DE102017120746A1

DE102017120746A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters

Info

Publication number: DE102017120746A1
Application number: DE102017120746.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Habersetzer; Josef Knott
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-14
Also published as: EP3678978A1; WO2019048656A1; CN111247086B; CN111247086A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters (100) mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters (100) mit einem Behälterverschluss, umfassend eine Behandlungskammer (2) zum abdichtenden Aufnehmen einer Mündung (110) des zu befüllenden Behälters (100), ein Füllorgan (4) zum Befüllen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100), ein Verschließorgan (5) zum Verschließen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100) nach dessen Befüllung mit einem Behälterverschluss und ein mit der Behandlungskammer (2) in Kommunikation stehendes Kompressionsgasventil (6) zum Einbringen eines Kompressionsgases in die Behandlungskammer (2), wobei ein mit der Behandlungskammer (2) in Kommunikation stehendes Vakuumventil (7) zum Herstellen eines Unterdrucks in der Behandlungskammer (2) vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss, beispielsweise zum Befüllen und Verschließen eines Getränkebehälters in einer Getränkeabfüllanlage.
Technischer Hintergrund
Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in Getränkeabfüllanlagen bekannt, bei welchen ein zu befüllender Behälter in seinem Mündungsbereich gegenüber der Umgebung abdichtend in einer Behandlungskammer aufgenommen ist und zur Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt auf die in der Behandlungskammer aufgenommene Mündung des zu befüllenden Behälters ein Füllorgan aufgesetzt oder aufgepresst wird. Nach der Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt wird das Füllorgan wieder von der in der Behandlungskammer aufgenommenen Mündung des Behälters abgehoben und dann ein Behälterverschluss mittels eines ebenfalls in der Behandlungskammer auf die in der Behandlungskammer aufgenommene Mündung des dann befüllten Behälters wirkenden Verschließorgans verschlossen. Die Mündung des zu befüllenden und dann schließlich zu verschließenden Behälters befindet sich entsprechend sowohl während des Befüllvorganges als auch während des Verschließvorganges innerhalb der Behandlungskammer.
Um das Verschließen des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters unter einem vorgegebenen Druck zu ermöglichen und um auf diese Weise insbesondere ein Überschäumen eines karbonisierten Füllprodukts nach dem Entfernen des Füllventils zu vermeiden, wird die Behandlungskammer vor dem Verschließen des mit dem Füllprodukt befüllten Behälters mit einem Druckgas, beispielsweise CO₂, vorgespannt. Eine solche Vorrichtung sowie ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 937 310 A2 bekannt.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren dahingehend weiter zu verbessern, dass der Befüllvorgang noch produktschonender durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss vorgeschlagen, umfassend eine Behandlungskammer zum abdichtenden Aufnehmen einer Mündung des zu befüllenden Behälters, ein Füllorgan zum Befüllen des in der Behandlungskammer mit seiner Mündung aufgenommenen Behälters, ein Verschließorgan zum Verschließen des in der Behandlungskammer mit seiner Mündung aufgenommenen Behälters nach dessen Befüllung mit einem Behälterverschluss und ein mit der Behandlungskammer in Kommunikation stehendes Kompressionsgasventil zum Einbringen eines Kompressionsgases in die Behandlungskammer. Erfindungsgemäß ist ein mit der Behandlungskammer in Kommunikation stehendes Vakuumventil zum Herstellen eines Unterdrucks in der Behandlungskammer vorgesehen.
Dadurch, dass ein Vakuumventil vorgesehen ist, welches mit der Behandlungskammer in Kommunikation steht, mittels welchem die Behandlungskammer mit einem Unterdruck beaufschlagt werden kann, ist es möglich, in der Behandlungskammer eine gewünschte Atmosphäre bereitzustellen und insbesondere den Sauerstoffgehalt des in der Behandlungskammer beim Entfernen des Füllorgans vorliegenden Gases zu reduzieren. Damit ist es insbesondere auch möglich, dafür zu sorgen, dass das sich in der Behandlungskammer befindliche Gas beziehungsweise Gasgemisch vor dem Entfernen des Füllventils von der in der Behandlungskammer aufgenommenen Mündung des dann mit dem Füllprodukt befüllten Behälters eine definierte Zusammensetzung aufweist und insbesondere einen reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist.
Damit kommt das im dann befüllten Behälter aufgenommene Füllprodukt nach dem Entfernen des Füllventils von der Mündung mit dem in der Behandlungskammer aufgenommenen Gasgemisch in Kontakt und da dieses Gasgemisch einen reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist, ist eine mögliche Belastung des Füllprodukts durch Sauerstoff, insbesondere bei sauerstoffempfindlichen Produkten, wie beispielsweise Bier, durch die vorgeschlagene Vorrichtung reduziert.
Bevorzugt umfasst die Behandlungskammer eine schaltbare Dichtung, mittels welcher die Mündung des Behälters schaltbar gegenüber der Umgebung abdichtbar ist, wobei die schaltbare Dichtung bevorzugt so eingerichtet ist, dass sie auf einen Halsbereich des Behälters wirkt.
Auf diese Weise ist es möglich, das Volumen der Behandlungskammer klein zu halten, da in der Behandlungskammer lediglich der Mündungsbereich des zu befüllenden Behälters aufgenommen werden muss und nicht hingegen der gesamte Behälter. Die Abdichtung kann beispielsweise an einem Halsbereich des Behälters durchgeführt werden, auf den die schaltbare Dichtung dann wirkt. Durch das sich hieraus ergebende kleine Volumen der Behandlungskammer kann der Gasverbrauch, insbesondere der Verbrauch an Kompressionsgas, reduziert werden, so dass trotz des produktschonenden Verhaltens der Vorrichtung ein geringer Kompressionsgasverbrauch resultiert, insbesondere ein geringerer Verbrauch an CO₂.
Bevorzugt ist weiterhin ein mit der Behandlungskammer in Kommunikation stehendes Spülgasventil zum Einbringen eines Spülgases in die Behandlungskammer vorgesehen, wobei das Spülgas bevorzugt unter einem geringeren Druck steht, als das Kompressionsgas. Damit ist neben dem Kompressionsgasventil auch ein Spülgasventil vorgesehen, welches mit der Behandlungskammer kommuniziert und mittels welchem die Behandlungskammer mit einem Spülgas durchströmt werden kann. Beispielsweise kann das Spülgas bei einem Absolutdruck von 1 bar bis 2 bar vorliegen, wohingegen das Kompressionsgas unter einem Absolutdruck von 3 bis 10 bar vorliegen kann.
Damit ist es möglich, durch eine entsprechende Schaltung des Vakuumventils, des Spülgasventils und des Kompressionsgasventils ein Durchspülen der Behandlungskammer mit dem Spülgas zu erreichen, bevor die Behandlungskammer mittels des Kompressionsgasventils auf den erforderlichen Kompressionsdruck gebracht wird.
Besonders bevorzugt ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, nach einem Abdichten der Behandlungskammer gegenüber der Umgebung das Vakuumventil zu öffnen, um die Behandlungskammer mit einem Unterdruck zu beaufschlagen und auf diese Weise das in der Behandlungskammer vorliegende Gas bis auf einen vorgegebenen Unterdruck abzuziehen.
Dabei ist die Steuereinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, das Vakuumventil vor einem Entfernen des Füllorgans von der Mündung des Behälters zu schließen, um dem Erzeugen eines Unterdrucks in Kommunikation mit dem befüllten Behälterinnenraum und einer damit einhergehenden Aufschäumneigung des Füllprodukts entgegen zu wirken.
Bevorzugt kann gleichzeitig oder nach Erreichen eines vorgegebenen Drucks beziehungsweise nach Erreichen einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Öffnen des Vakuumventils das Spülgasventil geöffnet werden, um auf diese Weise ein sanftes Durchströmen der Behandlungskammer mit dem Spülgas, beispielsweise mit CO₂, zu erreichen, um das in der Behandlungskammer vorliegende Restgas im Wesentlichen durch das über das Spülgas zugeführte, definierte Gas zu verdrängen und über das Vakuumventil abzuziehen.
Dazu ist die Steuereinrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, das Spülgasventil zum Einbringen des Spülgases in die Behandlungskammer gleichzeitig mit dem Vakuumventil oder nach dem Öffnen des Vakuumventils zu öffnen.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer des Spülvorgangs beziehungsweise beim Vorliegen eines vorgegebenen Spülgasvolumens oder beim Vorliegen einer entsprechenden Spülgaskonzentration innerhalb der Behandlungskammer wird dann sowohl das Vakuumventil als auch das Spülgasventil geschlossen und das Kompressionsgasventil geöffnet, um mit dem Kompressionsgas, welches beispielsweise ebenfalls CO₂ ist, die Behandlungskammer auf den vorgegebenen Kompressionsdruck anzuheben.
Resultierend daraus befindet sich in der Behandlungskammer nachfolgend das Kompressionsgas, beispielsweise CO₂, unter dem vorgegebenen Druck und in einer gegenüber der Ausgangssituation erhöhten Reinheit. Besonders bevorzugt ist die Konzentration an Kompressionsgas in der Behandlungskammer zu diesem Zeitpunkt größer als 95%, bevorzugt größer als 99%, so dass das Restgas im Wesentlichen vollständig aus der Behandlungskammer verdrängt ist und eine im Wesentlichen sauerstofffreies Gasgemisch vorliegt.
Damit ergibt sich entsprechend beim nachfolgenden Abheben des Füllorgans von der Mündung des dann mit dem Füllprodukt befüllten Behälters, dass der Behälterinnenraum und damit das im Behälter aufgenommene Füllprodukt mit der Kompressionsgasatmosphäre der Behandlungskammer beaufschlagt wird, welche entsprechend eine definierte Gaszusammensetzung aufweist und insbesondere einen reduzierten Sauerstoffgehalt gegenüber der Ausgangssituation aufweist. Damit wird die Belastung des im Behälter aufgenommenen Füllprodukts mit Sauerstoff entsprechend reduziert beziehungsweise - abhängig von der Restgaskonzentration - kann eine Belastung mit Sauerstoff vollständig vermieden werden. Damit wird das Füllprodukt nicht mit Sauerstoff belastet und die Produktqualität wird weiter verbessert.
Die Steuerung ist bevorzugt so eingerichtet, dass das Kompressionsgasventil während des Abhebens des Füllorgans von der in der Behandlungskammer aufgenommenen und mit der Behandlungskammer abgedichteten Mündung des dann mit dem Füllprodukt befüllten Behälters, während eines etwaigen Zurückziehens beziehungsweise Verschiebens des Füllorgans sowie während eines etwaigen Absenkens des Verschließorgans auf die Mündung geöffnet bleibt. Entsprechend kann durch die aufgrund der Bewegungen des Füllorgans sowie des Verschließorgans hervorgerufenen Volumenänderungen der Behandlungskammer reagiert werden, so dass der Druck innerhalb der Behandlungskammer stets dem über das Kompressionsventil bereitgestellten Druck entspricht. Mit anderen Worten „atmet“ die Behandlungskammer während der über das Verschließorgan und das Füllorgan durchgeführten Volumenänderungen durch das Kompressionsgasventil.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung so eingerichtet, dass nach dem Abdichten der Behandlungskammer das Vakuumventil geöffnet wird, um entsprechend die Behandlungskammer auf den über das Vakuumventil vorgegebenen Unterdruck zu evakuieren, um auf diese Weise das in der Behandlungskammer vorliegende Gasgemisch, beispielsweise Luft, im Wesentlichen abzuziehen. Darauf folgend ist die Steuereinrichtung bevorzugt so eingerichtet, dass sie dann das Vakuumventil schließt und das Kompressionsgasventil öffnet, um auf diese Weise die vormals auf den Unterdruck gebrachte Behandlungskammer mit dem Kompressionsgas zu beaufschlagen. Danach kann dann das Füllorgan von der Mündung abgehoben werden.
Bevorzugt ermittelt die Steuervorrichtung, ob die Behandlungskammer abgedichtet ist. Dies kann beispielsweise darüber durchgeführt werden, das die Steuervorrichtung ermittelt, ob die Behältermündung mit der Behandlungskammer durch das Schalten einer schaltbaren Dichtung abgedichtet ist und/oder ob durch das Einführen eines Verschließers in eine Verschließaufnahmeöffnung die Behandlungskammer abgedichtet ist und/oder ob durch das Einführen einer Füllorganaufnahmeöffnung die Behandlungskammer abgedichtet ist und/oder ob andere Prozessschritte zur Abdichtung der Behandlungskammer durchgeführt wurden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass sie, nachdem die Behandlungskammer abgedichtet ist, zunächst das Vakuumventil öffnet, um auf diese Weise das in der Behandlungskammer vorliegende Gasgemisch, beispielsweise Luft, abzuziehen und die Behandlungskammer auf einen Unterdruck zu bringen. Dann wird das Vakuumventil geschlossen und das Kompressionsgasventil oder in einer Variante das Spülgasventil, und die Behandlungskammer entsprechend auf den von der jeweiligen Gaszuführung vorgegebenen Druck mit dem Kompressionsgas beziehungsweise dem Spülgas, welche jeweils CO₂ sein können, beaufschlagt. Danach wird das Kompressionsgasventil beziehungsweise das Spülgasventil wieder geschlossen und das Vakuumventil erneut geöffnet, um das dann in der Behandlungskammer vorliegende Gasgemisch, welches beispielsweise ein Gasgemisch aus CO₂ und Luft sein kann, erneut abzuziehen und die Behandlungskammer wiederum auf den von dem Vakuumventil vorgegebenen Unterdruck zu bringen. Darauf wird erneut das Vakuumventil geschlossen und das Kompressionsgasventil geöffnet, um dann die erneut evakuierte Behandlungskammer mit dem Kompressionsgas zu beaufschlagen. Dieser Prozess kann noch häufiger durchgeführt werden, um entsprechend durch die Abfolge des Evakuierens der Behandlungskammer, des erneuten Beaufschlagens mit dem Kompressions- beziehungsweise Spülgas und einem erneuten Evakuieren nach und nach den verbleibenden Restgasgehalt in der Behandlungskammer so weit zu reduzieren, bis der gewünschte Restgasgehalt in der Behandlungskammer erreicht ist.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass sie, nachdem die Behandlungskammer abgedichtet ist, zunächst das Vakuumventil öffnet, um das in der Behandlungskammer vorliegende Gasgemisch, beispielsweise Umgebungsluft, abzuziehen. Gleichzeitig dazu oder nach dem Erreichen eines vorgegebenen Druckes beziehungsweise nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer wird dann das Spülgasventil geschaltet, um bei gleichzeitig geöffnetem Vakuumventil ein Durchspülen der Behandlungskammer zu erreichen. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer, einem vorgegebenen Spülgasvolumen oder einer vorgegebenen Spülgaskonzentration in der Behandlungskammer wird dann das Vakuumventil und das Spülgasventil geschlossen, und das Kompressionsgasventil geöffnet, um die dann bereits mit dem Spülgas gespülte Behandlungskammer mittels des Kompressionsgasventils auf den vorgegebenen Kompressionsdruck zu bringen.
Die oben genannten unterschiedlichen Möglichkeiten der Einrichtung der Steuereinrichtung dienen dazu, den Spülgas- beziehungsweise Kompressionsgasgehalt in der Behandlungskammer so hoch wie möglich zu treiben, um auf diese Weise den Restgasanteil in der Behandlungskammer und insbesondere den Sauerstoffanteil in der Behandlungskammer auf ein vorgegebenes Maß zu reduzieren.
Besonders entspricht der Partialdruck des Kompressionsgases beziehungsweise des Spülgases mindestens dem Sättigungsdruck eines im Behälter aufzunehmenden karbonisierten Füllprodukts.
Auf diese Weise kann die Belastung des in dem befüllten Behälter aufgenommenen Füllprodukts mit Sauerstoff reduziert werden.
Die Steuereinrichtung ist weiterhin bevorzugt so ausgebildet, dass das Vakuumventil geschlossen wird, bevor eine abdichtende Verbindung zwischen dem Füllorgan und der Behältermündung gelöst wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine übermäßige Aufschäumneigung des in dem Behälter aufgenommenen Füllprodukts, insbesondere einem karbonisierten Füllprodukt, nicht auftritt beziehungsweise nicht unterstützt wird. Ein übermäßiges Aufschäumen insbesondere eines karbonisierten Füllproduktes würde beispielsweise dann auftreten, wenn das in dem Behälter aufgenommene karbonisierte Füllprodukt plötzlich mit einem Unterdruck in Verbindung käme, aufgrund dessen dann ein starkes Entbinden des in dem Füllprodukt gelösten CO₂ stattfinden würde. Entsprechend kann durch eine Ausprägung beziehungsweise Einrichtung der Steuervorrichtung derart, dass ein Lösen des Füllorgans erst dann stattfindet, wenn das Vakuumventil geschlossen ist, dafür sorgen, dass ein Aufschäumen beziehungsweise Heraustreten von Füllprodukt aus dem befüllten Behälter reduziert wird beziehungsweise vermieden wird.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters mit einem Behälterverschluss vorgeschlagen, umfassend das abdichtende Aufnehmen einer Mündung des zu befüllenden Behälters in einer Behandlungskammer, das Befüllen des in der Behandlungskammer mit seiner Mündung aufgenommenen Behälters mit dem Füllprodukt mittels eines abdichtend auf die Mündung aufgebrachten Füllorgans, das Verschließen des in der Behandlungskammer mit seiner Mündung aufgenommenen Behälters nach dessen Befüllung mit einem Behälterverschluss und das Einbringen eines Kompressionsgases in die Behandlungskammer vor einem Entfernen des Füllorgans von der Mündung. Erfindungsgemäß wird ein Unterdruck in der Behandlungskammer vor dem Einbringen des Kompressionsgases hergestellt.
Auf diese Weise können die oben bereits zur Vorrichtung angegebenen Vorteile erreicht werden.
Bevorzugt wird die Behandlungskammer mit einem Spülgas durchströmt, bevor das Kompressionsgas in die Behandlungskammer eingebracht wird.
In einer weiteren bevorzugten Variante wird beim Erreichen eines vorgegebenen Unterdrucks oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer die Herstellung des Unterdrucks beendet und die Behandlungskammer wird mit Spülgas gefüllt und in der Behandlungskammer wird dann wieder ein Unterdruck hergestellt und daraufhin wird die Behandlungskammer mit dem Kompressionsgas vorgespannt.
Figurenliste
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figur näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des Behälters nach der Befüllung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figur beschrieben.
In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines schematisch gezeigten, zu befüllenden Behälters 100 mit einem Füllprodukt sowie zum nachfolgenden Verschließen des dann mit dem Füllprodukt befüllten Behälters 100 gezeigt.
Die Vorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 100 umfasst eine Behandlungskammer 2, in welche hinein eine Mündung 110 des zu befüllenden Behälters 100 ragt, wobei der zu befüllende Behälter 100 mit der Behandlungskammer 2 über eine schaltbare Dichtung 20 abdichtbar ist. Die schaltbare Dichtung 20 wirkt dabei beispielsweise auf einen Halsbereich 120 des Behälters 100. Damit befindet sich nur die Mündung 110 und der Halsbereich 120 bis zur schaltbaren Dichtung 20 innerhalb der Behandlungskammer 2, nicht hingegen der Rest des Behälters 100.
Die schaltbare Dichtung 20 kann geöffnet werden, um ein Einführen des Behälters 100, beziehungsweise seiner Mündung 110, in die Behandlungskammer 2 zu ermöglichen. Die schaltbare Dichtung 20 kann beispielsweise zu einem durch eine Steuervorrichtung 3 vorgegebenen Zeitpunkt geöffnet oder geschlossen werden, um entsprechend ein Abdichten des Mündungsbereichs 110 des zu befüllenden Behälters 100 mit der Behandlungskammer 2 zu erreichen oder aufzuheben. Bei einer Abdichtung des Behälters 100 gegenüber der Umgebung mittels der schaltbaren Dichtung 20 kommuniziert der Innenraum des Behälters 100 nur mit der Behandlungskammer 2, nicht aber mit der Umgebung.
Ein Füllorgan 4 ist vorgesehen, welches einen Füllproduktauslauf 40 aufweist, welcher beispielsweise über eine Mündungsdichtung 42 abdichtend auf die Mündung 110 des in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen Behälters 100 aufgebracht werden kann. Dazu wird das Füllorgan 4 in Bewegungsrichtung X in die Behandlungskammer 2 so hineingeschoben, dass der Füllproduktauslauf 40 so mit der Mündung 110 des Behälters 100 ausgerichtet ist, dass ein Füllprodukt in den Innenraum des Behälters 100 eingebracht werden kann. Die Mündungsdichtung 42 liegt dabei bevorzugt abdichtend auf der Mündung 110 auf beziehungsweise wird auf die Mündung 110 aufgepresst.
Das Vorgehen zur Befüllung eines zu befüllenden Behälters 100 über ein Füllorgan 4 ist prinzipiell bekannt.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann mittels des mit dem Behälter 100 abgedichteten Füllorgans 4 zunächst ein Evakuieren des Innenraums des Behälters 100 erreicht werden, so dass der Innenraum des Behälters 100 unter einem vorgegebenen Unterdruck steht. Vor beziehungsweise während des Evakuierens des Innenraums des Behälters 100 kann ein Durchspülen des Behälterinnenraums mit einem Spülgas durchgeführt werden, um in dem Behälter 100 vorliegendes Restgas durch ein definiertes Spülgas zu ersetzen.
Nach Erreichen eines vorgegebenen Unterdrucks in dem Behälter 100 wird dann bevorzugt das unter einem Überdruck stehende Füllprodukt mittels des Füllorgans in den Behälter 100 eingefüllt. Durch die Druckverhältnisse findet entsprechend ein im Wesentlichen schlagartiges Einfüllen des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter 100 statt.
Dieser bevorzugte Spül-, Evakuier- und Füllvorgang des zu befüllenden Behälters 100 ist aufgrund der Abdichtung des Füllorgans 4 mit dem Innenraum des Behälters 100 vollkommen unabhängig davon, in welchem Öffnungszustand sich die Behandlungskammer 2 befindet. Insbesondere ist es möglich, diesen Vorgang des Befüllens des zu befüllenden Behälters 100 durchzuführen, während die Behandlungskammer 2 bereits gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, beispielsweise darüber, dass die schaltbare Dichtung 20 geschlossen ist. Der Befüllvorgang kann aber auch bei noch geöffneter Behandlungskammer 2 durchgeführt werden, beispielsweise wenn die schaltbare Dichtung 20 noch nicht geschlossen ist. Die Abdichtung der Behandlungskammer 2 kann auch während des Befüllvorgangs durchgeführt werden.
In der Behandlungskammer 2 wirkt weiterhin ein Verschließer 5, welcher einen Verschließkopf 50 aufweist, mittels dem auf die Mündung 110 des befüllten Behälters 100 ein Behälterverschluss aufgebracht werden kann. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verschließorgan 5 um ein solches, welches einen Kronkork -Verschluss auf die Mündung 110 des Behälters 100 aufbringen kann. Hierzu wird das Verschließorgan 5 in der Bewegungsrichtung Y des Verschließorgans in die Behandlungskammer 2 hinein bewegt.
Das Verschließorgan 5 und das Füllorgan 4 sind in dem in 1 gezeigten Verfahrensstatus so angeordnet, dass sie die Öffnungen, durch welche sie in die Behandlungskammer 2 eintreten, dichtend verschließen. Ist auch die schaltbare Dichtung 20 geschlossen, so ist die Behandlungskammer 2 entsprechend gegenüber der Umgebung vollständig abgedichtet und es findet kein unkontrollierter Gasaustausch mit der Umgebung statt.
Die Behandlungskammer 2 kommuniziert mit einem Kompressionsgasventil 6 derart, dass beim Öffnen des Kompressionsgasventils 6 ein Kompressionsgas in die Behandlungskammer 2 einströmen kann. Das Kompressionsgas steht an dem Kompressionsgasventil 6 unter einem Absolutdruck von etwa 3 bar bis 10 bar an, so dass das Kompressionsgas bei geöffnetem Kompressionsgasventil 6 unter diesem Druck in die Behandlungskammer 2 eintritt. Bei dem Kompressionsgas kann es sich beispielsweise um CO₂ handeln.
Die Behandlungskammer 2 kommuniziert weiterhin mit einem Vakuumventil 7, so dass beim Öffnen des Vakuumventils ein am Vakuumventil 7 anstehende Unterdruck auf die Behandlungskammer 2 wirkt. Der Unterdruck steht am Vakuumventil 7 mit einem Absolutdruck von ca. 0,05 bar bis 0,9 bar an, so dass bei geöffnetem Vakuumventil 7 das in der Behandlungskammer 2 vorliegende Gas durch das Vakuumventil 7 abgezogen wird, bis in der Behandlungskammer 2 der anstehende Unterdruck im Wesentlichen erreicht ist.
Unter Vakuum wird in diesem Zusammenhang entsprechend kein absolutes Vakuum verstanden, sondern das Bereitstellen eines gegenüber dem Umgebungsdruck abgesenkten Unterdruckes, mittels welchem das in der Behandlungskammer 2 vorliegende Gasgemisch abgezogen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 3 so eingerichtet, dass nach dem Abdichten der Behandlungskammer 2 zunächst das Vakuumventil 7 geöffnet wird, um das in der Behandlungskammer 2 vorhandene Restgas, welches beispielsweise die nach dem Einführen der Mündung 110 des Behälters 100 noch vorhandene Umgebungsluft ist, bis in Wesentlichen auf den am Vakuumventil 7 anstehenden Unterdruck abzuziehen. Zu diesem Zeitpunkt wird bevorzugt die Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 bereits durchgeführt und das Füllorgan 4 ist abdichtend auf der Mündung 110 des Behälters 100 angeordnet.
Entsprechend wird das Öffnen des Vakuumventils 7 durch die Steuervorrichtung 3 bevorzugt nach dem Abdichten der Behandlungskammer 2 und nach dem Beginn des Füllprozesses durch das Füllorgan 4 durchgeführt.
Nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit, oder beim Vorliegen eines vorgegebenen Druckes, beispielsweise des am Vakuumventil 7 anstehenden Unterdrucks in der Behandlungskammer 2 wird über die Steuereinrichtung 3 das Vakuumventil 7 geschlossen und das Kompressionsgasventil 6 geöffnet. Damit strömt Kompressionsgas, beispielsweise CO₂, unter dem am Kompressionsgasventil 6 anstehenden Druck in die anfangs unter Unterdruck stehende Behandlungskammer 2 ein und spannt diese entsprechend vor.
Entsprechend liegt in der Behandlungskammer 2 nun ein Gasgemisch vor, welches sich aus einem reduzierten Anteil an Restgas, nämlich dem aufgrund des Unterdrucks in der Behandlungskammer 2 noch vorliegenden Restgas, und dem über das Kompressionsgasventil 6 zugeführten Kompressionsgasvolumen zusammensetzt. Entsprechend ist der Sauerstoffgehalt des in der Behandlungskammer 2 vorliegenden Gasgemischs gegenüber der Ausgangssituation deutlich reduziert.
Der Sauerstoffgehalt ist in der beschriebenen Ausführungsform auch gegenüber einer bekannten Ausführungsform, in welcher auf das Vakuumventil 7 verzichtet wird und entsprechend nur Kompressionsgas in die mit Luft bei Umgebungsdruck gefüllte Behandlungskammer 2 eingebracht wird, signifikant reduziert.
Ist dann der Füllvorgang mit dem Füllorgan 4 abgeschlossen, wird das Füllorgan 4 von der Mündung 110 des zu befüllenden Behälters 100 abgezogen und in Bewegungsrichtung X wieder aus der Behandlungskammer 2 herausgezogen. Auf diese Weise wird Platz geschaffen für das Absenken des Verschließorganes 5, welches mit seinem Verschließkopf 50 dann den Behälterverschluss auf die Mündung 110 des zu diesem Zeitpunkt mit dem Füllprodukt befüllten Behälters 100 aufbringt.
Da in der Behandlungskammer 2 ein unter dem Kompressionsdruck stehendes Gasgemisch mit einem reduzierten Sauerstoffanteil vorliegt, ist die Belastung des im Behälter 100 vorliegenden Füllprodukts mit Sauerstoff reduziert, so dass auf diese Weise ein schonendes Abfüllen des Füllprodukts erreicht werden kann.
Das Kompressionsgasventil 6 bleibt während des Herausziehens des Füllorgans 4 und des Absenkens des Verschließorgans 5 bevorzugt geöffnet, um auf die durch die innerhalb der Behandlungskammer 2 bewegten Organe hervorgerufenen Volumenänderungen der Behandlungskammer 2 zu reagieren.
In einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung 1 ist ein Spülgasventil 8 vorgesehen, welches mit der Behandlungskammer 2 kommuniziert und über welches ein Spülgas in die Behandlungskammer 2 geleitet werden kann. Das Spülgas steht am Spülgasventil 8 unter einem geringeren Druck an, als das Kompressionsgas am Kompressionsgasventil 6. Das Spülgas kann beispielsweise bei einem Absolutdruck von 1 bar bis 2 bar vorliegen. Das Spülgas kann ebenfalls bevorzugt CO₂ sein. Das Spülgasventil 8 ist optional und für die vorbeschriebene Ausbildung der Steuereinrichtung 3 nicht notwendig.
Die Steuereinrichtung 3 in einer weiteren bevorzugten Ausbildung mit dem Spülgasventil 8 so eingerichtet sein, dass, nachdem die Behandlungskammer 2 abgedichtet ist, das Vakuumventil 7 geöffnet wird, um die Behandlungskammer 2 entsprechend auf den durch das Vakuumventil 7 vorgegebenen Unterdruck zu bringen. Das Spülgasventil 8 wird entweder gleichzeitig mit dem Vakuumventil 7 oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer, oder beim Erreichen eines vorgegebenen Drucks in der Behandlungskammer 2 geöffnet, um die Behandlungskammer 2 mit dem Spülgas aus dem Spülgasventil 8 zu durchspülen. Auf diese Weise kann Restgas aus der Behandlungskammer 2 effektiv über das Vakuumventil 7 abgezogen werden und das verbleibende Restgas in der Behandlungskammer 2 wird weitgehend durch das Spülgas aus der Behandlungskammer 2 verdrängt.
Nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer oder dem Spülen mit einem vorgegebenen Spülgasvolumen oder dem Erreichen einer vorgegebenen Spülgaskonzentration in der Behandlungskammer 2, welche beispielsweise am Vakuumventil 7 gemessen werden kann, werden das Vakuumventil 7 und das Spülgasventil 8 geschlossen und das Kompressionsgasventil 6 geöffnet. Entsprechend strömt über das Kompressionsgasventil 6 dann das Kompressionsgas in die Behandlungskammer 2 ein, welche zu diesem Zeitpunkt jedoch bereits im Wesentlichen mit dem Spülgas gefüllt ist und nur einen sehr geringen Restgasanteil aufweist. Da das Spülgas und das Kompressionsgas das gleiche Gas sein können und bevorzugt auch sind, beispielsweise CO₂, findet entsprechend ein Füllen der Behandlungskammer 2 mit dem Kompressionsgas bis zum dem vorgegebenen beziehungsweise gewünschten Druck statt. Das Kompressionsgas, welches dann in der Behandlungskammer 2 vorliegt, ist entsprechend weitgehend rein und der Restgasanteil ist sehr gering.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Steuereinrichtung 3 ist diese dazu eingerichtet, die Behandlungskammer 2 über das Vakuumventil 7 zu evakuieren und das Vakuumventil 7 dann zu schließen. Dann wird entweder mittels des optionalen Spülgasventils 8 das Spülgas in die Behandlungskammer 2 eingeleitet, oder mittels des Kompressionsgasventils 6 wird das Kompressionsgas in die Behandlungskammer 2 eingeleitet, danach wird das Kompressionsgasventil 6 beziehungsweise das Spülgasventil 8 wieder geschlossen und das Vakuumventil 7 wird erneut geöffnet, um die in der Behandlungskammer 2 vorliegende Gasmischung bis auf den vorgegebenen Unterdruck abzuziehen. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden. Auf diese Weise kann durch ein schrittweises Verdünnen des Restgases in der Behandlungskammer 2 der Sauerstoffgehalt in dem in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen Gasgemisch ebenfalls reduziert werden.
Nachdem dann das Füllorgan 4 zurückgezogen ist und der Behälterverschluss mittels des Verschließorgans 5 in der sauerstoffarmen Kompressionsgasatmosphäre in der Behandlungskammer 2 aufgesetzt ist, kann die Behandlungskammer 2 wieder auf Umgebungsdruck entlastet werden, die schaltbare Dichtung 20 geöffnet werden und der dann befüllte und verschlossene Behälter 100 aus der Behandlungskammer 2 entnommen werden.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters
100: zu befüllender Behälter
110: Mündung
120: Halsbereich
2: Behandlungskammer
20: schaltbare Dichtung
3: Steuereinrichtung
4: Füllorgan
40: Füllproduktauslauf
42: Mündungsdichtung
5: Verschließorgan
50: Verschließkopf
6: Kompressionsgasventil
7: Vakuumventil
8: Spülgasventil
X: Bewegungsrichtung des Füllorgans
Y: Bewegungsrichtung des Verschließorgans

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2937310 A2 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters (100) mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters (100) mit einem Behälterverschluss, umfassend eine Behandlungskammer (2) zum abdichtenden Aufnehmen einer Mündung (110) des zu befüllenden Behälters (100), ein Füllorgan (4) zum Befüllen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100), ein Verschließorgan (5) zum Verschließen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100) nach dessen Befüllung mit einem Behälterverschluss und ein mit der Behandlungskammer (2) in Kommunikation stehendes Kompressionsgasventil (6) zum Einbringen eines Kompressionsgases in die Behandlungskammer (2), gekennzeichnet durch ein mit der Behandlungskammer (2) in Kommunikation stehendes Vakuumventil (7) zum Herstellen eines Unterdrucks in der Behandlungskammer (2).
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit der Behandlungskammer (2) in Kommunikation stehendes Spülgasventil (8) zum Einbringen eines Spülgases in die Behandlungskammer (2), wobei das Spülgas bevorzugt unter einem geringeren Druck steht, als das Kompressionsgas.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) eine schaltbare Dichtung (20) umfasst, mittels der die Mündung (110) des Behälters (100) schaltbar gegenüber der Umgebung abdichtbar ist, wobei die schaltbare Dichtung (20) bevorzugt so eingerichtet ist, dass sie auf einen Halsbereich (120) des Behälters (100) wirkt.
Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (3) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, nach einem Abdichten der Behandlungskammer (2) gegenüber der Umgebung das Vakuumventil (7) zu öffnen, um die Behandlungskammer (2) mit einem Unterdruck zu beaufschlagen.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, das Vakuumventil (7) vor einem Entfernen des Füllorgans (4) von der Mündung (110) des Behälters (100) zu schließen.
Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, ein Spülgasventil (8) zum Einbringen eines Spülgases in die Behandlungskammer (2) gleichzeitig mit dem Vakuumventil (7) oder nach dem Öffnen des Vakuumventils (7) zu öffnen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, nach dem Schließen des Vakuumventils (7) das Kompressionsgasventil (6) zu öffnen, um die Behandlungskammer (2) mit einem Kompressionsgas zu beaufschlagen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, das Vakuumventil (7) und das Spülgasventil (8) zu öffnen und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne oder nach dem Durchspülen der Behandlungskammer (2) mit einem vorgegebenen Spülgasvolumen oder beim Erreichen einer vorgegebenen Spülgaskonzentration in der Behandlungskammer (2) oder am Vakuumventil (7) das Vakuumventil (7) und das Spülgasventil (8) zu schließen und das Kompressionsgasventil (6) zu öffnen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, nach dem Öffnen des Vakuumventils (7) das Vakuumventil (7) beim Erreichen eines vorgegebenen Drucks oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer wieder zu schließen und das Spülgasventil (8) zu öffnen, um die Behandlungskammer (2) mit dem Spülgas zu füllen, das Spülgasventil (8) dann wieder zu schließen und das Vakuumventil (7) dann wieder zu öffnen, um die Behandlungskammer (2) auf einen vorgegebenen Unterdruck abzusenken und dann das Vakuumventil (7) wieder zu schließen und darauf das Kompressionsgasventil (6) erneut zu öffnen, um die Behandlungskammer (2) mit dem Kompressionsgas vorzuspannen.
Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (3) dazu eingerichtet ist, während einer Bewegung des Füllorgans (4) und/oder während einer Bewegung des Verschließorgans (4) das Kompressionsgasventil (6) zu öffnen oder geöffnet zu halten.
Verfahren zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters (100) mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des befüllten Behälters (100) mit einem Behälterverschluss, umfassend das abdichtende Aufnehmen einer Mündung (110) des zu befüllenden Behälters (100) in einer Behandlungskammer (2), das Befüllen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100) mit dem Füllprodukt mittels eines abdichtend auf die Mündung (110) aufgebrachten Füllorgans (4), das Verschließen des in der Behandlungskammer (2) mit seiner Mündung (110) aufgenommenen Behälters (100) nach dessen Befüllung mit einem Behälterverschluss und das Einbringen eines Kompressionsgases in die Behandlungskammer (2) vor einem Entfernen des Füllorgans (4) von der Mündung (110), gekennzeichnet durch das Herstellen eines Unterdrucks in der Behandlungskammer (2) vor dem Einbringen des Kompressionsgases.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (2) mit einem Spülgas durchströmt wird, bevor das Kompressionsgas in die Behandlungskammer (2) eingebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen eines vorgegebenen Unterdrucks oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer die Herstellung des Unterdrucks beendet wird und die Behandlungskammer (2) mit Spülgas gefüllt wird und in der Behandlungskammer (2) dann wieder ein Unterdruck hergestellt wird und darauf die Behandlungskammer (2) mit dem Kompressionsgas vorgespannt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Bewegung des Füllorgans (4) und/oder während einer Bewegung eines Verschließorgans (4) ein Kompressionsgasventil (6) zum Einbringen des Kompressionsgases in die Behandlungskammer (2) geöffnet wird oder geöffnet gehalten wird.