DE10028290A1

DE10028290A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere sauerstoffempfindlichen Getränken in Flaschen oder dgl.

Info

Publication number: DE10028290A1
Application number: DE2000128290
Authority: DE
Inventors: Karl Hermann
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-13

Abstract

Bei einem Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere sauerstoffempfindlichen Getränken wie Bier, in Flaschen oder dgl. wird jede Flasche vor dem eigentlichen Füllvorgang mindestens zweimal evakuiert und dazwischen mit Inertgas, z. B. CO¶2¶, gespült. Das beim zweiten Evakuieren aus der Flasche abgesaugte Gasgemisch wird gesammelt, das darin enthaltene Inertgas rückgewonnen und erneut dem Abfüllverfahren zugeführt. Der Gesamtverbrauch an CO¶2¶ ist dadurch äußerst gering.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen, wie sie z. B. aus der DE 37 42 433 A1 oder der DE 44 29 594 A1 bekannt sind, wird sowohl die beim ersten Evakuierungsvorgang aus den Flaschen abgesaugte Luft als auch das nach jeweiligem Zwischenspülen mit CO₂ beim zweiten und ggf. dritten Evakuierungsvorgang aus den Flaschen abgesaugte Luft-CO₂- Gemisch über das gleiche Steuerventil, einen gemeinsamen Sammelkanal und eine einzige Vakuumpumpe ins Freie abgeblasen. Das zum Spülen verwendete CO₂ ist somit unrettbar verloren.

Ferner ist bereits ein Verfahren zum Befüllen von Flaschen bekannt, bei dem vor dem eigentlichen Füllvorgang die Luft durch Spülen mit Inertgas aus den Flaschen ausgetrieben wird. Daran schließt sich ein Füllen unter Inertgas-Gegendruck an, wobei das aus den Flaschen verdrängte, extrem luftarme Rückgas gesammelt und einer Wiederverwertung oder Rückgewinnung unterzogen wird (DE 30 24 099 A1 und DE 39 30 593 A1). Das zum Spülen eingesetzte Inertgas ist jedoch auch hier verloren, da es vollständig in die Umgebung entweicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der Eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln die Inertgasverlußte drastisch zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem Anspruch 7 gelöst.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass der zweite Evakuierungsvorgang und alle nachfolgenden Evakuierungsvorgänge auf Grund der Zwischenspülung mit Inertgas jeweils ein extrem luftarmes Inertgas-Luft-Gemisch ergeben, das mit vernünftigem Kostenaufwand aufbereitet oder rückgewonnen werden kann. Insbesondere im Hinblick auf eine geringe Umweltbelastung (Treibhauseffekt) oder eine eventuelle zukünftige CO₂-Steuer ist ein derartiges Verfahren selbst für Brauereien, die ihr CO₂ mittels der üblichen Gärungsprozesse ohnehin günstig herstellen, durchaus interessant.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abfüllen von Bier in Flaschen

Fig. 2 einen detaillierten senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 im Bereich eines Füllorgans, in zwei Ebenen.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 umfaßt im Wesentlichen eine Füllmaschine 11 und eine Rückgewinnungsanlage 9 für CO₂. Die Füllmaschine 11 besitzt einen Ringkessel 12 mit senkrechter Drehachse 13, der das abzufüllende Bier 14 und darüber einen Vorrat 6 aus nahezu reinem CO₂-Gas mit überatmosphärischem Druck enthält. An der Unterseite des Ringkessels 12 sind gleichmäßig verteilt mehrere identische Füllorgane 2 angeordnet.

Jedes Füllorgan 2 weist eine Zentrierglocke 15 zum gasdichten Anschluß einer Flasche 1, im vorliegenden Falle einer Mehrwegflasche aus Glas, einen Flüssigkeitsauslauf 16 mit einem Flüssigkeitsventil 17, ein in den Ventilkörper des Flüssigkeitsventils 17 integriertes Spanngasrohr 18 mit einem Spanngasventil 4 sowie ein mit dem Flüssigkeitsauslauf 16 einerseits und einem Entlastungskanal 20 andererseits verbundenes Entlastungsventil 10 auf. Weiter ist an den Flüssigkeitsauslauf 16 über entsprechende Bohrungen ein erstes Vakuumventil 3 und ein zweites Vakuumventil 7 angeschlossen, die wiederum über entsprechende Bohrungen mit einem ersten Vakuumkanal 21 bzw. einem zweiten Vakuumkanal 22 verbunden sind. Das erste Vakuumventil 3 liegt - in Blickrichtung der Fig. 2 gesehen - vor dem Entlastungsventil 10 und verdeckt dieses; das Entlastungsventil 10 ist daher separat dargestellt.

Alle Kanäle 20, 21, 22 sind ringförmig und an alle Füllorgane 2 der Füllmaschine 11 angeschlossen. Sie stehen über entsprechende Leitungen mit dem rotierenden Bereich eines Drehverteilers 19 in Verbindung. Über den stationären Bereich dieses Drehverteilers 19 sind der erste Vakuumkanal 21 und damit die ersten Vakuumventile 3 an eine erste Vakuumpumpe 5 und der zweite Vakuumkanal 22 und damit die zweiten Vakuumventile 7 an eine zweite Vakuumpumpe 8 angeschlossen. Der Ausgang der ersten Vakuumpumpe 5 führt in die freie Atmosphäre, während der Ausgang der zweiten Vakuumpumpe 8 an eine Rückgewinnungsanlage 9 für CO₂ angeschlossen ist. In dieser wird nach einem herkömmlichen Verfahren, z. B. mittels Verdichtung und Verflüssigung das CO₂ von der Luft getrennt. Das rückgewonnene CO₂ wird in einem an die Rückgewinnungsanlage 9 angeschlossenen Speicher 23 gesammelt und über entsprechende Leitungen und den Drehverteiler 19 in den Vorrat 6 des Ringkessels 12 geleitet. An den Speicher 23 oder an einer sonstigen geeigneten Stelle ist eine Einspeisung 24 für frisches CO₂ angeschlossen um die geringen, unvermeidlichen CO₂-Verluste in der Vorrichtung zu ergänzen. Auch der Entlastungskanal 20 ist über den Drehverteiler 19 und entsprechende Leitungen - unter Umgehung der zweiten Vakuumpumpe 8 - an die Rückgewinnungsanlage 9 angeschlossen.

Das erste Vakuumventil 3, das zweite Vakuumventil 7 und das Entlastungsventil 10 sind als elektro-pneumatische Steuerventile ausgebildet, die durch eine nicht gezeigte elektronische Steuereinrichtung entsprechend dem gewünschten Ablauf des Füllverfahrens betätigt werden. Das Spanngasventil 4 wird über einen Rollenhebel 26 und eine stationäre Steuerkurve 27 bei einer Rotation des Ringkessels 12 entsprechend dem gewünschten Ablauf des Füllverfahrens mechanisch geöffnet bzw. geschlossen. Das Flüssigkeitsventil 17 schließlich öffnet selbsttätig mittels einer Feder 28, wenn Gleichdruck zwischen Flasche 1 und Ringkessel 12 herrscht. Das Schließen des Flüssigkeitsventils 17 erfolgt zwangsläufig über die Steuerkurve 27 und den Rollenhebel 26 mittelbar über das Spanngasventil 4.

Im normalen Betrieb der Füllmaschine 11 bei rotierendem Ringkessel 12 erfolgt die Steuerung der vorbeschriebenen diversen Ventile derart, dass folgendes Verfahren abläuft:
Nachdem eine zu füllende Flasche 1 durch die Hubeinrichtung 25 an die Zentrierglocke 15 angedrückt und dadurch gas- und flüssigkeitsdicht mit dem zugehörigen Füllorgan 2 verbunden worden ist, erfolgt als erstes durch kurzzeitiges Öffnen des Vakuumventils 3 eine erste Evakuierung der Flasche 1. Dabei werden ca. 90% der Luft abgesaugt und über die erste Vakuumpumpe 5 ins Freie abgelassen. Als nächstes erfolgt durch kurzzeitiges Öffnen des Spanngasventils 4 eine Zwischenspülung, wobei die Flasche 1 mit nahezu reinem CO₂ aus dem Vorrat 6 im Ringkessel 12 beaufschlagt bzw. befüllt wird, bis nahezu Atmosphärendruck erreicht ist. Die Flasche 1 enthält nunmehr ein Gemisch aus Luft und CO₂ mit einem CO₂- Anteil von ca. 90%. Nunmehr erfolgt durch kurzzeitiges Öffnen des zweiten Vakuumventils 7 eine zweite Evakuierung der Flasche 1, wobei rund 90% des Luft-CO₂-Gemisches durch die zweite Vakuumpumpe 8 abgesaugt und der Rückgewinnungsanlage 9 zugeführt werden. Der Luftanteil in der Flasche 1 wird dadurch auf rund 1% des ursprünglichen Wertes reduziert.

Jetzt wird durch Öffnen des Spanngasventils 4 die Flasche 1 vorgespannt, wobei CO₂ aus dem Vorrat 6, das z. B. unter einem Überdruck von 3 bar steht, über das Spanngasrohr 18 in die Flasche 1 einströmt bis Gleichdruck herrscht. Jetzt öffnet sich selbsttätig das Flüssigkeitsventil 17 und das Bier 14 läuft über den Flüssigkeitsauslauf 16 in die Flasche ein, wobei das CO₂ über das Spanngasrohr 18 zurück in den Vorrat 6 verdrängt wird. Der Füllvorgang ist beendet, wenn der Füllspiegel den unteren Anschnitt des Spanngasrohres 18 erreicht und danach kein weiteres CO₂ aus der Flasche 1 entweichen kann.

Nunmehr werden das Spanngasventil 4 und das Flüssigkeitsventil 17 zusammen zwangsläufig geschlossen und die Flasche 1 damit vom Ringkessel 12 getrennt. Als letztes erfolgt noch ein Entlasten der Flasche 1 durch kurzzeitiges Öffnen des Entlastungsventils 10, wobei das im Kopfraum der Flasche 1 enthaltene nahezu reine CO₂ bis zum Erreichen des atmosphärischen Drucks entweicht und der Rückgewinnungsanlage 9 zugeführt wird.

Beim vorbeschriebenen Abfüllverfahren wird das beim Zwischenspülen in die Flaschen 1 eingeleitete CO₂ aller Füllorgane 2 während des zweiten Evakuierens gesammelt und dann in der Rückgewinnungsanlage 9 zwecks erneutem Gebrauch aufbereitet. Dieser erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, dass das wiedergewonnene CO₂ dem Vorrat 6 zugeführt und somit wieder als Spülgas bzw. Spanngas eingesetzt wird. Wenn, wie beschrieben, auch das beim Entlasten austretende CO₂ aller Füllorgane 2 gesammelt und in der Rückgewinnungsanlage 9 aufbereitet wird, ist der CO₂-Verlust des Abfüllverfahrens praktisch auf die im Kopfraum der gefüllten Flaschen ausgetragene geringe CO₂-Menge beschränkt. Es ist daher nur eine äußerst geringe Zudosierung über die Einspeisung 24 erforderlich.

Claims

1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere sauerstoffempfindlichen Getränken, in Flaschen oder dgl., wobei vor dem Einleiten der Flüssigkeit die Flaschen mindestens zweimal evakuiert und dazwischen mit einem Inertgas beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das beim zweiten Evakuieren aus den Flaschen abgesaugte Luft-Inertgas- Gemisch gesammelt und wiederverwertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Luft-Inertgasgemisch enthaltene Inertgas größtenteils rückgewonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das rückgewonnene und gegebenenfalls aufbereitete Inertgas erneut dem Abfüllverfahren zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Inertgas-Überdruck abgefüllt wird und das beim Entlasten auf Atmosphärendruck aus den Flaschen entweichende Inertgas oder Inertgas-Luft- Gemisch gleichfalls gesammelt und wiederverwertet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Evakuieren und die Inertgas-Zwischenspülung derart durchgeführt werden, dass das beim zweiten Evakuieren aus der Flasche abgesaugte Luft-Inertgas-Gemisch mindestens 80% Inertgas enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas CO₂ verwendet wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einem gasdicht an eine Flasche (1) anschließbaren Füllorgan (2), das über steuerbare Ventile (3, 4) mit einer Vakuumpumpe (5) und einer Inertgasquelle (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllorgan (2) über mindestens ein weiteres Steuerventil (7) mit einer zweiten Vakuumpumpe (8) verbunden ist, die ihrerseits an eine Rückgewinnungsanlage (9) für das Inertgas angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllorgan (2) über ein Entlastungsventil (10) unter Umgehung der zweiten Vakuumpumpe (8) an die Rückgewinnungsanlage (9) angeschlossen ist.