DE19602522C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Gefäßen mit einer Flüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Gefäßen mit einer FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Befüllen von Gefäßen mit einer Flüssigkeit gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bereits in
verschiedenen Ausführungen bekannt, insbesondere zum
Abfüllen von Bier. In der Praxis werden überwiegend die sog.
Vorevakuierung der Gefäße mit Hilfe von Vakuumpumpen
und/oder die Ausspülung des Luftsauerstoffs durch Einleiten
eines inerten Gases, insbesondere CO2 angewandt (DE 34 39 736 A1). Beim
Vorevakuieren muß ein hoher Energieverbrauch in Kauf
genommen werden; ein vollständiges Absaugen des
Luftsauerstoffs ist aus physikalischen Gründen nicht
möglich. Beim Spülen ergibt sich ein hoher CO2-Verbrauch mit
einer entsprechend hohen Umweltbelastung. In beiden Fällen
wird die Entfernung des Luftsauerstoffs in der eigentlichen
Abfüllmaschine durchgeführt, was zu entsprechend aufwendigen
Bauformen und hohen Investitionskosten führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der
bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu beheben und mit
geringem Aufwand ein effektives Neutralisieren des
Sauerstoffs in den Gefäßen vor dem Einleiten der Flüssigkeit
zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die
Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung
durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt das Unschädlichmachen
des vor dem Füllvorgang in den offenen Gefäßen befindlichen
Luftsauerstoffs in erster Linie durch eine chemische
Reaktion in Form einer raschen Verbrennung (Verpuffung),
wonach der Sauerstoff mit dem eingefüllten Getränk oder dgl.
nicht mehr reagieren kann. Zusätzlich wird durch die beim
Verbrennungsvorgang im Gefäß kurzzeitig entstehende Druck-
und Temperaturerhöhung auch ein Austreiben der beim
Verbrennungsvorgang entstehenden Gase aus der offenen
Gefäßmündung sowie ggf. ein gewisser Sterilisationseffekt
erzielt. Durch entsprechende Wahl des Brennstoffs,
beispielsweise Wasserstoff, sind der Brennstoffverbrauch und
die Umweltbelastung äußerst gering. Der Verbrennungsvorgang
muß nicht in der eigentlichen Abfüllmaschine erfolgen,
sondern kann ohne weiteres in einem kompakten Zusatzgerät,
das auch nachträglich vorhandenen Abfüllmaschinen
beigestellt werden kann, durchgeführt werden. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist für die verschiedensten
Gefäße, insbesondere Glasflaschen und Dosen, jedoch auch für
entsprechend widerstandsfähige PET-Flaschen oder dgl.
geeignet. Bei entsprechender Ausführung, insbesondere einer
Wiederholung der Brennstoffzuführung und Verbrennung
und/oder der Zuführung von zusätzlichem Sauerstoff kann die
Druck- und Temperaturerhöhung derart dimensioniert werden,
daß neben einer vollständigen Neutralisierung des
ursprünglich in einem Gefäß vorhandenen Sauerstoffs und
besonders niedrigem Brennstoffverbrauch ein wirkungsvoller
Keimtötungseffekt auftritt. Wird Wasserstoff als Brenngas
verwendet, so wird dieser vorzugsweise an Ort und Stelle,
d. h. direkt in der Abfüllanlage oder zumindest im
Abfüllbetrieb erzeugt, ggf. zusammen mit dem für die
Verbrennung erforderlichen Zusatz-Sauerstoff. Transport-
bzw. Handlingprobleme hinsichtlich des Wasserstoffs werden
so von vornherein vermieden.
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in der
Seitenansicht den schematischen Aufbau einer Abfüllanlage
mit in verschiedenen Verfahrensphasen befindlichen Flaschen,
die mit a bis g bezeichnet sind.
Die Abfüllanlage 1 ist zum Befüllen und Verschließen von
Mehrwegflaschen aus Glas, im Nachstehenden kurz Flaschen 2
genannt, mit einem sauerstoffempfindlichen Getränk in Form
von Bier eingerichtet. Sie weist eine aus den üblichen
Komponenten wie Scharnierbandketten, Förderschnecken,
Transportsternen usw. aufgebaute Fördereinrichtung 3 auf,
welche die von einer nicht gezeigten Reinigungsmaschine
kommenden Flaschen 2 der Abfüllanlage 1 zuführt, durch diese
in Pfeilrichtung hindurchtransportiert und dann abführt.
Eine im gereinigten Zustand und aufrechter Position
ankommende Flasche 2 ist zunächst mit Umgebungsluft gefüllt,
die den normalen Anteil an freiem Sauerstoff enthält (Phase
a). Sie gelangt als erstes unter eine Injektionseinrichtung
4 mit einer auf die offene Flaschenmündung gerichteten Düse
12, durch die etwas Wasserstoffgas in die Flasche 2
eingeblasen wird. Dabei wird etwas Luft aus der Flasche 2
verdrängt und der Wasserstoff mischt sich mit der
verbleibenden Luft (Phase b). Die Flasche 2 ist nun mit
einem brennbaren Wasserstoff-Luftgemisch gefüllt und gelangt
als nächstes unter eine Zündeinrichtung 5. Diese schickt
einen energiereichen Laserstrahl-Impuls durch die offene
Mündung in die Flasche 2, wodurch sich das Gasgemisch
entzündet (Phase c) und verbrennt bzw. verpufft. Die
injizierte Wasserstoffmenge ist ausreichend bemessen, daß
praktisch der gesamte ursprünglich in der Flasche 2
vorhandene Sauerstoff mit dem Wasserstoff reagiert. Bei
dieser Reaktion entsteht Wasserdampf bzw. Wasser, was für
das anschließend eingefüllte Bier absolut unschädlich ist.
Das gleiche gilt für den evtl. in der Flasche 2
verbleibenden Stickstoff.
Bei der raschen Verbrennung entsteht eine beträchtliche
Temperaturerhöhung im Flascheninneren verbunden mit einem
entsprechenden, kurzzeitigen Druckanstieg. Dies bewirkt, daß
ein großer Teil der Gase durch die offene Flaschenmündung
ins Freie verdrängt wird (Phase d). Durch eine
Absaugeinrichtung 6 können erforderlichenfalls die
austretenden Gase, die an und für sich unschädlich sind,
gesammelt und abgeleitet werden.
Die Flasche 2, die praktisch nur noch Wasser bzw.
Wasserdampf und Stickstoff enthält, wird jetzt in die
Füllmaschine 7 transportiert, die als herkömmlicher
Rundläufer ausgebildet ist. In dieser wird die Flasche 2 mit
CO2 auf den erforderlichen Gegendruck vorgespannt, bis zur
gewünschten Höhe mit Bier gefüllt und auf den
Atmosphärendruck entlastet (Phase e). Schließlich wird die
gefüllte Flasche 2 in eine gleichfalls als herkömmlicher
Fundläufer ausgebildete Verschließmaschine 8 übergeben, wo
sie mittels eines Kronenkorkens gas- und flüssigkeitsdicht
verschlossen wird (Phase f). Die Flasche 2 ist nun fertig
gefüllt und verschlossen, wobei der Kopfraum überhalb des
Bieres keinerlei freien Sauerstoff enthält (Phase g). In
diesem Zustand wird die Flasche 2 nunmehr zu einer nicht
gezeigten Packmaschine gefördert. Da auch während des
eigentlichen Füllvorgangs das einlaufende Bier nicht mit
Sauerstoff in Kontakt kommt, wird jeglicher negativer
Einfluß von Sauerstoff auf das Bier ausgeschlossen.
Die Injektionseinrichtung 4 ist über eine Leitung 9 direkt
mit einem auf Elektrolysebasis arbeitenden
Wasserstofferzeuger 10 verbunden. Dieser ist im
Flaschenkeller oder in einem davon getrennten Raum der
Brauerei aufgestellt und ermöglicht eine problemlose
Wasserstoffgewinnung an Ort und Stelle. Der bei der
Elektrolyse gleichzeitig entstehende freie Sauerstoff kann
mit verwertet werden. In diesem Falle ist der Wasserstoff
erzeuger 10 über eine gestrichelt eingezeichnete weitere
Leitung 11 mit der Injektionseinrichtung 4 verbunden, die
zusätzlich zum Wasserstoff eine bestimmte Menge Sauerstoff
in jede vorbeilaufende Flasche 2 einbläst. Dadurch kann die
bei der anschließenden Verbrennung entstehende Temperatur-
und Druckerhöhung vergrößert werden.
Neben einem noch besseren Austreiben des Sauerstoffs ergibt
sich hierbei ein besonders starker keimtötender Effekt.
Dieser kann eine herkömmliche Dampfsterilisation der
Flaschen 2 ergänzen oder gar ganz ersetzen. Soll aus den
gleichen Gründen eine mehrfache Verbrennung erfolgen, so
wird eine zweite Injektionseinrichtung und eine zweite
Zündeinrichtung, ggf. mit einer zweiten Absaugeinrichtung,
zwischen die gemäß der Figur angeordnete Absaugeinrichtung 6
und Füllmaschine 7 eingefügt.
Neben Wasserstoff können selbstverständlich auch andere
Brennstoffe eingesetzt werden. Es ist lediglich darauf zu
achten, daß die Verbrennung aus Leistungsgründen möglichst
schnell erfolgt und daß bei der Verbrennung keine
getränkeschädlichen Gase entstehen. Geeignet ist z. B. ein
Alkohol-Aerosol. Auch können die Einrichtungen 4, 5, 6
direkt über der Einlaufschnecke und/oder dem Einlaufstern
der Füllmaschine 7 angeordnet und durch ein Gehäuse
gekapselt werden. Die Düse 12 der Injektionseinrichtung 4
ist zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der
Flaschenposition impulsgesteuert, um eine genaue
Wasserstoffdosierung zu sichern.
Claims (17)
1. Verfahren zum Befüllen von Gefäßen wie z. B. Flaschen
oder Dosen mit einer Flüssigkeit, insbesondere einem
sauerstoffempfindlichen Getränk, wobei vor dem Einfüllen
der Flüssigkeit der in den Gefäßen befindliche
Sauerstoff zumindest teilweise entfernt bzw. unschädlich
gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gefäße
ein brennbarer Stoff eingebracht und zumindest teilweise
im Gefäß verbrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbrennung unter Verbrauch des im Gefäß vorhandenen
Sauerstoffs erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlicher Sauerstoff für die
Verbrennung ins Gefäß eingeleitet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbrennungsvorgang im Gefäß
mehrmals durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in die leeren Gefäße ein brennbares
Gas oder Gasgemisch eingeleitet und entzündet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündung durch einen elektrischen Funken oder einen
Laserstrahl oder einen Katalysator erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
in die Gefäße ein brennendes Gas mit Brenngasüberschuß
eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß in die leeren Gefäße Wasserstoff
injiziert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wasserstoff an Ort und Stelle, vorzugsweise durch
Elektrolyse erzeugt wird, ggf. zusammen mit Sauerstoff.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbrennungsvorgang unmittelbar
vor dem Einfüllen der Flüssigkeit erfolgt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit einer Füllmaschine und einer die zu
füllenden Gefäße zuführenden Fördereinrichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Fördereinrichtung (3)
mindestens eine Injektionseinrichtung (4) zum Einleiten
eines brennbaren Fluids in die Gefäße und eine
Zündeinrichtung (5) für das eingeleitete Fluid
angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Injektionseinrichtung (4) mindestens eine Düse
(12) zum Einblasen eines Gases und/oder Gasgemisches
und/oder Aerosols in die Gefäße aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Injektionseinrichtung (4)
mindestens eine Düse (12) zum Einblasen von Sauerstoff
in die Gefäße aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Injektionseinrichtung (4) über
Leitungen (9, 11) an einen Wasserstofferzeuger (10) und
ggf. Sauerstofferzeuger (10) angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (5) einen
Funkenerzeuger und/oder einen Laser und/oder einen
Katalysator aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Injektionseinrichtung
(4) und ggf. Zündeinrichtung (5) und der Füllmaschine
(7) eine Absaugeinrichtung (6) für die bei der
Verbrennung entstehenden Gase angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Injektionseinrichtung (4) und
ggf. die Zündeinrichtung (5) und ggf. die
Absaugeinrichtung (6) unmittelbar im Einlauf der
Füllmaschine (7) angeordnet sind.
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Owner name: KRONES AG, 93073 NEUTRAUBLING, DE |
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