DE19606465C1 - Verwendung einer einstufig arbeitenden Vakuumpumpe für Flaschenabfüllanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Evakuieren von Flüssigkeitsbehältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Befüllen von Flüssigkeitsbehältern, insbesondere von Flaschen, Dosen oder dgl., mit Getränken, insbesondere mit Bier, gelangen Flaschenfüllanlagen, sog. Füller, zur Anwen­ dung, wobei insbesondere die Bierabfüllung immer unter Ein­ satz von Vakuum erfolgt. Dies ist immer dann erforderlich, wenn das Getränk durch Sauerstoffentzug haltbar gemacht werden muß.

Das Evakuieren der jeweiligen Flasche erfolgt mittels einer Vakuumpumpe, wobei die eingesetzten Vakuumpumpen im Dauer­ betrieb arbeiten müssen. Der Zyklus an den Flaschen, d. h. der Entzug von Sauerstoff, wird folgendermaßen durchge­ führt:

• 1. Die gereinigte Flasche, die mit Luft gefüllt in den Fül­ ler kommt, wird evakuiert, bisher auf etwa 100 mbar;
• 2. die evakuierte Flasche wird mit Kohlendioxid (CO₂) ge­ füllt und damit gespült;
• 3. die Flasche wird in einem nochmaligen Zyklus erneut auf etwa 100 mbar evakuiert;
• 4. die Flasche wird mit etwa 3,5 bar CO₂ Überdruck beauf­ schlagt, worauf das Einfüllen des Bieres erfolgt.

Das zweimalige Evakuieren der Flasche mit einer dazwischen durchgeführten CO₂-Spülung war bisher erforderlich, um den Restsauerstoffgehalt in der Flasche so klein wie möglich zu halten.

Zu diesem Zweck wurden bisher in Flaschenfüllablagen Flüs­ sigkeitsringvakuumpumpen eingesetzt, die nur ein begrenztes maximales Vakuum von beisp. ca. 50-60 mbar absolut errei­ chen. Um am Füller eine Sauerstoffrestmenge von kleiner 1% zu erreichen, wurde bisher, wie schon ausgeführt, die Fla­ sche zweimal evakuiert, und zwar mit einer dazwischen er­ folgenden CO₂-Spülung. Dies hatte einen nicht zu unterschät­ zenden CO₂-Verbrauch zur Folge, was die Betriebskosten der Anlage erhöhte.

Außerdem haftet der zur Anwendung gelangten Flüssigkeits­ ringvakuumpumpe der Nachteil eines verhältnismäßig schlech­ ten Enddruckes an, der durch den Dampfdruck der Betriebs­ flüssigkeit, meist Wasser, bestimmt ist.

Aus der DD 34 076 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Enghalsflaschen mit Flüssigkeiten bekannt. Hierbei wird eine größere Anzahl von Flaschen mit der Öff­ nung nach unten in eine Kammer eingebracht, die Kammer ver­ schlossen und evakuiert und anschließend wird in die evaku­ ierte Kammer eine Flüssigkeit bis zu einer vorbestimmten Höhe eingebracht. Durch sukzessives Zuführen von Luft in die Kammer erhöht sich der Umgebungsdruck der Flaschen be­ züglich des Druckes innerhalb der Flaschen und die einge­ brachte Flüssigkeit wird in die Flaschen hineingedrückt. Hierbei wird in der Kammer ein Druck von 13-20 Torr er­ zeugt. Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet zum Eva­ kuieren von Flüssigkeitsbehältern vor dem Befüllen und würde zudem durch die Zuführung von Luft zum Befüllen die Flüssigkeit kontaminieren und die Haltbarkeit der Flüssig­ keit in den Falschen entsprechend negativ beeinflussen. Dies vor allem auch deshalb, weil der in den Flaschen vor­ her erzeugte Druck von 13-20 mbar einen Restluftgehalt von wesentlich mehr als 1% zurückläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Besei­ tigung der geschilderten Nachteile das gattungsgemäße Ver­ fahren zum Evakuieren von Flüssigkeitsbehältern derart aus­ zugestalten, daß sich eine Einsparung von Evakuierungszy­ klen und damit auch eine Einsparung von CO₂-Spülungen er­ gibt.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Er­ findung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausge­ staltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen be­ schrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, daß als Vakuumpumpe eine einstufig arbeitende Vakuumpumpe verwendet wird. Hierbei gelangt erfindungsgemäß eine Vakuumpumpe mit einer solchen Kennlinie (m³/h über p) zum Einsatz, die bis deutlich unter wenigstens 10 mbar eine im wesentlich kon­ stante Volumenkennlinie hat, um die Flasche in einem einzi­ gen Arbeitsgang von Atmosphärendruck auf weniger als 1% Restluft, d. h. weniger als 10 mbar, zu evakuieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelangt als Vakuumpumpe eine solche zur Anwen­ dung, deren Volumenkennlinie einen im wesentlichen horizon­ talen Verlauf hat.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß als Vakuumpumpe eine einstufig arbeitende mit innerer Ver­ dichtung verwendet wird.

Es liegt schließlich im Rahmen der Erfindung, daß als Va­ kuumpumpe eine trockenlaufende Schrauben-Vakuumpumpe ver­ wendet wird. Eine derartige Vakuumpumpe arbeitet nach dem Schraubenprinzip. D.h., daß sich zwei parallel gelagerte Schraubenrotoren gegenseitig in einem Zylinder drehen. Da­ bei wird das zu fördernde Gasgemisch in den Raum zwischen den Schraubenrotoren und dem Gehäuse eingeschlossen und durch die Drehbewegung zum Auslaß transportiert, verdichtet und ausgestoßen. Durch die berührungsfreie Lagerung der Schraubenrotoren ist im Arbeitsraum keine Schmierung erfor­ derlich.

Durch die Erfindung wird somit der wesentliche Vorteil er­ zielt, daß die jeweilige Flasche in einem einzigen Arbeits­ gang bis auf deutlich unter wenigstens 10 mbar evakuiert werden kann, so daß ein Evakuierungsarbeitsgang entfällt und sich entsprechende Kostenvorteile ergeben.

Weil bei dem bevorzugten Einsatz einer trockenlaufenden Schrauben-Vakuumpumpe ein Vakuum bis 0,1 mbar absolut in einem einzigen Arbeitsgang erreicht werden kann, und zwar mit einer besseren Kennliniencharakteristik als bei den bisher verwendeten Pumpen, wird ein Restsauerstoffgehalt kleiner 1% ohne CO₂-Spülung erreicht, was eine beträchtli­ che Einsparung an CO₂ bedeutet.

Da außerdem die erforderliche Zeit für die CO₂-Spülung ent­ fällt, ist eine höhere Stundenleistung des Füllers möglich.

Die zur Anwendung gelangende einstufig arbeitende Vakuum­ pumpe, bevorzugt eine trockenlaufende Schrauben-Vakuum­ pumpe, weist u. a. die folgenden wesentlichen Vorteile auf:

• - berührungs- und ölfreier Betrieb,
• - Rotoren mit hohem volumetrischen Wirkungsgrad,
• - kurzer Gasweg durch die Pumpe, d. h. schneller Gasaus­ stoß,
• - lange Lebensdauer und wartungsarmer Betrieb der Pumpe aufgrund geringer Drehzahl,
• - einfache Konstruktion mit unkomplizierter Wartung,
• - Antikorrosionsbeschichtung aller gasberührten Teile,
• - einstufige Konstruktion, somit keine Zwischenkühler er­ forderlich,
• - vibrationsfreier und leiser Betrieb aufgrund einstufiger Konstruktion mit langsamer Drehzahl.
• - geringerer Energiebedarf im Vergleich zu den bisher verwendeten Pumpen.

Die Erfindung wird im folgenden in Form eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt beispielhaft schematisch im Quer­ schnitt ein Flaschenfüllventil mit einer erfindungsgemäß verwendeten Vakuumpumpe.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, handelt es sich bei der zur Anwendung gelangenden Vakuumpumpe um eine einstufig ar­ beitende Vakuumpumpe in Form einer trockenlaufenden Schrau­ ben-Vakuumpumpe mit einer Ansaugöffnung 1 und einem Auslaß 2. Hierbei sind zwei parallel gelagerte Schraubenrotoren 3, 4 vorgesehen, wobei der Schraubenrotor 3 die angetriebene Schraube und der Schraubenrotor 4 die getriebene Schraube darstellt. Diese beiden Schraubenrotoren 3, 4 drehen sich gegenseitig in einem Gehäuse, in dem ein Raum für Getrie­ beöl 5 sowie für Kühlwasser 6 vorgesehen ist. Das zu för­ dernde Medium, d. h. die aus der Flasche zu evakuierende Luft, wird in den Raum zwischen den Schraubenrotoren 3, 4 und dem Gehäuse eingeschlossen, durch die Drehbewegung zum Gasauslaß 2 transportiert und dort ausgestoßen. Aufgrund der berührungsfreien Lagerung der Schraubenrotoren 3, 4 ist im Arbeitsraum keine Schmierung erforderlich.

Das Gas wird in horizontaler Richtung durch die Schrauben­ rotoren 3, 4 gefördert. Die Entfernung zwischen Einlaß 1 und Auslaß 2 ist kurz; durch den geraden Gasweg treten so­ mit nur wenig Wirbel auf.

Wie aus der Zeichnung weiterhin ersichtlich, ist die zum Einsatz gelangende einstufig arbeitende Vakuumpumpe an die Ansaugöffnung 7 eines Ventilkopfes 8 angeschlossen, der üb­ licherweise zum Befüllen einer Flasche 9 zur Anwendung ge­ langt. Hierbei ist die Vorgehensweise derart, daß die gereinigte Flasche 9, die mit Luft gefüllt in die Flaschen­ füllanlage gelangt, in einem einzigen Arbeitsgang von Atmo­ sphärendruck auf weniger als 10 mbar evakuiert wird. Darauf wird die Flasche 9 mit einem CO₂-Überdruck beaufschlagt und über den Getränkeeinlaß 10 mit Bier befüllt.

Somit ergibt sich insgesamt auf vorteilhafte Weise eine Einsparung eines Evakuierungszyklus sowie eine Einsparung eines CO₂-Spülvorganges.

Hinsichtlich vorstehend nicht näher erläuterter Merkmale wird im übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung sowie auf die Ansprüche verwiesen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Evakuieren von Flüssigkeitsbehältern (9), insbesondere von Flaschen, Dosen oder dgl., vor dem Befüllen mit Getränken, insbesondere mit Bier, wobei das Evakuieren mittels einer Vakuumpumpe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß als Vakuumpumpe eine einstufig arbeitende Vakuumpumpe mit einer solchen Kennlinie (m³/h über p) verwendet wird, die bis deutlich unter wenigstens 10 mbar eine im wesentli­ chen konstante Volumenkennlinie hat, um die Flasche (9) in einem einzigen Arbeitsgang von Atmosphärendruck auf weniger als 1% Restluft, d. h. weniger als 10 mbar, zu evakuieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß als Vakuumpumpe eine solche verwendet wird, deren Volu­ menkennlinie einen im wesentlichen horizontalen Verlauf hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Vakuumpumpe eine einstufig arbeitende mit innerer Verdichtung verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vakuumpumpe eine trockenlaufende Schrauben-Vakuumpumpe verwendet wird.