DE102022118571A1 - Free jet filling of a container with a multi-component filling product - Google Patents
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Abstract
Füllorgan (10) für eine Vorrichtung (1) zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, umfassend zumindest eine Hauptkomponente (H) und eine Nebenkomponente (N), wobei das Füllorgan (10) aufweist: ein Gehäuse (11) mit einem Mündungsabschnitt (23) zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter in einem Freistrahl; einen Hauptproduktkanal (21), der sich im Gehäuse (11) zum Mündungsabschnitt (23) erstreckt und eingerichtet ist, um die Hauptkomponente (H) an den Mündungsabschnitt (23) zu transportieren; ein Hauptventil (25, 25a) mit einem Hauptventilkegel (25), der im Gehäuse (11) angeordnet ist, wobei der Hauptventilkegel (25) und das Gehäuse (11) über einen ersten Aktuator (27) in einer Axialrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, um den Hauptproduktkanal (21) entsprechend zu schließen und zu öffnen; einen Nebenproduktkanal (22), der sich in Axialrichtung durch den Hauptventilkegel (25) zum Mündungsabschnitt (23) erstreckt und eingerichtet ist, um die Nebenkomponente (N) an den Mündungsabschnitt (23) zu transportieren; und ein Nebenventil (26, 26a; 26`), das eingerichtet ist, um den Nebenproduktkanal (22) zu öffnen und zu schließen.Filling element (10) for a device (1) for free-jet filling of a container with a multi-component filling product, preferably a multi-component drink, comprising at least one main component (H) and one secondary component (N), the filling element (10) having: a housing (11 ) with a mouth section (23) for introducing the filling product into the container in a free jet; a main product channel (21) extending in the housing (11) to the mouth section (23) and arranged to transport the main component (H) to the mouth section (23); a main valve (25, 25a) with a main valve cone (25) which is arranged in the housing (11), the main valve cone (25) and the housing (11) being displaceable relative to one another in an axial direction via a first actuator (27), to close and open the main product channel (21) accordingly; a by-product channel (22) extending axially through the main poppet (25) to the mouth portion (23) and configured to transport the minor component (N) to the mouth portion (23); and a bypass valve (26, 26a; 26`) configured to open and close the byproduct channel (22).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllorgan einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, umfassend zumindest eine Hauptkomponente und eine Nebenkomponente.The present invention relates to a filling element of a device for free-jet filling of a container with a multi-component filling product, preferably a multi-component drink, comprising at least one main component and one secondary component.
Stand der TechnikState of the art
Es sind verschiedene Technologien zum Mischen und Abfüllen von Getränken bestehend aus mehreren Komponenten bekannt. So können die Getränke in einem vorgelagerten Prozess mithilfe eines Mischers fertig ausgemischt und im finalen Zustand zur Abfüllanlage gefördert werden. Stille Getränke werden dabei oft mit einem Freistrahlsystem abgefüllt, während karbonisierte Getränke unter Druck und bei angepresstem Behälter durch eine Wandfüllung eingeleitet werden.Various technologies are known for mixing and filling beverages consisting of several components. The drinks can be mixed in an upstream process using a mixer and then conveyed to the bottling plant in their final state. Still drinks are often filled using a free-jet system, while carbonated drinks are introduced under pressure and through a wall filling with the container pressed on.
Aus der
Alternativ kann die Zusammenführung der Komponenten in einem gemeinsamen Füllventil realisiert werden, vgl. beispielsweise
Bei einer Weiterentwicklung dieses Prinzips, unter der Bezeichnung „Flexible-Fill“ bekannt, werden ebenfalls zumindest zwei Komponenten, eine Hauptkomponente, zumeist karbonisiertes Wasser, und eine Nebenkomponente, beispielsweise Sirup, im Füllventil angemischt und anschließend abgefüllt. Bei diesem System stehen am Füllventil mehrere Sirups beziehungsweise Nebenkomponenten an, wodurch durch die Wahl der Nebenkomponente unterschiedliche Getränke abfüllbar sind. Auch hier werden die beiden Prozesse (Dosage und Füllen) zeitlich nacheinander abgearbeitet.In a further development of this principle, known as “flexible fill”, at least two components, a main component, usually carbonated water, and a secondary component, for example syrup, are mixed in the filling valve and then filled. With this system, several syrups or secondary components are available at the filling valve, which means that different drinks can be filled by selecting the secondary component. Here too, the two processes (dosing and filling) are carried out one after the other.
Eine weitere Technologie zum Abfüllen mehrkomponentiger Getränke ist unter der Bezeichnung „Dualfill“ bekannt. Dieses System ist speziell für die Milchabfüllung mit unterschiedlichen Fettgehalten entwickelt worden. Das Füllsystem besitzt ein Ventil, bei dem mehrere Milchkomponenten unterschiedlichen Fettgehalts anstehen, beispielsweise entfettete Milch mit einem Fettgehalt von weniger als 0,1% und Frischmilch mit einem Fettgehalt zwischen ca. 4% und 4,5%. Je nach gewünschtem Fettgehalt im Behälter wird das Mengenverhältnis der beiden Milchsorten berechnet und zuerst die erforderlich Menge an Frischmilch und anschließend die erforderliche Menge an entfetteter Milch in den Behälter gefüllt. Die beiden Füllprozesse finden wiederum zeitlich nacheinander statt. Der Füllprozess beruht auf einem Freistrahlfüllen.Another technology for filling multi-component drinks is known as “Dualfill”. This system was specially developed for filling milk with different fat contents. The filling system has a valve where several milk components with different fat contents are present, for example defatted milk with a fat content of less than 0.1% and fresh milk with a fat content between approx. 4% and 4.5%. Depending on the desired fat content in the container, the proportion of the two types of milk is calculated and first the required amount of fresh milk and then the required amount of defatted milk are filled into the container. The two filling processes take place one after the other in time. The filling process is based on free jet filling.
Das Abmischen im Füllventil erschwert eine zeitliche Optimierung des Abfüllvorgangs, da der Dosiervorgang, beispielsweise unter Verwendung eines Durchflussmessers, nicht beliebig beschleunigt werden kann. Die Zeit, die der Behälter unter der Dosierstelle verbleibt, ist direkt proportional zur Leistung der Abfülllinie. Bei einem höheren Leistungsbedarf muss daher entweder die Dosierzeit und damit der Dosierbereich verringert oder eine zweite parallele Dosierlinie aufgebaut werden. Der mögliche Dosierbereich ist von der zur Verfügung stehenden Dosierzeit und damit von der Linienleistung abhängig.Mixing in the filling valve makes it difficult to optimize the time of the filling process because the dosing process cannot be accelerated as desired, for example using a flow meter. The time the container remains under the dosing point is directly proportional to the performance of the filling line. If there is a higher power requirement, either the dosing time and thus the dosing range must be reduced or a second parallel dosing line must be set up. The possible dosing range depends on the available dosing time and therefore on the line performance.
Beim Sortenwechsel kann es dazu kommen, dass Reste eines vorigen Füllprodukts, insbesondere etwaige Dosagekomponenten, im Füllventil zurückbleiben. Aromastoffe, Fruchtstückchen und dergleichen können verschleppt werden und nachfolgende Abfüllungen verunreinigen. Damit möglichst keine Rückstände im Füllventil verbleiben, müssen Menge und Abfüllung der Hauptkomponente so eingerichtet sein, dass diese das Füllventil vollständig von Resten der vorigen Abfüllung befreit. Der Reinigungsgrad wird unter anderem davon bestimmt, wie schnell und mit welchem Druck das Füllventil bei der Abgabe des Füllprodukts in den Behälter durchspült wird. Die Durchspülung des Füllventils kann jedoch aus mehreren Gründen nicht beliebig beschleunigt werden. So kann es beim Abfüllen karbonisierter Getränken leicht zum Überschäumen kommen. Ebenso steht die Verdrängung der im Behälter befindlichen Atmosphäre während des Abfüllens einer Beschleunigung des Abfüllprozesses entgegen.When changing the type, residues of a previous filling product, in particular any dosage components, may remain in the filling valve. Flavorings, pieces of fruit and the like can be carried over and contaminate subsequent bottlings. To ensure that as little residue as possible remains in the filling valve, the quantity and filling of the main component must be set up in such a way that the filling valve is completely free of residues from the previous filling. The degree of cleaning is determined, among other things, by how quickly and with what pressure the filling valve is flushed when the filling product is dispensed into the container. However, the flushing of the filling valve cannot be accelerated as desired for several reasons become. Foaming can easily occur when filling carbonated drinks. Likewise, the displacement of the atmosphere in the container during filling prevents the filling process from being accelerated.
Es besteht zudem zunehmend Nachfrage nach technischen Lösungen, die eine Wiederverwendung von Behältern/Flaschen durch Nachfüllen erlauben. Dabei geht es darum, dass ein Nachfüllautomat, aufgestellt beispielsweise in einem Einkaufszentrum, dem Endverbraucher erlaubt, eine Getränkeflasche mit Getränken, insbesondere karbonisierten Produkten, neu zu befüllen. In der Regel werden karbonisierte Getränke unter Druck, d.h. angepresst am Füllventil, abgefüllt. Aus hygienischen Gründen kann dies in solchen Nachfüllautomaten nicht umgesetzt werden, denn um eine Verschleppung von Verunreinigungen, Keimen usw. von Flasche zu Flasche zu unterbinden, sollte das Füllprodukt nicht angepresst im Freistrahlprinzip abgefüllt werden.There is also increasing demand for technical solutions that allow containers/bottles to be reused by refilling them. The idea is that a refill machine, set up in a shopping center for example, allows the end consumer to refill a beverage bottle with beverages, especially carbonated products. As a rule, carbonated drinks are filled under pressure, i.e. pressed against the filling valve. For hygienic reasons, this cannot be implemented in such refilling machines, because in order to prevent contamination, germs, etc. from being transferred from bottle to bottle, the filling product should not be filled using the free-jet principle.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Füllorgan und ein verbessertes Verfahren zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, bereitzustellen.An object of the invention is to provide an improved filling member and an improved method for free-jet filling a container with a multi-component filling product, preferably a multi-component beverage.
Die Aufgabe wird durch ein Füllorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The task is solved by a filling element with the features of
Das Füllorgan gemäß der Erfindung ist Teil einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt. Das Füllorgan sowie die Vorrichtung kommen besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, beispielsweise zur Abfüllung von Softdrinks, Smoothies, Säften, Milchprodukten, Mischgetränken und dergleichen. Das Füllprodukt umfasst zumindest zwei Komponenten, die hierin als „Hauptkomponente“ und „Nebenkomponente“ bezeichnet sind. Die Hauptkomponente ist vorzugsweise karbonisiertes Wasser, dessen Karbonisierungsgrad vorzugsweise variierbar ist, und die Nebenkomponente kann ein Sirup sein.The filling element according to the invention is part of a device for free jet filling of a container with a multi-component filling product. The filling element and the device are particularly preferably used in a beverage filling system, for example for filling soft drinks, smoothies, juices, dairy products, mixed drinks and the like. The filling product includes at least two components, referred to herein as “major component” and “minor component”. The main component is preferably carbonated water, the degree of carbonation of which is preferably variable, and the secondary component can be a syrup.
Das Füllorgan umfasst ein Gehäuse, das als stationär angenommen werden kann, d.h. in Bezug auf andere Komponenten des Füllorgans, nicht jedoch notwendigerweise absolut oder in Bezug auf externe Komponenten der Vorrichtung stationär ausgebildet ist. Das Gehäuse weist einen Mündungsabschnitt zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter auf. Der Mündungsabschnitt ist für ein Freistrahlfüllen ausgelegt, d.h. das Abfüllen findet drucklos und ohne Kontakt zwischen Füllorgan und Behälter statt. Insbesondere wird der Behälter zum Abfüllen nicht an den Mündungsabschnitt des Füllorgans angepresst und auch nicht mit einem Spanngas vorgespannt.The filling element comprises a housing which can be assumed to be stationary, i.e. is designed to be stationary in relation to other components of the filling element, but not necessarily absolutely or in relation to external components of the device. The housing has a mouth section for introducing the filling product into the container. The mouth section is designed for free jet filling, i.e. filling takes place without pressure and without contact between the filling element and the container. In particular, the container is not pressed against the mouth section of the filling element for filling and is also not prestressed with a tension gas.
Das Füllorgan weist einen Hauptproduktkanal auf, der sich im Gehäuse zum Mündungsabschnitt erstreckt und eingerichtet ist, um die Hauptkomponente an den Mündungsabschnitt zu transportieren, von wo aus die Hauptkomponente nach Überbrückung eines Freistrahlbereichs in den Behälter einströmen kann.The filling element has a main product channel which extends in the housing to the mouth section and is set up to transport the main component to the mouth section, from where the main component can flow into the container after bridging a free jet area.
Das Füllorgan weist ein Hauptventil mit einem Hauptventilkegel auf, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Hauptventilkegel und das Gehäuse über einen ersten Aktuator in einer Axialrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, um den Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen. Vorzugsweise ist der Hauptventilkegel im Gehäuse in Axialrichtung verschiebbar gelagert und über den ersten Aktuator in einen gehäuseseitigen Hauptventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar ist, um den Hauptproduktkanal beziehungsweise einen Hauptproduktauslauf des Hauptproduktkanals entsprechend zu schließen beziehungsweise zu öffnen.The filling element has a main valve with a main valve cone arranged in the housing, the main valve cone and the housing being displaceable relative to one another in an axial direction via a first actuator in order to close and open the main product channel accordingly. Preferably, the main valve cone is mounted in the housing so as to be displaceable in the axial direction and can be lowered via the first actuator into a main valve seat on the housing side and moved out of this in order to correspondingly close or open the main product channel or a main product outlet of the main product channel.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse zumindest abschnittsweise, insbesondere ein Gehäuseunterteil, beweglich ausgebildet sein, um mit dem Hauptventilkegel entsprechend zusammenzuwirken, um mit dem Hauptventilkegel den Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen.Alternatively or additionally, the housing can be designed to be movable at least in sections, in particular a lower housing part, in order to interact accordingly with the main valve cone in order to correspondingly close and open the main product channel with the main valve cone.
Die Kegelform des Hauptventilkegels definiert die oben genannte Axialrichtung. Im Fall eines zylindrischen Gehäuses fallen die Zylinderachse des Gehäuses und die Axialrichtung des Hauptventilkegels vorzugsweise zusammen.The cone shape of the main valve cone defines the above-mentioned axial direction. In the case of a cylindrical housing, the cylinder axis of the housing and the axial direction of the main valve cone preferably coincide.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen „erster“, „zweiter“ usw. keine Ordnung, Reihenfolge oder Priorisierung vorgeben, sondern lediglich der sprachlichen Unterscheidung dienen.It should be noted that the terms “first”, “second”, etc. do not specify any order, sequence or prioritization, but only serve to differentiate linguistically.
Das Füllorgan weist ferner einen Nebenproduktkanal auf, der sich in Axialrichtung durch den Hauptventilkegel zum Mündungsabschnitt erstreckt und eingerichtet ist, um die Nebenkomponente an den Mündungsabschnitt zu transportieren, von wo aus die Nebenkomponente nach Überbrückung des Freistrahlbereichs in den Behälter einströmen kann.The filling element further has a by-product channel which extends in the axial direction through the main valve cone to the mouth section and is set up to transport the secondary component to the mouth section, from where the secondary component can flow into the container after bridging the free jet area.
Das Füllorgan weist ferner ein Nebenventil auf, das eingerichtet ist, um den Nebenproduktkanal zu öffnen beziehungsweise zu schließen.The filling element also has a secondary valve which is set up to open or close the by-product channel.
Gemäß dem vorstehend dargelegten Füllorgan wird das mehrkomponentige Füllprodukt in einem Postmix-Verfahren erst im zu befüllenden Behälter final hergestellt. Dazu werden die Komponenten des Füllprodukts vorzugsweise zumindest abschnittsweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt, wodurch dann im Behälter ein homogenes Füllprodukt bestehend aus zwei oder mehr Komponenten erzeugt wird. Auf eine Mischkammer im Füllorgan oder vor dem Füllorgan wird verzichtet, wodurch eine Verschleppung der Komponenten des Füllprodukts außerhalb des Behälters, insbesondere im Füllorgan, wirksam unterbunden wird.According to the filling element described above, the multi-component filling product is only finally produced in a postmix process in the container to be filled. For this purpose, the components of the filling product are preferably filled into the container at least in sections or throughout at the same time, whereby a homogeneous filling product consisting of two or more components is then produced in the container. There is no mixing chamber in the filling element or in front of the filling element, which effectively prevents the components of the filling product from being carried over outside the container, in particular in the filling element.
Der Hauptventilkegel ist innen hohl konstruiert, wodurch der Nebenproduktkanal ausgebildet wird. Auf diese Weise kann die Nebenkomponente in den Freistrahl der Hauptkomponente gelegt werden, so dass das Produkt als „Strahl-in-Strahl“ abfüllbar istThe main poppet is designed to be hollow inside, forming the by-product channel. In this way, the secondary component can be placed in the free jet of the main component, so that the product can be filled as a “jet-in-jet”.
Vorzugsweise weist das Nebenventil einen Nebenventilkegel auf, der im Hauptventilkegel in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist und über einen zweiten Aktuator in einen hauptventilseitigen Nebenventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar ist, um den Nebenproduktkanal beziehungsweise einen Nebenproduktauslauf des Nebenproduktkanals entsprechend zu schließen beziehungsweise zu öffnen. Auf diese Weise kann ein Nebenventil maschinenbaulich kompakt unter synergetischer Nutzung des Hauptventilkegels realisiert werden.The secondary valve preferably has a secondary valve cone, which is mounted in the main valve cone so as to be displaceable in the axial direction and can be lowered via a second actuator into a secondary valve seat on the main valve side and moved out of it in order to correspondingly close or open the by-product channel or a by-product outlet of the by-product channel. In this way, a secondary valve can be implemented in a mechanically compact manner with synergistic use of the main valve cone.
Vorzugsweise weist der Hauptproduktkanal eine hohlzylindrische Form auf und erstreckt sich parallel sowie konzentrisch zum Nebenproduktkanal, wobei der Nebenproduktkanal vorzugsweise ebenfalls eine hohlzylindrische Form aufweist. Die Nebenkomponente wird auf diese Weise im Freistrahlbereich nach der Abgabe durch das Füllorgan von der Hauptkomponente ummantelt, wodurch ein kompakter Strahl erzeugt wird, bei dem die Komponenten das Füllorgan gemeinsam, jedoch getrennt verlassen.The main product channel preferably has a hollow cylindrical shape and extends parallel and concentric to the by-product channel, the by-product channel preferably also having a hollow cylindrical shape. In this way, the secondary component is surrounded by the main component in the free jet area after delivery through the filling element, whereby a compact jet is generated in which the components leave the filling element together but separately.
Vorzugsweise weist das Füllorgan oder die Vorrichtung eine Steuerung auf, die eingerichtet ist, um den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator so anzusteuern, dass das Hauptventil und das Nebenventil zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich geöffnet sind, so dass die Hauptkomponente und die Nebenkomponente zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt werden. Auf diese Weise kann der Abfüllvorgang verkürz werden.The filling element or the device preferably has a control which is set up to control the first actuator and the second actuator in such a way that the main valve and the secondary valve are at least partially or continuously opened at the same time, so that the main component and the secondary component are at least partially or be filled into the container at the same time. In this way the filling process can be shortened.
Vorzugsweise ist die Steuerung eingerichtet, um den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator so anzusteuern, dass zum Ende eines Füllvorganges hin zuerst das Nebenventil und anschließend, etwa nach Ablauf einer bestimmten Spülzeit, das Hauptventil geschlossen wird. Auf diese Weise kann die noch strömende Hauptkomponente etwaige Reste der Nebenkomponente, beispielsweise Sirupreste, von den mündungsseitigen Komponenten des Füllorgans waschen, wodurch eine Aromaverschleppung von einem Füllvorgang an den nächsten wirksam unterbunden wird.The control is preferably set up to control the first actuator and the second actuator in such a way that at the end of a filling process, first the secondary valve and then, for example after a certain flushing time, the main valve is closed. In this way, the still flowing main component can wash any residues of the secondary component, for example syrup residues, from the mouth-side components of the filling element, thereby effectively preventing the carryover of aroma from one filling process to the next.
Vorzugsweise sind mehrere Hauptventilkegel vorgesehen sowie im Gehäuse in Axialrichtung verschiebbar gelagert und in einen jeweiligen gehäuseseitigen Hauptventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar, um einen zugehörigen Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen. In diesem Fall erstreckt sich in jedem Hauptventilkegel je ein Nebenproduktkanal in Axialrichtung durch den entsprechenden Hauptventilkegel zum Mündungsabschnitt, wobei die Nebenproduktkanäle eingerichtet sind, um je eine Nebenkomponente, die sich vorzugsweise unterscheiden, an den Mündungsabschnitt zu transportieren. Die Hauptventilkegel sitzen in diesem Fall in einem gemeinsamen Gehäuse, das die Hauptkomponente beinhaltet. Die Hauptventilkegel sind vorzugsweise parallel, nebeneinander angeordnet. Indem mehrere Hauptventilkegel und damit Nebenproduktkanäle auf diese Weise nebeneinander vorgesehen sind, kann schnell zwischen mehreren Nebenkomponenten, beispielsweise mehreren Sirups, umgestellt werden.Preferably, a plurality of main valve cones are provided and are mounted in the housing so as to be displaceable in the axial direction and can be lowered into a respective main valve seat on the housing side and moved out of it in order to correspondingly close and open an associated main product channel. In this case, in each main valve cone, a by-product channel extends in the axial direction through the corresponding main valve cone to the mouth section, the by-product channels being set up to each transport a secondary component, which preferably differs, to the mouth section. In this case, the main valve cones are located in a common housing that contains the main component. The main valve cones are preferably arranged parallel, next to one another. By providing several main valve cones and thus by-product channels next to each other in this way, it is possible to quickly switch between several secondary components, for example several syrups.
Vorzugsweise weist jeder Nebenproduktkanal ein rückseitiges Absperrventil auf, das eingerichtet ist, um den entsprechenden Nebenproduktkanal zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Damit lassen sich die Hauptventilkegel kompakter und die Nebenproduktkanäle näher beieinander arrangieren. Allerdings können die Nebenventile alternativ wie in den zuvor dargelegten Ausführungsformen überje einen Nebenventilkegel und zugehörigen Nebenventilsitz implementiert sein.Preferably, each by-product channel has a rear shut-off valve which is set up to open or close the corresponding by-product channel. This allows the main valve cones to be more compact and the by-product channels to be arranged closer together. However, the secondary valves can alternatively be implemented via a secondary valve cone and an associated secondary valve seat, as in the previously presented embodiments.
Vorzugsweise ist die Hauptkomponente karbonisiertes Wasser, und die Nebenkomponente ist vorzugsweise ein Sirup. Ein solches Freistrahlabfüllen karbonisierter, mehrkomponentiger Produkte bildet eine technische Grundlage für die Wiederverwendung von Behältern/Flaschen durch Nachfüllen, da eine Verschleppung von Verunreinigungen, Keimen usw. von Behälter zu Behälter wirksam unterbunden wird.Preferably the major component is carbonated water and the minor component is preferably a syrup. Such free-jet filling of carbonated, multi-component products forms a technical basis for the reuse of containers/bottles by refilling, as the transfer of contaminants, germs, etc. from container to container is effectively prevented.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, umfassend zumindest eine Hauptkomponente und eine Nebenkomponente, gelöst. Das Verfahren, das mit einem Füllorgan oder einer Vorrichtung gemäß der obigen Beschreibung durchgeführt wird, umfasst: Einleiten der Hauptkomponente des Füllprodukts in den Hauptproduktkanal des Füllorgans, und Einleiten der Nebenkomponente des Füllprodukts in den Nebenproduktkanal des Füllorgans; Öffnen des Hauptventils sowie des Nebenventils, wodurch die Hauptkomponente und die Nebenkomponente aus dem Mündungsabschnitt des Füllorgans abgegeben werden und nach Überbrückung eines Freistrahlbereichs in einen zu befüllenden Behälter eingeleitet werden; und Schließen des Hauptventils sowie des Nebenventils.The above-mentioned object is further achieved by a method for free-jet filling a container with a multi-component filling product, preferably a multi-component drink, comprising at least one main component and one secondary component. The method carried out with a filling member or a device according to the above description comprises: introducing the main component of the filling product into the main product channel of the filling element, and introducing the minor component of the filling product into the by-product channel of the filling element; Opening the main valve and the secondary valve, whereby the main component and the secondary component are released from the mouth section of the filling element and, after bridging a free jet area, are introduced into a container to be filled; and closing the main valve and the secondary valve.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Füllorgan beziehungsweise die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that were described in relation to the filling element or the device apply analogously to the method.
So sind aus den oben genannten Gründen während eines Füllvorgangs das Hauptventil und das Nebenventil zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich geöffnet.For the reasons mentioned above, the main valve and the secondary valve are at least partially or continuously open at the same time during a filling process.
Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen zum Ende des Füllvorganges hin zuerst das Nebenventil und anschließend, etwa nach Ablauf einer Spülzeit, das Hauptventil geschlossen.For the reasons mentioned above, the secondary valve is preferably closed at the end of the filling process and then, for example after a flushing time has elapsed, the main valve is closed.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described therein can be implemented alone or in combination with one or more of the features set out above, provided the features do not contradict each other. The following description of preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine vertikale Schnittansicht eines Füllorgans in einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen von Behältern mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt; -
2a ,2b ,2c das Füllorgan der 1 in verschiedenen Betriebszuständen; und -
3 ein Füllorgan gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
1 a vertical sectional view of a filling element in a device for free-jet filling of containers with a multi-component filling product; -
2a ,2 B ,2c the filling organ of the1 in different operating states; and -
3 a filling element according to a further exemplary embodiment.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. The same, similar or identical elements in the figures are provided with identical reference numbers, and a repeated description of these elements is partly omitted in order to avoid redundancy.
Die
Als abzufüllende Füllprodukte kommen beispielsweise Softdrinks, Smoothies, Säfte, Milchprodukte, Mischgetränke und dergleichen in Betracht. Besonders geeignet ist die Vorrichtung 1 zum Abfüllen karbonisierter Getränke im Freistrahl.Suitable filling products to be filled include, for example, soft drinks, smoothies, juices, dairy products, mixed drinks and the like. The
Das Füllprodukt umfasst zumindest zwei Komponenten, eine Hauptkomponente H und eine Nebenkomponente N. Die Hauptkomponente H ist vorzugsweise karbonisiertes Wasser (vorzugsweise mit variierbarem Karbonisierungsgrad), die Nebenkomponente N kann ein Sirup sein. Allerdings besteht diesbezüglich keine Einschränkung. Beispielsweise können die Haupt- und Nebenkomponente H, N Milch unterschiedlicher Fettgehalte sein, um auf diese Weise einen gewünschten Fettgehalt im abgefüllten Produkt flexibel einstellen zu können. Alternativ können Säfte mit Fruchtstückchen abgefüllt werden, wobei einer Saft-Hauptkomponente H Pulpe als Nebenkomponente N zugemischt wird, die Nebenkomponente N kann Zusatzstoffe, Aromastoffe usw. umfassen. Ferner sind Anwendungsfälle außerhalb der Getränke- beziehungsweise Lebensmittelindustrie möglich, beispielsweise im Care-Bereich zur Abfüllung von Shampoo und dergleichen.The filling product comprises at least two components, a main component H and a secondary component N. The main component H is preferably carbonated water (preferably with a variable degree of carbonation), the secondary component N can be a syrup. However, there is no restriction in this regard. For example, the main and secondary components H, N can be milk with different fat contents in order to be able to flexibly set a desired fat content in the bottled product. Alternatively, juices can be filled with fruit pieces, with pulp being mixed into a juice main component H as a secondary component N; the secondary component N can include additives, flavorings, etc. Applications outside the beverage or food industry are also possible, for example in the care sector for filling shampoo and the like.
Das Füllorgan 10 ist für einen schnellen, flexiblen Sortenwechsel geeignet, insbesondere dann, wenn die verschiedenen Füllprodukte auf einem gemeinsamen Trägermedium - der Hauptkomponente H - und verschiedenen Zusatzstoffen - den Nebenkomponenten N - beruhen.The filling
Das Füllorgan 10 weist ein längliches, zylindrisches Gehäuse 11 auf, dessen Haupterstreckung eine Längsrichtung beziehungsweise zentrale Achse A definiert. Die Längsrichtung fällt im eingebauten Zustand normalerweise mit der Schwerkraftrichtung zusammen.The filling
In einem oberen Abschnitt des Füllorgans 10 sind eine erste Produktzuleitung 30 und eine zweite Produktzuleitung 40 vorgesehen, beide in der
Die Hauptkomponente H gelangt von der ersten Produktzuleitung 30 in einen Hauptproduktkanal 21, der im Füllorgan 10 durch einen hohlzylindrischen Bereich ausgebildet ist. Die Nebenkomponente N gelangt von der zweiten Produktzuleitung 40 ein einen Nebenproduktkanal 22, der im Ausführungsbeispiel der
Der Hauptproduktkanal 21 umschließt den Nebenproduktkanal 22 auf konzentrische Weise, so dass das Füllprodukt als „Strahl-im-Strahl“ über einen Mündungsabschnitt 23 des Füllorgans 10 abgegeben wird. Die Nebenkomponente N wird im Freistrahlbereich nach der Abgabe durch das Füllorgan 10 von der Hauptkomponente H ummantelt, wie es in der
Auf diese Weise wird das Füllprodukt drucklos im Freistrahlverfahren in einen Behälter eingefüllt, wobei die Komponenten des Füllprodukts im Füllsystem, insbesondere im Füllorgan 10, getrennt vorliegen und das Füllprodukt erst final im Behälter zusammengemischt wird.In this way, the filling product is filled into a container without pressure using the free-jet process, with the components of the filling product being present separately in the filling system, in particular in the filling
Das Füllorgan 10 ist von zylindrischer Form und definiert eine zentrale Achse A. Der Hauptventilkegel 25 ist entlang der Achse A, somit in Axialrichtung, verschiebbar gelagert und kann so über einen ersten Aktuator 27 (in der
Der Hauptventilkegel 25 und der Hauptventilsitz 25a bilden ein Ventil, insbesondere ein frontbündiges Absperrventil.The
Um die Nebenkomponente N in den Freistrahl der Hauptkomponente H zu legen, so dass das Produkt als „Strahl-in-Strahl“ abfüllbar ist, ist der Hauptventilkegel 25 innen hohl konstruiert, wodurch der Nebenproduktkanal 22 ausgebildet wird.In order to place the secondary component N in the free jet of the main component H, so that the product can be filled as a “jet-in-jet”, the
Im Ausführungsbeispiel der
Der Nebenventilkegel 26 und der Nebenventilsitz 26a bilden ein Ventil, in der Ausführungsform der
Die
Zur Ansteuerung des Füllorgans 10 ist eine Steuerung 50 (vgl.
Die Steuerung 50 ist vorzugsweise eingerichtet, um zum Ende der Füllung hin zuerst den Nebenventilkegel 26 zu schließen, so dass die noch strömende Hauptkomponente H etwaige Reste der Nebenkomponente N, beispielsweise Sirupreste, von den mündungsseitigen Komponenten des Füllorgans 10 waschen kann. Auf diese Weise wird eine Aromaverschleppung an nachfolgende Füllvorgänge wirksam unterbunden.The
Das Füllorgan 10 erlaubt die Abfüllung unterschiedlicher Füllprodukte, insbesondere solcher, die auf einer gemeinsamen Hauptkomponente H beruhen. Um den Sortenwechsel weiter zu beschleunigen, zeigt die
Die Hauptventilkegel 25 umfassen jeweils einen Nebenproduktkanal 22, der sich axial durch den entsprechenden Hauptventilkegel 25 erstreckt. Indem mehrere Hauptventilkegel 25 mit entsprechenden Nebenproduktkanälen 22 vorgesehen sind, kann besonders schnell zwischen mehreren Nebenkomponenten N, beispielsweise mehreren Sirups, gewechselt werden. Alternativ können bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Haupt- und/oder Nebenventile des Füllorgans 10 gleichzeitig mehrere mehrkomponentige Füllprodukte abgefüllt werden.The
Das Füllorgan 10 gemäß
Gemäß der hierin dargelegten Vorrichtung 1 wird das mehrkomponentige Füllprodukt in einem Postmix-Verfahren erst im zu befüllenden Behälter final hergestellt. Dazu werden die Komponenten des Füllprodukts zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt, wodurch ein homogenes Füllprodukt bestehend aus zwei oder mehr Komponenten erzeugt wird. Durch den Verzicht auf eine Mischkammer in der Vorrichtung 1 beziehungsweise im Füllorgan 10 wird eine Verschleppung beziehungsweise Vermischung der Komponenten außerhalb des Behälters, insbesondere im Füllorgan 10, wirksam unterbunden.According to the
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.To the extent applicable, all individual features shown in the exemplary embodiments can be combined and/or exchanged with one another without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen FüllproduktDevice for free jet filling of a container with a multi-component filling product
- 1010
- FüllorganFilling organ
- 1111
- GehäuseHousing
- 2121
- HauptproduktkanalMain product channel
- 2222
- NebenproduktkanalBy-product channel
- 2323
- MündungsabschnittMouth section
- 2525
- HauptventilkegelMain poppet
- 25a25a
- HauptventilsitzMain valve seat
- 25b25b
- HauptproduktauslaufMain product phase-out
- 2626
- NebenventilkegelSecondary poppet
- 26a26a
- NebenventilsitzSecondary valve seat
- 26b26b
- NebenproduktauslaufBy-product phase-out
- 26'26'
- Rückseitiges AbsperrventilRear shut-off valve
- 2727
- Erster AktuatorFirst actuator
- 2828
- Zweiter AktuatorSecond actuator
- 3030
- Erste ProduktzuleitungFirst product supply
- 4040
- Zweite ProduktzuleitungSecond product supply line
- 3131
- Reservoir der HauptkomponenteReservoir of the main component
- 4242
- Reservoir der NebenkomponenteReservoir of the secondary component
- 5050
- Steuerung steering
- HH
- Hauptkomponentemain component
- NN
- NebenkomponenteMinor component
- AA
- Achseaxis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2008/0271809 A1 [0003]US 2008/0271809 A1 [0003]
- EP 0775668 A1 [0004]EP 0775668 A1 [0004]
- WO 2009/114121 A1 [0004]WO 2009/114121 A1 [0004]
Claims (13)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
EP0775668A1 (en) | 1995-11-25 | 1997-05-28 | KHS Maschinen- und Anlagenbau Aktiengesellschaft | Filling machine and filling head for such a machine |
US20080271809A1 (en) | 2007-03-15 | 2008-11-06 | The Coca-Cola Company | Multiple Stream Filling System |
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-
2022
- 2022-07-25 DE DE102022118571.0A patent/DE102022118571A1/en active Pending
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