DE102007028005B4

DE102007028005B4 - Vorrichtung und Verfahren zum dosierten Befüllen von Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen

Info

Publication number: DE102007028005B4
Application number: DE102007028005A
Authority: DE
Inventors: Mohammad Saied Nadjafpour Khadem
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Services AG
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: CA2686219C; EP2155559B1; DE102007028005A1; CA2686219A1; CN101743167B; EP2155559A1; WO2008152139A1; ATE518765T1; CN101743167A

Abstract

Vorrichtung zum dosierten Befüllen von Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen, umfassend wenigstens einen Vorratsbehälter für wenigstens ein abzufüllendes Produkt, Mittel zum Fördern und Dosieren des wenigstens einen Produktes und eine Düse, wobei die Düse oberhalb des zu befüllenden Behälters angeordnet ist, wobei der Düsenkörper zweiteilig ausgebildet ist und wenigstens ein düsenförmiges Innenteil (1) und ein in seinem unteren Bereich um das Innenteil (1) herum ausgebildetes Außenteil (2) aufweist und wobei zwischen dem Innenteil (1) und dem Außenteil (2) ein Ringspalt (3) ausgebildet ist, durch den wenigstens ein weiteres Produkt dem Hauptprodukt zumischbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung im unteren äußeren Bereich des Innenteils (1) und/oder im unteren inneren Bereich des Außenteils (2) ein horizontal verlaufender Ringkanal (6, 6') vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum dosierten Befüllen von Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen, umfassend wenigstens einen Vorratsbehälter für wenigstens ein abzufüllendes Produkt, Mittel zum Fördern und Dosieren des wenigstens einen Produktes und eine Düse, wobei die Düse oberhalb des zu befüllenden Behälters angeordnet ist, wobei der Düsenkörper zweiteilig ausgebildet ist und wenigstens ein düsenförmiges Innenteil und ein in seinem unteren Bereich um das Innenteil herum ausgebildetes Außenteil aufweist und wobei zwischen dem Innenteil und dem Außenteil ein Ringspalt ausgebildet ist, durch den wenigstens ein weiteres Produkt dem Hauptprodukt zumischbar ist.
Vorrichtungen zum dosierten Befüllen von Behältern sind aus der Praxis in mannigfacher Ausfertigung bekannt. Dabei werden oft Fülldüsen mit innenliegenden Stößeln verwendet, deren Betätigung für die Dosierung der gewünschten Menge des abzufüllenden Produktes dient. Beim Abfüllen mehrerer Produkte geschieht dies hintereinander, indem das zweite Produkt in einem zweiten Füllschritt in das bereits in der zu befüllenden Verpackung befindliche erste Produkt hineingegeben wird. Auf diese Weise ist eine homogene Vermischung beider Produkte nicht möglich.
Ferner kann bei den bekannten Düsenformen die äußere Kontur des Auslaufes durch mögliche Spritzer des Produktes verunreinigt werden und stellt so, insbesondere bei längerer Produktionsdauer, ein aseptisches Risiko dar. Dies kann nur durch eine manuelle Reinigung bei einem entsprechenden Produktstillstand und eine nochmalige Sterilisation behoben werden.
Darüber hinaus ist es für sich bereits aus der DE 696 14 089 T2 bekannt, unterschiedliche Sorten von Speiseeis so zu vermischen, dass ein kontrastierendes Muster in Form einer Spirale oder konzentrischer Kreise entsteht. Mit dieser bekannten Vorrichtung lässt sich jedoch kein homogenes Gemisch aus unterschiedlichen Ausgangsprodukten herstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten und weiterzubilden, dass die vorerwähnten Nachteile zuverlässig vermieden werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch, dass in der Wandung im unteren äußeren Bereich des Innenteils und/oder im unteren inneren Bereich des Außenteils ein horizontalverlaufender Ringkanal vorgesehen ist. Dieser Ringkanal kann entweder umlaufend durchgehend ausgebildet sein oder alternativ in eine Mehrzahl von Ringsegmentkammern entsprechend der Anzahl der weiteren zu befüllenden Produkte aufgeteilt sein. Der Vorteil des Ringkanals besteht darin, dass sich die zugeführten weiteren Produkte bereits im Ringkanal miteinander vermischen, so dass eine noch bessere homogene Verteilung vor Einleitung in das Hauptprodukt erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine weitere Produkt durch einen umlaufenden Ringspalt in einem flachen Winkel auf die äußere Oberfläche des Auslaufs des Düsenkörpers auftrifft.
Die Erfindung hat erkannt, dass die Abfüllung mehrerer unterschiedlicher Produkte in einem einzigen Arbeitsschritt möglich ist, indem die Produkte unmittelbar vor dem Eintritt der Produkte in den Behälter definiert zusammengebracht und auf diese Weise gemischt werden. Auf diese Weise kann ein nahezu homogenes Gesamtprodukt abgefüllt werden.
Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung weist das Innenteil des Düsenkörpers wenigstens einen Kanal für das wenigstens eine weitere Produkt auf, wobei ein solcher Kanal bevorzugt in der Wandung des Innenteils ausgebildet ist. Auf diese Weise bleibt das Äußere des Düsenkörpers frei von Aufbauten oder Leitungen, welche den Reinigungs- und Sterilisationsprozess erschweren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Düsenkörper im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und das Außenteil von unten auf das Innenteil aufsteckbar. Eine solche Ausführungsform erleichtert sowohl die Herstellung des Düsenkörpers als auch seine Montage bzw. Demontage zu Wartungszwecken.
Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung kann das Innenteil ferner über wenigstens einen umlaufenden Ringkanal zum Durchleiten eines Temperiermittels verfügen. Die Temperierung der Düsenausläufe ist zweckmäßig, da bei Ausläufen mit durchgehender Ventilstange (Stößel) durch den Auslauf hindurch eine Verklemmung des Stößels den Produktionsweg blockieren kann. In diesen Fällen kann die Produktion erst nach einer Abkühlphase wieder aufgenommen werden. Da der Stößel in der Regel in seitlichen Ausnehmungen in der inneren Wandung des Düsenkörpers geführt wird, führt eine Abkühlung des Düsenkörpers auch zu einer Abkühlung des Stößels.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der Auslauf des Düsenkörpers von einer schlitzartigen Öffnung gebildet. Er kann auch aus einer Bohrung oder eine Mehrzahl von Bohrungen bestehen.
Werden dem Hauptsprodukt zwei weitere Produkte zugegeben, verteilen sich erfindungsgemäß die beiden Produkte über einen jeweils etwa 180° umfassenden Ringspalt um den Füllstrahl des Hauptproduktes. Dies gilt selbstverständlich auch für mehr als zwei zusätzlich zu befüllende Produkte, hier erfolgt die Verteilung in einem entsprechend kleineren ringsegmentförmigen Bereich. Je nach Art und Menge der zugegebenen Produkte lässt sich im Rahmen der Erfindung auch nur ein Teil der zusätzlichen Produkte miteinander vorvermischen, wenn die Ringkammersegmente entsprechend ausgebildet sind.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass dem Hauptprodukt wenigstens zwei weitere Produkte zugegeben werden und dass sich die Produkte vor Erreichen des Ringspaltes in einem umlaufenden Ringkanal miteinander vermischen.
So ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch möglich, beispielsweise eine Milchmischung als Basis von Fetakäse in flüssiger Form durch die Hauptdüse zu befüllen und durch die weiteren Kanäle Salzlake und Enzyme derart beizugeben, dass sich die Produkte beim Füllvorgang gleichmäßig miteinander vermischen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die zusätzlichen Kanäle bzw. der Ringspalt zum Einleiten von wässrigen Zusatzprodukten, Sterilluft, Reinigungsmedien o. dgl. verwendet, um die Düse zu reinigen und/oder zu sterilisieren. Insbesondere das Einblasen von gekühlter Sterilluft durch die in der Wandung des Düsenkörpers befindlichen Kanäle kann zur weiteren Temperierung der Düsen beitragen.
Schließlich ist es gemäß einer anderen Lehre der Erfindung auch möglich, dass als weitere Produkte Inertgase zur Reduzierung der Sauerstoffs im Hauptprodukt bei der Befüllung des Hauptproduktes verwendet werden. Durch Injektion eines Inertgases direkt in den Produktfüllstrahl lässt sich die Menge des Sauerstoffgehaltes im Schaum minimieren. Dies gilt insbesondere bei Produkten, bei denen die Existenz eines zu hohen Sauerstoffgehaltes im Produkt ein kritischer Faktor für die Produkthaltbarkeit bzw. Produktqualität darstellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Düse für ein erfindungsgemäße Vorrichtung ohne den innenliegenden Stößel im Vertikalschnitt,
2 den Gegenstand aus 1 ohne aufgestecktes Außenteil,
3a ein erstes Ausführungsbeispiel des Düsenauslasses in einer Seitenansicht und
3b ein zweites Ausführungsbeispiel des Düsenauslasses in einer Seitenansicht.
Die Düse für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in ihrer Gesamtheit, jedoch ohne Ventilstößel, in 1 im Vertikalschnitt dargestellt. Hier ist das Innenteil mit 1 und das aufsteckbare Außenteil mit 2 bezeichnet. Durch den bei aufgesetztem Außenteil 2 im unteren Bereich zwischen Innenteil 1 und Außenteil 2 entstehendem Ringspalt gilt dieser als umlaufende Ringspaltdüse 3. Das Außenteil ist dabei in seinem Auslaufbereich so geformt, dass der aus der Ringspaltdüse 3 austretende Produktstrahl auf die untere äußere Wandung des Innenteils 1 auftrifft und dort das Festsetzen von Spritzern, Schaum o. dgl. zuverlässig verhindert.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in der Seitenwandung des Innenteils 1 vertikal eingebrachte Kanäle 4A und 4B vorgesehen, welche das Produkt über weitere Kanäle 4A' und 4B', die in die Außenseite im unteren Bereich des Innenteils 1 gefräst sind und gemeinsam mit dem Außenteil 2 entsprechende Kanäle bilden. Die Zufuhr der weiteren Produkte erfolgt dabei, wie in 1 angedeutet, durch entsprechende Zuleitungen 5A bzw. 5B.
Die Kanäle 4A' und 4B' münden in einen Ringkanal 6, der im unteren Bereich umlaufend in den äußeren Umfang des Innenteils 1 eingebracht worden ist, wie deutlich aus 2 hervorgeht.
Im oberen Bereich des Innenteils 1 ist ein umlaufender Ringkanal 7 zu erkennen, welcher zum Durchleiten von Temperiermedium geeignet ist, um die Temperatur des Düsenkörpers beim Betrieb in einem vorgegebenen Sollwertbereich halten zu können.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auslauf des Düsenkörpers mit einer schlitzartigen Öffnung 8 versehen, welche auch ein Befüllen mit größeren stückigen Produkten wie Fleisch, Käse oder Gemüse erlaubt. Der nicht dargestellte Stößel wird in diesem Fall von senkrechten Begrenzungswänden 9 und entsprechenden Führungsnuten 10 geführt.
Die 3a und 3b zeigen den unteren Teil des Innenteils 1 der Düse, wobei in 3a der Ringkanal 6 umlaufend durchgehend ausgebildet ist und in 3b mittels Trennstegen 11 in unterschiedliche Ringkammersegmente 6A und 6B aufgeteilt ist. Diese Trennstege 11 müssen nicht (bei zwei zusätzlichen Produkten) diametral gegenüberliegend angeordnet sein. Es ist vielmehr auch möglich, über die Anordnung dieser Trennstege 11 die Verteilung einzelner Produkte aus Dosier- oder Mischungsgründen zu variieren.
Die beanspruchte Düse für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach im Aufbau, leicht zu reinigen, temperierbar und kann neben dem eigentlichen Füllvorgang auch noch für Reinigungs- und/oder Sterilisierprozesse verwendet werden. Auch ist es möglich, dass als weitere Produkte Inertgase zur Reduzierung der Schaumbildung des Hauptproduktes bei dessen Befüllung verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zum dosierten Befüllen von Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen, umfassend wenigstens einen Vorratsbehälter für wenigstens ein abzufüllendes Produkt, Mittel zum Fördern und Dosieren des wenigstens einen Produktes und eine Düse, wobei die Düse oberhalb des zu befüllenden Behälters angeordnet ist, wobei der Düsenkörper zweiteilig ausgebildet ist und wenigstens ein düsenförmiges Innenteil (1) und ein in seinem unteren Bereich um das Innenteil (1) herum ausgebildetes Außenteil (2) aufweist und wobei zwischen dem Innenteil (1) und dem Außenteil (2) ein Ringspalt (3) ausgebildet ist, durch den wenigstens ein weiteres Produkt dem Hauptprodukt zumischbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung im unteren äußeren Bereich des Innenteils (1) und/oder im unteren inneren Bereich des Außenteils (2) ein horizontal verlaufender Ringkanal (6, 6') vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (1) des Düsenkörpers wenigstens einen Kanal (4A, 4B) für das wenigstens eine weitere Produkt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (4A, 4B) in der Wandung des Innenteils (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei das Außenteil (2) von unten auf das Innenteil (1) aufsteckbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (6) umlaufend durchgehend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (6') umlaufend ausgebildet ist und in eine Mehrzahl von Ringsegmentkammern (6A, 6B) entsprechend der Anzahl der weiteren zu befüllenden Produkte aufgeteilt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (1) wenigstens einen umlaufenden Ringkanal (7) zum Durchleiten eines Temperiermittels aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf des Düsenkörpers von einer schlitzartigen Öffnung (8) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf des Düsenkörpers von einer Bohrung oder einer Mehrzahl von Bohrungen gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (1) zwei gegenüberliegend angeordnet und im wesentlichen vertikal verlaufende Kanäle (4A, 4A'; 4B, 4B') für zwei weitere zu befüllende Medien aufweist und dass jedem Kanal eine etwa 180° umspannende Ringsegmentkammer (6A, 6B) zugeordnet ist.
Verfahren zum dosierten Befüllen von Behältern, insbesondere Karton/Kunststoff-Verbundverpackungen, wobei das Hauptprodukt durch den Düsenkörper einer Fülldüse in den sterilisierten Behälter geleitet wird, wobei dem Hauptprodukt noch wenigstens ein weiteres Produkt in einem festgelegten Mischverhältnis zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Produkt durch einen umlaufenden Ringspalt in einem flachen Winkel auf die äußere Oberfläche des Auslaufs des Düsenkörpers auftrifft.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptprodukt zwei weitere Produkte zugegeben werden und dass sich die beiden Produkte über einen jeweils etwa 180° umfassenden Ringspalt um den Füllstrahl des Hauptproduktes verteilen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptprodukt wenigstens zwei weitere Produkte zugegeben werden und dass sich die Produkte vor Erreichen des Ringspaltes in einem umlaufenden Ringkanal miteinander vermischen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Kanäle bzw. der Ringspalt zum Einleiten von wässrigen Zusatzprodukten, Sterilluft, Reinigungsmedien o. dgl. verwendet werden, um die Düse zu reinigen und/oder zu sterilisieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Produkte Inertgase zur Reduzierung des Sauerstoffs im Hauptprodukt bei der Befüllung des Hauptproduktes verwendet werden.