大于填充的液体的饱和压力的压力或在接着填充容器期间保持的填充压力，以防止包含在液体中的CO2被释放或者液体起泡沫。在下文中，碳酸液体产品也应该理解为其他产品，所述其他产品以类似方式在压力下掺有气体或气体混合物，例如为以类似方式被掺有氮气(N2)的斯图特啤酒。
特别是当容器例如从连接在上游的容器处理装置出来还是温的或热的并且在温的或热的状态中移动到填充机中时，以惰性气体对容器内腔的预加压会证明是有问题的。PET瓶子例如可以在拉伸吹塑过程中借助拉伸吹塑制造并且然后被转送到填充机。特别是当出于空间原因或者由于节省时间、节省能量和节省成本而应该或者已经取消布置在拉伸吹塑机和填充机之间的冷却区段时，则发生拉伸吹塑的PET瓶子的可能的、不期望的变形的风险，因为塑料材料由于高的温度还是非常软的。
在此提出，容器、特别是其底部区域的变形是非常不利的。特别是对于自动的输送以及容器在填充设备、编组设备、贴标签设备和包装设备中的继续的处理，容器不同于标定形状的几何形状是非常不利的。特别干扰的是，容器的底部区域不期望地变形。
为了特别是应对所需的冷却区段的缺点，所述冷却区段一方面需要在制造设备和填充设备内的空间并且另一方面是花费成本的并且能量耗费的，(WO 2017/093078 A1)描述了一种借助对应的装置实现的方法，其中，以含CO2的饮料的压力填充直接在拉伸吹塑之后实现，其方式是，在开始填充时在容器中设定较小的第一压力、优选地环境压力并且随着增大的填充体积和随之出现的容器冷却将压力增大到额定压力。
然而在此困难的是，准确地设定根据产品规格预给定的、完成填充的饮料的二氧化碳含量或CO2含量，从而填充的饮料根据产品规格配置并且准确地被填充并且可以避免各个容器之间与此相关的、无法接受的波动。
发明内容
因此，本发明的任务在于，给出一种方法，该方法实现在低的空间耗费和成本花费的情况下与容器温度无关地以含CO2的饮料容易地填充容器，其中，在该方法中在填充过程中特别是能够根据预给定的产品规格以尽可能小的波动准确地设定用于完成填充的液体产品的二氧化碳含量。
该任务根据本发明通过一种根据权利要求1所述的方法来解决。此外，该任务通过根据权利要求15所述的装置来解决。本发明的有利的进一步方案是从属权利要求的内容。本发明的有利的进一步方案同样在说明书中并且在附图中被描述。
本发明提供一种用于以具有预给定的产品CO2含量的含CO2的液体产品填充容器的方法，其中，将容器转送到具有填充元件的填充机并且借助所设置的填充元件填充该容器。在开始填充期间在第一填充阶段中使每个容器处于第一压力下或者具有作为第一压力的环境压力并且然后在第二填充阶段中将容器中的压力增大到至少一个第二压力。在此，完全通用地在所述第一填充阶段中将具有第一CO2含量的第一产品成分的体积输送到填充元件并且通过填充元件填充到容器中。在所述第二填充阶段中将具有相同的CO2含量或者第二CO2含量的第二产品成分的体积输送到填充元件并且通过填充元件填充到容器中。在此，所述两个产品成分的这两个CO2含量中的至少一个CO2含量大于液体产品的预给定的产品CO2含量，从而最终第一填充阶段和第二填充阶段这样彼此相协调，以使得完全填充的容器中的液体产品具有产品CO2含量的预给定的额定值。
根据一个优选的实施变体，该方法的特征尤其在于，在所述第一填充阶段中将具有第一CO2含量的第一产品成分的体积输送到填充元件并且通过填充元件填充到所述容器中，并且在所述第二填充阶段中将具有第二CO2含量的第二产品成分的体积输送到填充元件并且通过填充元件填充到所述容器中。在此，至少第二产品成分的第二CO2含量大于液体产品的预给定的产品CO2含量。第一填充阶段和第二填充阶段这样彼此协调，以使得完全填充的容器中的液体产品具有预给定的产品CO2含量。
所述液体产品理解为含CO2的液体产品特别是含CO2的饮料、例如不含酒精的饮料例如果汁混合饮料、柠檬饮料和软饮料或者含酒精的饮料、例如含啤酒的或啤酒混合饮料、啤酒、气泡酒或这一类饮料。容器在本发明的意义中由此特别是瓶子或饮料瓶或饮料罐。在本发明的意义中，概念“含CO2的”理解为概念“含二氧化碳的”或“碳酸的”的同义词。与此相似地，CO2含量在此理解为二氧化碳含量或碳酸化程度。
根据本发明，在连续依次的第一填充阶段和第二填充阶段中将第一产品成分的体积和第二产品成分的体积填充到容器中，其中，比液体产品的预给定的产品CO2含量高的、第一或第二产品成分的CO2含量这样选择或设定，以使得在完全填充的容器中在完成混合的液体产品中产生预给定的产品CO2含量。特别是在第二产品成分的较高的第二CO2含量的情况中采用或者考虑在第一填充阶段期间将第一产品成分完全释放气体，从而例如可以保持不考虑第一产品成分的已经填充的体积的CO2含量并且第二产品成分的第二CO2含量由于与第一产品成分混合而减小或“稀释”，确切地说减小到预给定的产品CO2含量。
在此，特别是这两个填充阶段、亦即不仅在容器中预先产生的第一压力下进行的第一填充阶段、而且以在容器中设定的增大的第二压力进行的第二填充阶段在相同的填充机中实施。在此在转送到填充机时给每个待填充的容器配置填充机的相应的填充元件，然后在所述填充元件处实施两个填充阶段，也就是说，通过同一填充机的相同配置的填充元件使所述填充以所述两个填充阶段实施。
特别有利地由此不仅节省生产时间而且节省成本和空间，因为直至完全填充容器的整个填充阶段可以通过所设置的填充机的相应配置的填充元件实现。由此可以有利地取消输送过程以及在可能不同种类的预先填充和/或定量装置与“实际的”填充机之间的另外的、附加的容器转送，由此输送路径减小到最小程度。同样可以有利地使控制耗费保持为小的，因为可以避免，设置用于控制的控制装置必须与附加的、不同于“实际”填充机的填充装置、特别是预先填充和/或定量装置通信。
有利地，容器可以直接从连接在上游的容器处理单元或容器处理站出发被转送到填充机的配备有填充元件的填充位置并且立即在所述第一填充阶段中以第一液体成分被填充。在此不必考虑，容器、即特别是容器壁或容器底部具有哪个温度。基于首先在容器中预先产生的较小的第一压力下进行的第一填充阶段，作用于容器的机械负荷被保持为如此小的，以使得还温的或还热的容器壁、特别是容器底部承受负荷。通过第一液体成分实现的冷却，可以说在第一填充阶段期间导致使容器壁充分固化或者导致容器“稳定化”或“容器成型”，从而容器然后也承受在所述第二填充阶段中要设定的或已设定的第二压力。
在本发明的意义中，将容器从连接在上游的容器处理站“直接”转送到填充机、例如从拉伸吹塑机直接转送到填充机，在此可以理解为，在拉伸吹塑机和填充机之间没有布置其他处理单元。仅仅提取或转送装置、例如用于从拉伸吹塑机提取容器的星形回转提取装置在此布置在拉伸吹塑机和填充机之间。根据生产设备的位置给定条件和实施方案也可以设置短的输送路径，在所述输送路径上容器底部在正常的线路容量下然而仅仅略微被冷却，确切地说，以对于容器强度或稳定性微小的程度被冷却。
有利地，在本方法中同样不必考虑，由还热的容器壁决定地由此在容器内腔中产生哪个温度，因为可以忽略从第一液体成分的CO2损失或CO2散发、亦即第一液体成分的气体释放。通过协调第一填充阶段和第二填充阶段，确切地说，特别是通过协调第一液体成分和第二液体成分的相应的容积的比例关系并且将第一或第二产品成分的第一或第二CO2含量同时相应地设定为大于液体产品的预给定的产品CO2含量的值，可以在最终产品中实现预给定的产品CO2含量。例如可以在将第二产品成分的第二CO2含量相应地设定为较大的值的情况下也补偿已存在的CO2从第一液体成分的完全散发。
有利地因此不必实施以下措施，以抑制在第一填充阶段期间第一液体成分的气体释放。第一填充阶段、亦即第一液体成分的填充可以因此例如也通过自由喷射填充进行，其中，所述填充能够特别是以高的填充速度进行。同样可以特别有利地节省用于防止在第一填充阶段期间产生泡沫或起泡沫的措施。
因为在不消极地影响关于完成的、填充的饮料CO2含量的规格值、即液体产品的预给定的产品的CO2含量的情况下CO2可以在所述第一填充阶段中无阻碍地散发，所以第一填充阶段例如也可以在通过相应的填充元件使容器处于密封位置中之前或者不处于密封位置中的情况下实施。在所述密封位置中，填充元件的输出开口与容器开口例如通过密封圈或钟形对准器气密地连接。这种气密连接中可以优选地在第一填充阶段期间不进行，从而第一填充阶段优选地也可以作为无接触的填充实施。
然而替换地当然也可以在所述第一填充阶段中已经实施接触填充，然而在较小的第一压力下实施。对压力施加的调节或控制在此可以必要时这样来控制，以使得与第一产品成分的填充和随之发生的容器壁的冷却同时已经引起缓慢的压力升高，从而在第一填充阶段结束时与在第一填充阶段开始时相比已经设定为容器中的更高的压力。根据填充过程和在此设置的过程条件也可以考虑的是，例如随着第一填充阶段结束已经达到设置用于第二填充阶段的第二压力。这又导致时间优化的填充。
所述方法由此特别是一种用于在压力下以碳酸液体填充容器的方法。在此，待填充的容器可以直接在拉伸吹塑之后(无中间步骤地)在一个并且相同的填充机中直接被填充，确切地说，在压力下被填充。
根据一个优选的实施变体，第一产品成分以白利度为单位测量出的第一相对密度被填充，并且第二产品成分以白利度为单位测量出的第二相对密度被填充。所述密度在此表示饮料的浓度或稀释因数，其中，其他参数可以以类似方式同样是指含糖量。
在此，第一产品成分的第一相对密度小于液体产品的相对密度的预给定的产品值，并且第二产品成分的第二相对密度大于液体产品的相对密度的预给定的产品值。根据第一和第二产品成分的相应的在第一和第二填充阶段填充的体积设定第一和第二相对密度，确切地说，以使得完全填充的容器中的液体产品具有相对密度的预给定的产品值。
以白利度测量出的相对密度，所述相对密度在此也可以理解为呈白利度的特定密度或白利度含量或白利度值，尤其是在含糖的饮料、特别是果汁、柠檬饮料或这一类饮料中被使用，以便给出饮料的近似含糖量，其中，高的白利度值是指更甜的味道。例如当液体具有如同1g蔗糖溶解在100g蔗糖/水溶液中那样的密度时，则该液体具有一度白利度(＝1％白利度)。
特别有利地，通过所述优选的方法可以使所述两个填充阶段这样彼此相协调，以使得完成的、填充的液体产品同时不仅具有期望的、预给定的CO2含量而且具有期望的、预给定的白利度值并且满足相应的产品规格。
特别优选地，使用具有第一CO2含量的产品成分作为第一产品成分，所述第一CO2含量小于液体产品的预给定的产品CO2含量，其中，特别是优选地使用非碳酸的产品成分、优选地产品水作为第一产品成分。所述优选的实施变体自身带来特别的优点，因为例如在此理解为纯净水、特别是饮用纯净水或饮用水的产品水能够以最简单的方式借助用于第一填充阶段的产品水供应被输送到填充元件并且相应地被填充到容器中。产品水体积可以说视为简单的“稀释剂”，其中，CO2含量和白利度值根据相应的产品规格通过第二产品成分的CO2含量和相对密度设定，所述第二产品成分以相应地增大的CO2含量和白利度值被混合并且被输送到填充元件。
在此足够的是，控制并且设定在所述第一填充阶段中填充的、用作第一产品成分的产品水的体积。然后与此相匹配地可以这样设定第二产品成分的体积、第二CO2含量和第二相对密度，以使得完全填充的容器中的液体产品具有预给定的产品CO2含量和期望的白利度值。
根据一个优选的实施变体，第一压力在第一填充阶段期间相应于环境压力。在所述实施变体中，第一填充阶段可以特别是在容器在填充元件上无密封位置的情况下、即无接触地实施。
对于第二填充阶段，容器中的压力被增大到第二压力。所述第二填充阶段可以基本上理解为所谓的压力填充，所述压力填充在本发明的意义中是下述填充方法，在该填充方法中相应地待填充的容器在密封位置中贴靠到填充元件上并且在实际的填充阶段之前或期间、即在开启填充元件的液体阀之前或时通过至少一个受控的、在填充元件中形成的气体路径以处于压力下的加压气体(惰性气体或CO2气体)被预加压。然后加压气体在填充流到容器的第二产品成分或填充物期间越来越多地作为返回气体性容器内腔排出，并且可以通过同样在填充元件中形成的、受控的返回气体路径受控地从容器中散发。额定压力在所述压力填充中在含CO2的软饮料的情况中通常与CO2含量、温度和CO2在饮料中的物理可溶性相关地处于4.5和7bar之间。
优选地，在所述第二填充阶段中将压力增大到第二压力、亦即对容器预加压与第二产品成分填充到容器中同时进行。所述同时的预加压和填充自身带来时间上的优点，因为用于完全填充容器所需的时间、即每个容器的填充时间可以明显地被减小。
原则上从第一压力到第二压力的增大可以受控地进行，确切地说，以一个或多个步骤或者连续地、即无级地进行，其中，存在用于控制容器中的压力的不同的可能性。在此可以考虑例如与温度相关的控制，在该控制中根据例如测量出的容器温度或容器内腔温度或容器壁温度、特别是底部温度来控制压力升高。同样可以考虑与填充高度相关的控制，在该控制中根据输送到容器的液体量并且由此根据在容器中的填充高度来控制压力升高。替换地或附加地也可以与时间相关地进行压力控制。
更具体地，所述方法可以例如至少包含以下方法步骤：
-将容器转送到填充机，
-在环境压力下将容器定位在填充机的填充元件上，
-在环境压力下的第一填充阶段(部分填充)，在该第一填充阶段中将第一产品成分输送给填充元件并且通过填充元件输入到容器中，
-第二填充阶段(完全填充)，在该第二填充阶段中进行到第二压力(额定压力)的预加压并且将第二产品成分输送到填充元件并且借助压力填充通过填充元件填充到容器中(快速填充)
-可选地：在第二填充阶段临近结束时缓慢填充
-静置阶段
-卸压
-将容器从填充元件松开并且
-将容器从填充机转送到继续输入装置，通常转送到星形回转输入装置
如果压力增大的过程消极地影响所述填充，则可以使压力增大和所述填充也交替地进行，从而在压力增大期间使所述填充短暂地中断。然而所述实施方式不是特别优选的，因为优选地填充过程连续地从开始直到结束无中断地实施，这导致更快地并且更加无湍流地填充容器。如果压力增大的过程消极地影响所述填充，则在填充期间也可以进行卸压。
优选地，容器中的用于填充含二氧化碳的第二产品成分的额定压力被调节在4-8bar之间、特别是在5和7bar之间。这是可能的，其方式是，相应的压缩气体源与容器内腔连接。特别是使用CO2或惰性气体、例如氮气或者气体混合物作为压缩气体，以便避免饮料氧化。
特别优选地，使用通过拉伸吹塑制造的PET容器作为容器，其中，将来自拉伸吹塑的、还热的容器直接在拉伸吹塑之后转送到到填充机并且在所述第一填充阶段中在第一压力下以第一产品成分填充，其中，使用在所述第一填充阶段中填充到还热的容器中的、第一产品成分的体积用于冷却容器、特别是容器底部并且该体积最大为总额定填充量的30％。
来自拉伸吹塑的热的塑料容器、特别是PET容器直接在拉伸吹塑之后以液体被填充。因为在第一填充阶段中、亦即在整个填充过程开始时，在容器中设定第一压力，所述第一压力优选地相应于环境压力并且所述第一压力在任何情况下小于第二压力，根本不或者不将压力通过预加压施加给还热的容器。还热的塑料容器因此不由于施加在容器中的压力而变形。在第二填充阶段中、即随着减小的或已经明显减小的容器温度将容器中的压力增大到第二压力，所述第二压力优选地是额定压力，所述额定压力必须被设定用于以确定的饮料填充容器，所述饮料具有一定的CO2含量。
通过输入的第一产品成分冷却容器的敏感的底部区域，从而所述容器也在接着施加的更大的容器内压力下不再变形。当由此填充的第一产品成分如此程度地覆盖和/或如此程度地冷却容器的底部区域和/或壁的至少一部分，以使得所述容器在压力施加中不再以不允许的方式变形，容器可以处于第二压力、即额定压力下，所述第二压力导致含CO2的第二液体成分在第二填充阶段期间填充时不释放气体。
通过多阶段的填充过程，即具有在小的第一压力下的第一填充阶段和在较大的第二压力、优选地额定压力下的第二填充阶段的填充过程确保，一方面当容器直接在拉伸吹塑之后被填充时，容器不会变形，并且另一方面能实现也可靠地填充强烈含CO2的液体产品、特别是饮料。
因为通过所述方法能够立即填充还热的容器，由此节省拉伸吹塑机和填充机之间的冷却路径，这不仅导致在建筑物中节省空间，而且随之节省能量和/或冷却部件。由此可以明显减小制造和填充成本，而不会在直接紧接着填充时由于容器的变形消极地影响对刚刚新拉伸吹塑的容器的处理。直接紧接着拉伸吹塑的填充由此至少在很大程度上无变形地进行。此外，在将容器从吹塑机输送到填充机期间显著地减小污染在这个时间点还敞开的容器的风险，因为输送路径通过取消冷却路径而被显著地缩短并且至少部分地取消可能地从外部施加水。
根据一个优选的实施变体，在所述第一填充阶段中在第一压力下填充到容器中的第一产品成分的体积为总额定填充量的0.7％至25％，优选地总额定填充量的1％至12.5％和特别优选地总额定填充量的2％至5％。完全特别优选地，第一产品成分的体积可以为总额定填充量的大约20％或大约15％或大约10％或大约7.5％或大约3％或大约1.5％。在具有大约1升的容积的容器、特别是1升瓶子的情况中，在该容器中设置1升的额定填充量，第一产品成分的体积由此优选地设定在7ml至250ml、优选地10ml至125ml的范围内并且特别优选地在20ml至50ml的范围内。完全特别优选地，在所述1升瓶子的情况中第一产品成分的体积为所述总额定填充量中的大约200ml或大约150ml或大约100ml或大约75ml或大约30ml或大约15ml。
在具有0.5升或1升或1.5升的额定填充量的容器的情况中，特别是在0.5升饮料瓶、1升饮料瓶或1.5升饮料瓶的情况中，由15ml或10ml的优选的体积覆盖底部区域。特别是在直接从拉伸吹塑机出来的、热的容器的情况中，所述15ml或10ml的体积足够用于以需要的程度这样冷却底部区域，以使得不发生容器或底部区域的变形。因为冷却过程或者所需的冷却时间主要与容器材料的导热性以及第一液体成分的吸热能力或热容量相关，在容器材料的已知的厚度下可以一方面确定第一液体成分的最优体积和/或冷却持续时间，从而例如也可以通过时间控制装置控制压力增大的过程和用于第二填充阶段的填充。
容器的具有最大厚度并且由此也具有最大部分的存储热量的壁区域是底部中心、即注射点或注射缝和邻接面的区域。在这里通常布置瓶底部的未拉伸的或微小拉伸的区域。所述区域在中心穿过容器的垂直轴线。在此通过第一产品成分对注射点上方的内容器表面的至少1.5mm的覆盖高度表明是特别优选的，内容器表面的覆盖高度理想地应该大于或等于5mm。与产品相关地在某个时刻达到最大量，在该最大量下第一填充步骤中的气体损失不再能够在接着的填充步骤中通过第二产品成分经济上有意义地补偿为期望的产品。直至所述最大填充量则以第一产品成分的预先填充是有意义的，从而覆盖度也可以处于最大15mm的范围内。
特别优选地，第一产品成分在输送到填充元件之前和/或在输送到所述填充元件时被冷却，由此特别有利地也增强对还热的容器的冷却作用，并且容器相应地可以通过第一产品成分的较小的体积或者然而在较短的时间内被冷却到低于可变形性的期望的温度。
根据一个优选的实施变体，第一产品成分借助旁通管路被输送到填充元件。第一产品成分的输送例如可以借助控制装置受控地进行，其中，为此例如使用控制阀。
所述的方法在上文中结合通过拉伸吹塑制造的、还热的塑料瓶子的直接应用来说明。然而可以考虑的是，所述方法原则上也可以结合其他种类容器、也即玻璃瓶实施，尤其当所述容器应该热地或温地直接从连接在上游的容器处理装置出来被填充时。
本发明同样涉及一种用于以具有预给定的产品CO2含量的含CO2的液体产品填充容器的装置，其特别是用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。根据本发明，所述装置包括填充机，该填充机具有用于填充容器的填充元件。填充机设置用于经由第一填充阶段和紧接着所述第一填充阶段的第二填充阶段填充每个容器，其中，填充机此外设置用于，对于第一填充阶段使容器处于第一压力下并且在第一压力下以具有第一CO2含量的第一产品成分的体积填充该容器，并且然后对于第二填充阶段使该容器处于第二压力下并且在第二压力下以具有第二CO2含量的第二产品成分的体积填充该容器。
填充机在此具有用于第一产品成分的至少一个贮存容器和用于第二产品成分的至少一个产品容器，其中，每个填充元件通过借助所设置的控制装置控制的、用于输入第一和第二产品成分的输入装置被连接。所述装置为此包括与填充机的填充元件对应地连接的压缩气体源以及与压缩气体源连接的、用于相应地设定和控制第一和/或第二压力的压力控制装置。填充机的填充元件构造有适合的气体路径和返回气体路径以及必要时构造有一个或多个相应的控制阀并且还包括相应的填充阀和与所述填充阀连接的阀控制装置。
如同已经在上文结合所述方法描述的那样，由此改进的变体在于，在所述第一填充阶段中至少暂时地增大压力，其方式是，例如在所述第一填充阶段中进行通过相对于环境压力封闭容器将压力增大到第二压力并且输入输入液体和/或导入处于压力下的惰性气体(预加压)。在此可以在未封闭容器时开始导入第一产品成分并且所述容器在第一填充阶段期间最终在嘴部被封闭。
在一个实施方式中，在所述第一填充阶段中可以将压力增大直到第二压力，亦即将容器完全预加压，其中，这至少暂时地与将第一产品成分填充到相应的容器中同时进行。
特别优选地，所述装置附加地包括用于制造通过拉伸吹塑产生的容器的拉伸吹塑机，其中，填充机直接布置在拉伸吹塑机旁边，其中，填充机设计用于接收来自拉伸吹塑机的容器。
优选地，所述装置还具有至少一个用于冷却第一产品成分的装置。
同样优选地，所述装置还具有至少一个用于将第一产品成分输送到填充元件的旁通管路。
特别优选地，填充机设计为具有转子的旋转驱动的填充机，其中，在填充机的转子上设置环形容器用于提供并且输入第二产品成分，其中，此外设置附加的环形通道用于提供并且输入第一产品成分。
附图说明
下面例如以示意图说明本发明。附图中：
图1粗略地示意性地以简图示出根据本发明的一个优选的实施变体的用于填充容器的方法；
图2示意性地示出根据本发明的一个优选的实施方式的用于填充通过拉伸吹塑制造的PET瓶子的装置；
图3部分地示出如图2中所示的装置的一个实施方式的在拉伸吹塑机和填充机之间的过度区域；
图4示意性地示出用于填充通过拉伸吹塑制造的PET瓶子的装置的一个另外的实施方式；
图5a，b示出容器的底部区段和以第一液体实现的覆盖高度。
具体实施方式
图1粗略地示意性地以简图示出根据本发明的一个优选的实施变体的用于以含CO2的液体产品30填充容器25的方法。液体产品30具有预给定的产品CO2含量，对于相应的液体产品30、特别是含二氧化碳的或碳酸的饮料根据产品规格预给定所述产品CO2含量。
在所述方法中，将每个容器25转送给填充机14(在图1中仅仅部分地并且隐约地示出)，其中，填充机14包括多个填充位置，其中每个填充位置配备有至少各一个填充元件28，其中，每个容器25借助所述填充元件28中的一个填充元件被填充。每个容器25为此首先这样定位在填充机14的相应的填充位置上，以使得填充元件28可以与容器25相互作用，以便在第一填充阶段中将第一产品成分C1输送到容器25。第一填充阶段在图1中设置有罗马数字I。
在所述第一填充阶段中(参见图1的I)，所述第一填充阶段在此也可以理解为第一填充步骤，使容器25处于第一压力p1下，所述第一压力在所示的实例中相应于环境压力并且由此处于大约1bar。第一填充阶段可以因此在图1的实例中也理解为无压力填充阶段或无压力填充，其中，在所述第一填充阶段期间不进行对容器25的压力施加或者不将气体输送到容器内腔中。在第一填充阶段期间，第一产品成分C1通过相应的输入装置输送到填充元件28，其中，第一产品成分C1为此例如从贮存容器16a出来通过构成输入装置的输入管路被传送并且输入到填充元件28。在图1中以箭头示出的对第一产品成分C1的输入在此通过控制装置17控制，其中，例如使用适合的控制阀。
液态的产品成分C1，C2从填充元件28到容器25中的输入最后通过填充元件28的相应的输出开口进行，确切地说，以已知的方式通过相应的可控制的阀单元、例如可控制的液体阀控制地进行，所述液体阀具有阀锥，所述阀锥能够以受控的方式相对于阀座运动。
输送到填充元件28的、第一产品成分C1的体积在第一填充阶段期间通过填充元件输送或填充到容器25中，如同在图1的部分I中又以箭头示出的那样。在所示的实例中，在第一填充阶段中使容器25、特别是容器开口24与填充元件28、特别是填充元件28的输出开口不处于密封位置中，从而通过待填充的或填充的第一产品成分C1的体积挤压出的空气可以从容器内腔散发。因此不发生由于填充的第一产品成分C1的体积引起在容器内腔中的压力升高。第一填充阶段由此无接触地进行。
在图1中虽然未详细示出，然而替换地也可以已经在第一填充阶段期间建立在容器开口24和填充元件28的接触区段之间的密封位置并且使容器25中的压力缓慢地增大。为此可以例如首先在未建立容器的密封位置的情况下开始第一填充阶段。在第一填充阶段期间然后可以建立密封位置，由此使容器25中的内部压力略微地升高，以便最后对于随后的或紧接着的第二填充阶段或者在第二填充阶段中进一步地增大。由此获得时间，从而时间最优地进行整个填充方法。
第一产品成分C1具有第一CO2含量、即第一二氧化碳含量，所述第一二氧化碳含量小于完成的液体产品30的预给定的产品CO2含量。在第一产品成分C1中存在的二氧化碳或存在的CO2通过填充过程在所述第一填充阶段中至少部分地或者然而完全从液体中散发，因为在容器内腔中存在的环境压力下不抑制第一产品成分C1的起泡沫和/或释放气体。特别是在所述情况中容器25从连接在填充机14上游的容器处理机出来，在所述容器处理机中容器25在增高的或高的温度下经过处理并且还温地或还热地被转送到填充机14，可能存在的二氧化碳或存在的CO2部分地从第一产品成分C1中被释放，因为所述释放与温度和时间相关。在所述情况中第一产品成分C1的填充的体积也为此用于冷却容器25。
在图1的所示的实例中使用具有以白利度测量出的第一相对密度d1的产品成分作为第一产品成分C1，所述第一相对密度小于完成和完全填充的液体产品30的相对密度的预给定的产品值。
在将第一产品成分C1填充到容器25中之后，然后开始或实施第二填充阶段(在图1中以罗马数字II示出)，在所述第二填充阶段中将容器25中的压力增大到第二压力p2，所述第二压力相应于用于填充的额定压力、即填充压力并且在此处于4.5bar和7bar之间。到第二压力p2的压力增大也理解为容器25的预加压。为了将压力增大到第二压力p2，在所述第二填充阶段中使容器25、特别是容器开口24与填充元件28处于密封位置中，其中，为此尤其使容器开口24与填充元件28的输出开口气密地连接。到第二压力p2的压力增大通过压力控制装置18进行控制，所述压力控制装置与压缩气体源20连接。通过压力控制装置18与压缩气体源20连接能够在填充期间以期望的方式控制容器内部压力。为了以压缩气体施加容器25而在填充元件28中提供相应的气体路径，所述气体路径能够以已知的方式借助适合的控制阀控制并且能够以受控的方式被打开或关闭。也在填充元件28中构造如同由现有技术已知的可控制的返回气体路径。
在第二填充阶段中，所述第二填充阶段在此也可以理解为第二填充步骤，第二产品成分C2通过与控制装置17连接的输入装置输送到填充元件28，其中，第二产品成分C2为此例如从产品容器或罐16或填充物容器、例如环形容器出来通过输入装置输送到填充元件28。第二产品成分C2以第二CO2含量、即第二二氧化碳含量被混合并且输入到填充元件28，其中，第二CO2含量大于完成的液体产品30的预给定的产品CO2含量。对第二产品成分C2的输送在图1的部分II中同样以箭头示出。
对容器25的预加压和以第二产品成分C2的填充优选地同时进行，然而也可以时间上彼此错开地进行。所述填充在所述第二填充阶段中至少部分地作为快速填进行充，其中，随着快速填充而后在第二填充阶段临近结束时可选地进行缓慢填充。为了完全结束或者终止填充过程，接着进行至少一个静置阶段、卸压并且最后使容器25从填充元件28松开。
当在所述第二填充阶段中在填充压力下进行填充第二产品成分C2时，存在的二氧化碳或存在的CO2被阻止从液体中释放并且从容器内腔散发。第一填充阶段和第二填充阶段这样彼此协调，以在结束填充(在图1中以罗马数字III示出)之后使得完全填充的、完成的液体产品30具有预给定的产品CO2含量。为此特别是考虑第一产品成分和第二产品成分C1，C2的容积并且将其受控地以及可控地输送到填充元件28。
在图1所示的实例中，使用具有以白利度测量出的第二相对密度d2的产品成分作为第二产品成分C2，所述第二相对密度大于完成的并且完全填充的液体产品30的相对密度的预给定的产品值。根据第一产品成分和第二产品成分C1，C2的填充的容积这样设定第一相对密度d1和第二相对密度d2，以使得完成的并且完全填充的液体产品30具有相对密度的预给定的产品值并且由此满足产品规格。
第一产品成分C1优选地是非碳酸液体、特别是产品水、即饮用水。第一产品成分C1的在所述第一填充阶段中填充的体积可以因此不仅关于CO2含量而且关于相对密度特别是视为纯的“稀释剂”，也就是说，第二产品成分C2以相应地增大的CO2含量和相应地增大的白利度值被混合，以使得通过以在所述第一填充阶段中获得的体积份额的产品水导致的稀释而遵循液体产品30的相应的预给定的产品值。
完全特别的优点通过在应用中的方法实现，其中使用通过拉伸吹塑制造的塑料容器，所述塑料容器直接从拉伸吹塑机12出来，还热地被转送到填充机14。在较小的第一压力p1下、优选地在环境压力下进行第一填充阶段(无压力填充)时，通过第一产品成分C1的填充的体积的冷却作用将容器25的容器壁和特别是容器底部冷却到低于变形温度的温度。在所述冷却状态中才开始将容器25预加压到更大的用于在第二填充阶段中进行压力填充的第二压力p2。由此阻止由于预加压导致容器的由压力引起的不期望的变形。
示例性的包括用于制造PET瓶子的拉伸吹塑机12的、用于填充容器25的装置在图2和3中粗略地示意性地以简图示出。装置10包括拉伸吹塑机12和直接布置在所述拉伸吹塑机之后的填充机14。所述两个机器12，14可以直接彼此邻接。在所述两个机器之间未布置冷却区段。图3在此仅仅部分地示出在拉伸吹塑机12和循环的旋转驱动的填充机14的回转装置或星形回转装置之间的过渡区域。
例如将容器预制坯件5输送到拉伸吹塑机12，所述容器预制坯件通过拉伸吹塑机12在加热下被吹塑成容器形状，特别是瓶子形状。替换地，容器制造过程也可以随着输送PET料块而开始。还热的瓶子借助简单的输送或转送元件22、特别是输送或转送星形回转装置被转送到直接布置在其后的填充机14。
图4示出一个另外的优选的示例性的装置用于填充容器25包括用于制造PET瓶子的拉伸吹塑机12。在根据图4的装置中使用于填充元件的第一产品成分C1的输送和用于填充元件的第二产品成分C2的输送彼此分开地进行，其中，为此设置附加的旁通管路用于输入第一产品成分C1。例如第二产品成分C2的输送可以通过具有对应的输送管路的环形容器16实现，并且第二产品成分C2的输送通过具有对应的输送管路的附加的环形通道实现。
根据图4的所示的实例此外设置用于冷却第一产品成分C1的装置26，该装置将第一产品成分C1在输送到填充元件之前或期间冷却到低于环境温度的温度，例如冷却到略微大于0℃、优选地1℃至15℃、更优选地2℃至10℃、特别优选地4℃至8℃的温度。用于冷却的装置26可以例如设计为冷却圈、冷却套或者设计为流式冷却器或对于本领域技术人员已知的冷却装置。通过冷却第一产品成分C1可以有利地增强对热的容器的冷却作用。
在所述的实施例中，第一填充阶段相应地作为在环境压力下无接触的填充进行。然而替换地也可以在相应地构成的具有受控的填充阀的填充元件28的情况中在小的压力下的填充作为第一填充阶段进行。在此，填充元件的输出开口例如也可以在第一填充阶段期间例如通过密封圈与容器开口24气密地连接，其中，填充元件具有返回空气通道和压缩气体管路。通过控制和/或调节返回空气通道和压缩气体管路可以在填充期间个别地控制容器内腔中的压力。当然同样也适用于第二填充阶段。
图5a以立体图示出容器的底部35。垂直轴线HA竖直地穿过起始点32，所述起始点以大约3mm的覆盖高度33由第一产品成分C1覆盖。在图5b的截面图中与图5a相比可以更好地看到起始点32。第一产品成分C1以与几何形状相关的量被填充，然而始终准确地以足够高度的产品成分C1覆盖作为具有最大材料量和由此最大存储的热量的底部区段的起始点32。在图5b的实例中在所述第一填充阶段结束时在起始点32处存在6.70mm的覆盖高度。
附图标记列表
10 用于填充容器的装置
12 拉伸吹塑机
14 填充机
15 容器预制坯件
16 产品容器或罐
16a 贮存容器
18 压力控制装置
17 控制装置
20 压缩气体源
22 输送或转送元件
24 容器开口
25 容器
26 用于冷却的装置
28 填充元件
30 液体产品
31 容器底部
32 注射点、注射缝
33 覆盖高度
C1 第一产品成分
C2 第二产品成分
d1 以白利度测量出的第一相对密度
d2 以白利度测量出的第二相对密度
HA 容器的垂直轴线
p1 第一压力
p2 第二压力。

Claims (19)

1.一种用于以具有预给定的产品CO2含量的含CO2的液体产品(30)填充容器(25)的方法，其中，将所述容器(25)转送到具有填充元件(28)的填充机(14)并且借助所设置的填充元件(28)填充该容器，其中，使用通过拉伸吹塑制造的塑料容器、特别是PET容器作为容器(25)，其中，在开始填充期间在第一填充阶段中使每个容器(25)处于第一压力(p1)下并且然后在第二填充阶段中将所述容器(25)中的压力增大到至少一个第二压力(p2)，其中，来自所述拉伸吹塑的、还热的容器(25)直接在所述拉伸吹塑之后在不通过以气态的和/或液态的冷却剂/冷却混合物喷淋和/或润湿进行预先冷却的情况下被转送到所述填充机(14)，其特征在于，在所述第一填充阶段中将具有第一CO2含量的第一产品成分(C1)的体积输送到所述填充元件(28)并且通过所述填充元件(28)填充到所述容器中，并且在所述第二填充阶段中将具有相同的CO2含量或第二CO2含量的第二产品成分(C2)的体积输送到所述填充元件(28)并且通过所述填充元件(28)填充到所述容器中，其中，所述产品成分(C1，C2)的这两个CO2含量中的至少一个CO2含量大于液体产品的预给定的产品CO2含量，其中，所述第一填充阶段和所述二填充阶段彼此相协调，以使得完全填充的容器(25)的液体产品(30)具有所述预给定的产品CO2含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一填充阶段中将具有第一CO2含量的第一产品成分(C1)的体积输送到所述填充元件(28)并且通过该填充元件(28)填充到所述容器中，并且在所述第二填充阶段中将具有第二CO2含量的第二产品成分(C2)的体积输送到所述填充元件(28)并且通过该填充元件(28)填充到所述容器中，其中，至少所述第二产品成分(C2)的第二CO2含量大于所述液体产品的预给定的产品CO2含量，其中，所述第一填充阶段和所述第二填充阶段彼此相协调，以使得完全填充的容器(25)中的液体产品(30)具有所述预给定的产品CO2含量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一产品成分(C1)具有以白利度测量出的第一相对密度(d1)，并且所述第二产品成分(C2)具有以白利度测量出的第二相对密度(d2)，其中，所述第一产品成分(C1)的第一相对密度(d1)小于所述液体产品(30)的相对密度的预给定的产品值，其中，所述第二产品成分(C2)的第二相对密度(d2)大于所述液体产品(30)的相对密度的预给定的产品值，其中，根据所述第一和第二产品成分(C1，C2)的相应的在第一和第二填充阶段中填充的体积设定所述第一和第二相对密度(d1，d2)，以使得完全填充的容器(25)中的液体产品(30)具有所述相对密度的预给定的产品值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用具有第一CO2含量的产品成分(C1)作为第一产品成分(C1)，所述第一CO2含量小于所述液体产品(30)的预给定的产品CO2含量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用非碳酸的产品成分(C1)、优选地产品水作为第一产品成分(C1)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一压力(p1)在所述第一填充阶段期间相应于环境压力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一填充阶段中通过相对于环境压力密封所述容器并且输入液体将所述压力(p1)增大到大于所述压力(p1)的、增大的下一个压力，特别是增大到所述第二压力(p2)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一填充阶段中进行将压力增大到大于压力(p1)的值，特别是增大到所述第二压力(p2)，亦即对所述容器(25)预加压，其中，这至少暂时地与将所述第一产品成分(C1)填充到所述容器(25)中同时进行。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第二填充阶段中，将压力增大到所述第二压力(p2)、亦即对所述容器(25)预加压与将所述第二产品成分(C2)填充到所述容器(25)中同时进行。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用通过拉伸吹塑制造的塑料容器、特别是PET容器作为容器(25)，其中，将来自所述拉伸吹塑的、还热的容器(25)直接在拉伸吹塑之后转送到所述填充机(14)并且在所述第一填充阶段中在所述第一压力(p1)下以所述第一产品成分(C1)填充，其中，使用在所述第一填充阶段中填充到还热的容器(25)中的、所述第一产品成分(C1)的体积用于冷却所述容器、特别是容器底部并且该体积最大为总额定填充量的30％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一填充阶段中在所述第一压力(p1)下填充到所述容器(25)中的第一产品成分(C1)的体积为总额定填充量的0.7％至25％、优选地1％至20％、特别优选地2％至10％。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述容器(25)在底部(31)的区域中具有注射点(32)，并且在所述第一填充阶段中，第一产品成分(C1)以所述注射点(32)上方的内容器表面的至少1.5mm的覆盖高度(33)被填充，理想地以大于或等于5mm的覆盖高度(33)被填充。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一产品成分(C1)在输送到所述填充元件(28)之前和/或在输送到所述填充元件时被冷却。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一产品成分(C1)借助旁通管路被输送到所述填充元件(28)。
15.一种用于以具有预给定的产品CO2含量的含CO2的液体产品(30)填充容器(25)的装置，其特别是用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述装置包括填充机(14)，该填充机具有用于填充所述容器(25)的填充元件(28)，其特征在于，
所述填充机具有用于第一产品成分(C1)的至少一个贮存容器(16a)和用于第二产品成分(C2)的至少一个产品容器(16)，其中，每个填充元件(28)通过借助所设置的控制装置(17)控制的、用于输入所述第一和第二产品成分(C1，C2)的输入装置连接，其中，此外每个填充元件(28)通过能借助所设置的压力控制装置(18)控制的气体路径与压缩气体源(20)连接并且具有用于与所述容器(25)的容器开口(24)密封接触的相应的接触区段，其中，所述填充机(14)设置用于经由第一填充阶段和紧接着所述第一填充阶段的第二填充阶段借助相应的设置在所述填充元件(28)中的液体阀来填充所述容器(25)中的每个容器，其中，所述填充机(14)此外设置用于，对于第一填充阶段借助所述填充元件(28)中的一个填充元件通过能借助压力控制装置(18)控制的气体路径使每个容器(25)处于第一压力(p1)下并且借助对应的液体阀在所述第一压力(p1)下填充具有第一CO2含量的第一产品成分(C1)的体积，并且然后对于所述第二填充阶段借助相同的填充元件(28)使所述容器(25)处于第二压力(p2)下并且在所述第二压力(p2)下填充具有第二CO2含量的第二产品成分(C2)的体积。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括拉伸吹塑机(12)，其中，所述填充机(14)在没有中间连接另外的处理单元的情况下直接布置在用于制造通过拉伸吹塑产生的容器(25)的拉伸吹塑机(12)旁边，并且所述填充机(14)设计用于直接接收来自所述拉伸吹塑机的容器(25)。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述装置还具有至少一个用于冷却所述第一产品成分(C1)的装置。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还具有至少一个用于将所述第一产品成分(C1)输送到所述填充阀(28)的旁通管路。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述填充机(14)设计为具有转子的旋转驱动的填充机(14)，其中，在所述填充机(14)的转子上设置环形容器作为用于提供并且输入所述第二产品成分(C2)的产品容器(16)，其中，此外设置附加的环形通道作为用于提供并且输入所述第一产品成分(C1)的贮存容器(16a)。
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