DE102011012751B4 - Process and plant for the production of containers filled with a liquid product - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von gefüllten Behältern (2) aus Vorformlingen (3) aus einem thermoplastischen Material, wobei der jeweilige Vorformling (3) zumindest thermisch konditioniert und abschließend während einer Form- und Füllphase (I) in einer Form (4.1) durch Druckeinwirkung eines zugeführten Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2) bei einem Form- und Fülldruck (p1) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut zum heißsterilen Abfüllen auf eine Sterilisationstemperatur erhitzt und nach Beendigung der Form- und Füllphase während einer Sterilisationsphase (III) auf der Sterilisationstemperatur zwischen einem oberen Grenzwert (T1) und einem unteren Grenzwert (T2) dieser Temperatur gehalten wird.Process for the production of filled containers (2) from preforms (3) made of a thermoplastic material, the respective preform (3) being at least thermally conditioned and finally in a mold (4.1) by the action of pressure during a molding and filling phase (I) in a mold (4.1) Filling material is reshaped in the respective container (2) at a form and filling pressure (p1), characterized in that the filling material is heated to a sterilization temperature for hot-sterile filling and, after completion of the forming and filling phase, to the sterilization temperature during a sterilization phase (III) this temperature is maintained between an upper limit value (T1) and a lower limit value (T2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie eine Anlage gemäß Oberbegriff Patentanspruch 9.The invention relates to a method according to the preamble of
Bekannt ist die Herstellung von Behältern durch Blasformen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylenterephthalat), wobei die Vorformlinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden (
Der grundsätzliche Aufbau der Blasstation ist in der
Gemäß einem typischen Weiterverarbeitungsverfahren werden die durch Blasformen hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut gefüllt. Es werden also eine separate Blasmaschine und eine separate Füllmaschine verwendet. Bekannt ist es dabei auch, die separate Blasmaschine und die separate Füllmaschine zu einem Maschinenblock, d. h. zu einer verblockte Blas-Füll-Einrichtung zusammenzufassen, wobei weiterhin das Blasformen und das Füllen an gesonderten Maschinenkomponenten und zeitlich nacheinander erfolgen.According to a typical further processing method, the containers produced by blow molding are fed to a subsequent filling device and filled here with the intended product or filling material. Thus, a separate blowing machine and a separate filling machine are used. It is also known, the separate blowing machine and the separate filling machine to a machine block, d. H. to summarize a blocked blow-filling device, wherein further the blow molding and filling on separate machine components and in succession.
Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Behälter, insbesondere auch in Form von Flaschen aus thermisch konditionierten bzw. vorerhitzten Vorformlingen herzustellen und dabei gleichzeitig mit einem flüssigen Füllgut zu füllen, welches als hydraulisches Druckmedium zum Expandieren des Vorformlings bzw. zum Ausformen des Behälters mit einem Form- und Fülldruck zugeführt wird, sodass zeitgleich mit dem Füllen der jeweilige Vorformling in den Behälter verformt wird. Solche Verfahren sind z. B. aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum zeitgleichen Formen und Füllen von Behältern in der Weise auszubilden, dass das in dem jeweils gefüllten und verschlossenen Behälter abgefüllte Füllgut eine hohe Haltbarkeit aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Anlage zum Herstellen von mit einem Füllgut gefüllten Behältern durch zeitgleiches Formen und Füllen ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.The object of the invention is to provide a method for simultaneously forming and filling containers in such a way that the filled in the respective filled and sealed container contents have a high durability. To solve this problem, a method according to
Der Ausdruck „im Wesentlichen” oder „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.The term "essentially" or "approximately" in the sense of the invention means deviations from respectively exact values by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.
Unter „Sterilisationstemperatur” ist im Sinne der Erfindung eine Temperatur, beispielsweise je nach Art des Füllgutes im Bereich zwischen 70°C und 95°C oder im Bereich zwischen 70 und 140°C, auf jeden Fall eine Temperatur zu verstehen, die unter Berücksichtigung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase, d. h. der Haltezeit, über die die Sterilisationstemperatur des Behälters und des in diesen abgefüllten Füllgutes aufrechterhalten wird, die gewünschte und/oder erforderliche Qualität der Sterilisation (Entkeimungsrate) und damit die gewünschte und/oder geforderte Haltbarkeit des abgefüllten Füllgutes gewährleistet.For the purposes of the invention, "sterilization temperature" is a temperature, for example, depending on the nature of the contents in the range between 70 ° C. and 95 ° C. or in the range between 70 and 140 ° C., in any case a temperature which, taking into account the Type of contents and duration of sterilization phase, d. H. the holding time over which the sterilization temperature of the container and of the contents filled therein is maintained, ensures the desired and / or required quality of the sterilization (sterilization rate) and thus the desired and / or required shelf life of the filled filling material.
Unter „oberer Grenzwert” der Sterilisationstemperatur ist im Sinne der Erfindung diejenige Temperatur zu verstehen, die beispielsweise auch unter Berücksichtigung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase als maximale Sterilisationstemperatur noch keine oder im Wesentlichen keine Beeinträchtigung der Qualität des Füllgutes, insbesondere auch der geschmacklichen Qualität des Füllgutes verursacht.For the purposes of the invention, the term "upper limit value" of the sterilization temperature is to be understood as meaning the temperature which, for example, also takes into account, taking into account the nature of the contents and the duration of the sterilization phase as a maximum Sterilization temperature still causes no or substantially no impairment of the quality of the filling, especially the taste quality of the contents.
Unter „unterer Grenzwert” der Sterilisationstemperatur ist im Sinne der Erfindung diejenige Temperatur zu verstehen, bei deren Unterschreitung, beispielsweise auch unter Berücksichtigung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase, keine oder im Wesentlichen keine wirksame Sterilisation des Füllgutes und des Behälters, insbesondere der Behälterinnenfläche mehr erreicht werden kann, wobei der untere Grenzwert der Sterilisationstemperatur z. B. etwa 85% bis 95% des oberen Grenzwertes der Sterilisationstemperatur entspricht.For the purposes of the invention, the term "lower limit value" of the sterilization temperature means the temperature below which, for example, taking into account the nature of the contents and the duration of the sterilization phase, no or substantially no effective sterilization of the contents and the container, in particular the Container interior surface can be achieved more, the lower limit of the sterilization temperature z. B. corresponds to about 85% to 95% of the upper limit of the sterilization temperature.
Unter „Heißumlauf” ist im Sinne der Erfindung eine den wenigstens einen Vorratsbehälter oder Kessel für die Bereitstellung des Füllgutes einschließende Füllgutzirkulation oder ein entsprechender Füllgutkreislauf zu verstehen, in welchem zum Aufheizen und Halten des Füllgutes auf einer Füllgutausgangstemperatur eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, der das Füllgut aus dem Vorratsbehälter zugeführt und von der das erhitzte Füllgut in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird.Under "hot circulation" in the context of the invention is the at least one reservoir or boiler for the provision of the filling enclosing Füllgutzirculation or a corresponding Füllgutkreislauf to understand in which is provided for heating and holding the contents on a Füllgutausstemperatur a heater that the contents of fed to the reservoir and from which the heated product is returned to the reservoir.
Unter „heißaseptischen Füllen” oder „heißsterilen Füllen” ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Formen und Füllen der Behälter in der Weise zu verstehen, dass das Füllgut durch Erhitzen auf eine Sterilisationstemperatur und durch Halten auf dieser Temperatur oder einer Temperatur oberhalb eines unteren Grenzwertes der Sterilisationstemperatur für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise für eine Zeitdauer von nur wenigen Sekunden, z. B. über eine Zeitdauer von etwa 2–4 Sekunden vor und/oder nach dem Verschließen des jeweiligen Behälters sterilisiert wird, und zwar so, dass der jeweilige Behälter an seiner Innenfläche sowie das in den verschlossenen Behälter abgefüllte Füllgut die erforderliche Entkeimungsrate (Keimreduktionswert) und damit die erforderliche Haltbarkeit aufweist. Das Füllgut wird dabei vorzugsweise im erhitzten oder vorerhitzten Zustand mit einer Füllgutausgangstemperatur in den Vorformling oder in den sich formenden Behälter eingeleitet, wobei die Füllgutausgangstemperatur vorzugsweise unter der Sterilisationstemperatur liegt und z. B. nur etwa 65% bis 75% des oberen Grenzwertes der Sterilisationstemperatur oder etwa 70% bis 80% des unteren Grenzwertes der Sterilisationstemperatur beträgt.For the purposes of the invention, "hot aseptic filling" or "hot-sterile filling" is understood in particular as forming and filling the containers in such a way that the contents are heated by heating to a sterilization temperature and by holding at this temperature or a temperature above a lower limit Sterilization temperature for a short period of time, for example, for a period of only a few seconds, z. B. over a period of about 2-4 seconds before and / or after the closure of the respective container is sterilized, in such a way that the respective container on its inner surface and filled in the closed container contents the required rate of germ reduction (germ reduction value) and so that the required durability has. The contents are preferably introduced in the heated or preheated state with a Füllgutaustemperatur in the preform or in the forming container, wherein the Füllgutaustemperatur is preferably below the sterilization temperature and z. B. only about 65% to 75% of the upper limit of the sterilization temperature or about 70% to 80% of the lower limit of the sterilization temperature.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of exemplary embodiments. Show it:
Die in der
Grundsätzlich erfolgt die Herstellung der mit einem flüssigen Füllgut gefüllten und verschlossenen Behälter
Zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst die Anlage
Die Form- und Füllmaschine
Die vorzugsweise thermisch isolierten Kessel
Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Vorentlastungsdrucks p2 im Ringkessel
Die Ringkessel
Jede Form
Wie die
In der Reckstange
In dem Lagerkopf
Der gefüllte Behälter
Mit der Form- und Füllmaschine
Bei der in der
Die
Die
Nach Abschluss der Form- und Füllphase erfolgt in einer Erhitzungs- oder Aufheizphase II ein Anstieg der Temperatur des Füllgutes von der Temperatur T0 auf eine obere Temperatur T1, die beispielsweise dem oberen Grenzwert der Sterilisationstemperatur entspricht, auf jeden Fall aber oberhalb des unteren Grenzwertes T2 der Sterilisationstemperatur liegt, und zwar teilweise bedingt durch einen Wärmestau in dem jeweils gefüllten Behälter
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des in der
Die Bereitstellung des Füllgutes erfolgt also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Temperatur T0, die deutlich unter einer Temperatur liegt, die eine geschmackliche Veränderung des Füllgutes bewirken könnte, allerdings bei einem hohen Form- und Fülldruck.The provision of the filling thus takes place in the inventive method at the temperature T0, which is well below a temperature that could cause a change in the taste of the filling material, but at a high forming and filling pressure.
Durch die Verwendung der beiden Ringkessel
Bevorzugt werden bei der Erfindung am Beginn der Sterilisationsphase III die Temperatur des jeweiligen Behälters
Durch die Druckentlastung des jeweiligen Behälters nach Beendigung der Form- und Füllphase von dem hohen Form- und Fülldruck von z. B. bis zu 15 bar auf Umgebungsdruck baut sich ein Wärmestau auf, der erst nach dem Verschließen abgebaut wird, sodass sich die Sterilisationstemperatur tatsächlich erst am Beginn der Sterilisationsphase III einstellt.By the pressure relief of the respective container after completion of the molding and filling phase of the high forming and filling pressure of z. B. up to 15 bar to ambient pressure builds up a build-up of heat, which is degraded only after closing, so that the sterilization temperature actually sets only at the beginning of the sterilization phase III.
Die
Die
In dem Abschnitt
Bevorzugt ist der Transporteur zum Transportieren der Behälter
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous changes and modifications are possible without thereby departing from the inventive concept underlying the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anlageinvestment
- 22
- Behältercontainer
- 2.32.3
- MündungsflanschMündungsflansch
- 33
- Vorformlingpreform
- 44
- Form- und FüllstationForming and filling station
- 4.14.1
- Formshape
- 55
- Verschlussshutter
- 66
-
Einrichtung zum Konditionieren der Vorformlinge
3 Device for conditioning the preformsthree - 77
- Heizeinrichtungheater
- 8, 98, 9
-
Abschnitt der Einrichtung
6 Section of theinstitution 6 - 1010
- Form- und FüllmaschineForming and filling machine
- 1111
- Maschinengestelltmachine frame
- 1212
- Rotorrotor
- 13, 14, 1513, 14, 15
- Ringkesselring bowl
- 1616
- DrehdurchführungRotary union
- 1717
- Inertgas-VerbindungInert compound
- 1818
- Inertgas-VorratsbehälterInert gas reservoir
- 1919
- Verdichtercompressor
- 2020
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2121
- Drucksensorpressure sensor
- 2222
- Temperatursensortemperature sensor
- 2323
- Inertgas-VerbindungInert compound
- 24, 2524, 25
- Steuerventilcontrol valve
- 2626
- Entlüftungsleitungvent line
- 2727
- Reckstangestretching rod
- 27.127.1
- abgerundetes Reckstangenenderounded rod end
- 2828
- Ringdichtungring seal
- 2929
- Lagerkopfbearing head
- 3030
- Ringdichtungring seal
- 3131
-
Kanal in der Reckstange
27 Channel in thestretch rod 27 - 3232
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 3333
- Rückschlagventilcheck valve
- 3434
- KugelBullet
- 3535
- Federfeather
- 3636
- Flüssigkeitsverbindungfluid communication
- 37, 37.137, 37.1
- Sperr- und UmschaltventilLock and changeover valve
- 3838
- RückgaskanalReturn gas channel
- 3939
- Steuerventilcontrol valve
- 4040
- RückgasleitungReturn gas line
- 4141
- Einrichtung zum VerschließenDevice for closing
- 4242
- Pasteurisiereinrichtung oder -einheitPasteurizer or unit
- 42.1, 42.242.1, 42.2
- Abschnitt der PasteurisiereinrichtungSection of the pasteurizer
- 43, 4443, 44
- Heizeinrichtungheater
- 4545
- Leitungmanagement
- 4646
- Sperr- und SteuerventilLocking and control valve
- 47, 47a47, 47a
- Temperaturverlauf des Füllgutes bzw. des jeweiligen BehältersTemperature profile of the filling material or the respective container
- 47.147.1
- BereichArea
- 4848
- Transporteinrichtungtransport means
- 4949
-
Einrichtung zum Umlegen der Behälter
2 Device for transferring thecontainers 2 - 5050
-
Einrichtung zum Aufstellen der Behälter
2 Device for setting up thecontainers 2 - A, B, CA, B, C
-
Transportrichtung der Vorformlinge
3 Transport direction of the preformsthree - D, E, FD, E, F
-
Transportrichtung der Behälter
2 Transport direction of thecontainers 2 - MaMa
- Maschinenachsemachine axis
- RARA
- ReckstangenachseStretching rod axis
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