DE19720170C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Gebinden - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von GebindenInfo
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Gebinden,
insbesondere Kegs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Kohlensäurehaltige Getränke, wie Bier, halten ihr CO2 nur dann
in Lösung, wenn der über der Flüssigkeit liegende Partialdruck
des Gases CO2 mindestens so hoch ist wie der Sättigungsdruck
in der Flüssigkeit. Liegt der Gasdruck über der Flüssigkeit
unterhalb des Sättigungsdruckes, so verliert die Flüssigkeit
CO2, liegt der Gasdruck aber wesentlich darüber, besteht die
Gefahr, daß zusätzliches CO2 in Lösung geht. Die Gasaufnahme
ist hierbei abhängig von dem Differenzdruck zwischen dem
Sättigungsdruck in der Flüssigkeit und dem Partialdruck über
der Flüssigkeit, der für den Gasaustausch zur Verfügung
stehenden Zeit, die in der Regel mit der Füllzeit des Gebindes
gleichzusetzen ist, und der Größe der Gasaustauschfläche, also
der Flüssigkeitsoberfläche. Aufgrund der während des Füll
vorganges auftretenden Turbulenzen in der Flüssigkeit ist die
Gefahr einer Gasaufnahme während des Füllens erheblich
vergrößert. Der Gasaustausch zwischen Flüssigkeit und der
überlagerten Gasatmosphäre betrifft jedoch nicht nur das CO2,
sondern auch andere in der Gasatmosphäre vorhandene Gase,
insbesondere Sauerstoff, der nach den gleichen Gesetzen von
der Flüssigkeit aufgenommen wird. Sauerstoff ist aber bei
Flüssigkeiten, die durch Mikroorganismen geschädigt werden
können oder deren Haltbarkeit durch Oxidation von Flüssig
keitsbestandteilen gefährdet ist, ein wesentlicher Faktor für
die Qualität des Produktes.
Um das Produkt durch ein Ventil in das Gebinde, sei es eine
Flasche oder ein Faß, zu bekommen, ist ein Differenzdruck
zwischen Zuleitung und Gebindeinnerem notwendig. Die Größe des
Differenzdrucks bestimmt die Einströmgeschwindigkeit des
Produktes. Üblicherweise wird das Produkt zur Vermeidung von
Oberflächenvergrößerungen durch Turbulenzen mit anfänglich
niedriger Geschwindigkeit gefüllt, die dann langsam gesteigert
wird. Hierzu wird das Gebinde mit einem Gasdruck vorgespannt,
der erheblich über dem Sättigungsdruck des in der Flüssigkeit
gelösten Gases liegt. Die abzufüllende Flüssigkeit selbst wird
durch Tanks oder Pumpen ebenfalls auf diesem Druckniveau
gehalten und der Füllmaschine zugeführt. Nach dem Vorspannen
des Gebindes auf den Druck der zugeführten Flüssigkeit wird
eine Verbindung zwischen Gebinde und Zuleitung des Füllgutes
hergestellt. Durch kontrolliertes Ablassen des im Gebinde
vorhandenen Vorspanngases wird das Einfließen des Füllgutes
in das Gebinde ermöglicht. Hierbei bestimmt der sich auf
bauende Differenzdruck die Fließgeschwindigkeit der Flüssig
keit. Es ist ferner bekannt, daß gegen Ende der Befüllung der
Gasaustritt gedrosselt wird und dadurch der Differenzdruck
zwischen Gebindeinnerem und Zuleitung abnimmt. Dies bewirkt
gegen Ende des Füllvorgangs eine Reduzierung der Einfüllmenge
pro Zeiteinheit, wodurch ein genaues Abschalten bei Erreichen
einer Sollmenge ermöglicht wird. Dieses bekannte Verfahren
wird als "Rückgasregelung" bezeichnet. Der Vorteil dieser
Regelung liegt darin, daß der Gasdruck über der Flüssigkeit
zu jeder Zeit über dem Sättigungsdruck des CO2-Gases liegt.
Der einzustellende Vorspanndruck wird durch Erfahrung
ermittelt. Am Anfang der Befüllung soll das Produkt durch
Turbulenzen, die lokale Unterdrücke zur Folge haben, CO2
verlieren. Dadurch entsteht ein gewollter künstlicher Schaum
auf der Flüssigkeitsoberfläche, dessen Blasen ausschließlich
das freigewordene CO2 enthalten und somit das Produkt vor
Kontakt mit der darüberliegenden sauerstoffhaltigen Gas
atmosphäre schützen. Während des weiteren Füllvorgangs
verschwinden die Turbulenzen und damit die lokalen Unter
drücke. Das Produkt nimmt während der restlichen Füllzeit
wieder CO2 auf. Die Kunst besteht also darin, abhängig von
CO2-Gehalt, Temperatur, Gebindegröße und kalkulierter Füllzeit
ein Gleichgewicht zwischen CO2-Verlust und -Wiederaufnahme zu
erreichen.
Abgesehen davon, daß das Gebinde bei der Rückgasregelung weit
über den Sättigungsdruck vorgespannt werden muß und das
Ablassen zum Erreichen einer kontrollierten Füllgeschwindig
keit gesteuert vorgenommen werden muß, ist die Reduzierung der
Füllgeschwindigkeit im letzten Füllabschnitt problematisch.
Bei konstantem Zulaufdruck der Flüssigkeit kann die Fließ
geschwindigkeit nur reduziert werden, wenn der Differenzdruck
verringert wird. Bei den bekannten Verfahren wird hierzu der
Gasaustritt gedrosselt (bzw. im Extremfall unterbunden) und
abgewartet, bis der steigende Füllstand durch Kompression des
im Gebinde vorhandenen restlichen Gasvolumens eine Reduzierung
des Gegendrucks auf den gewünschten Wert erreicht hat. Dieser
Zeitraum kann insbesondere bei Bierfässern erheblich sein. So
hat ein 50 l-Keg üblicherweise einen Zulaufquerschnitt DN21
und eine maximale Einfüllgeschwindigkeit von 3 l/sec bei einem
Differenzdruck von 0,8 bar. Ist das Keg mit 35 l gefüllt, so
müssen zur Reduktion der Geschwindigkeit 15 l Gasraum um 0,7
bar komprimiert werden. Hierfür werden 15 × 0,7 = 10,5 l
Flüssigkeit und aufgrund der sich reduzierenden Füllgeschwin
digkeit ca. 8 Sekunden Füllzeit benötigt. Eine schnelle,
genaue Regelung ist, insbesondere bei möglicherweise schwan
kenden Zulaufdrücken, also nicht möglich. Noch kritischer ist
die Situation, wenn in dem Produkt nicht nur ein Gas (bei
spielsweise CO2), sondern zwei Gase (beispielsweise CO2 und N2)
bewußt gelöst sind. N2 wird heutzutage deshalb dem Bier
zugesetzt, weil es schaumstabilisierend wirkt. Bestes Beispiel
dafür ist Stout-Bier, dessen cremiger, lang anhaltender Schaum
durch das gelöste, beim Zapfen freiwerdende N2 verursacht
wird. N2 und CO2 haben jedoch völlig verschiedene Löslich
keiten und Sättigungsdruckkurven. Während CO2 leicht in Lösung
geht und nur schwer aus der Lösung zu bringen ist, ist es
äußerst schwierig, N2 überhaupt in Lösung zu bringen und schon
bei geringsten Turbulenzen sehr einfach, N2 wieder zu entfer
nen. Die Balance zwischen Entgasen bei Füllbeginn und
Wiederaufnahme des verlorenen Gases während der Füllung ist
bei 2-Gas-Systemen nahezu nicht zu finden. Die Qualität des
abzufüllenden Produktes ist daher schwankend. Es wird
versucht, dies dadurch zu kompensieren, daß das Verhältnis der
Gasatmosphäre CO2 zu N2 anders gehalten wird als der Anteil
der gelösten Gase. Dieser Kompromiß ist jedoch immer nur für
eine Temperatur oder eine Gebindegröße und jeweils nur für
einen Produktzufuhrdruck gültig. Eine regelungstechnische
Beherrschung dieser vielen Faktoren und ihrer Toleranzen ist
unmöglich.
Ein weiterer Nachteil der Rückgasregelung liegt darin, daß das
Gebinde weit über den Sättigungsdruck hinaus mit Gas, in der
Regel CO2, vorgespannt werden muß, um eine Druckabsenkung zu
erreichen, die auch während des maximalen Absenkens des
Innendrucks beim Füllprozeß immer noch über dem Sättigungs
druck des Gases liegt. Da das Gas anschließend in die
Atmosphäre entlassen wird, ist neben dem Energiekonsum auch
ein erhöhter Verbrauch des Treibhausgases CO2 die Folge.
Aus der DE-AS 12 84 863 ist ein Verfahren zum Füllen von
Transportbehältern mit einer kohlensäurehaltigen, unter Druck
stehenden Flüssigkeit bekannt, wobei der Transportbehälter vor
dem Füllen etwa auf dem Druck des Produktvorratsbehälters
gebracht wird. Der Fülldruck kann hierbei dadurch erreicht
werden, dass der Vorratsbehälter höher steht, so dass die
Flüssigkeit durch ihr eigenes Gewicht in den zu füllenden
Behälter abfließt. Der Produktdruck muß aber immer über dem
Sättigungsdruck des Produktes liegen, da neben der Vermeidung
einer Entkarbonisierung die sich während des Befüllens im
System ergebenden Strömungs- und Reibungsverluste sowie
Druckabfall kompensiert werden müssen, ohne dass der Produkt
druck irgendwann unter den Sättigungsdruck abfällt. Dement
sprechend liegt bei einer in der DE-AS 12 84 863 näher
beschriebenen Ausführungsform der Vorspanndruck des Trans
portbehälters auch bei etwa 2 bis 5 atü (3 bis 6 bar) und
somit um einiges über dem Sättigungsdruck von CO2 in Bier. Es
ist ferner beschrieben, noch eine zusätzliche Pumpe vor
zusehen, durch die die Flüssigkeit in den Transportbehälter
hineingedrückt wird, doch ist diese Pumpe nicht geregelt, so
dass eine kontrollierte Variation der Füllgeschwindigkeit in
Abhängigkeit von der Füllstandshöhe im Keg nicht möglich ist.
In der Veröffentlichung von Borngräber, Volker: Guinness baut
KEG-Kapazitäten aus, in: Brauindustrie 3/95, Seiten 188 bis
190 über eine Keg-Anlage der Anmelderin ist beschrieben, dass
sich das Vorspanngas aus mehreren Gasen zusammensetzen kann.
Beide Gase, Stickstoff und Kohlensäure, haben jeweils einen
Partialdruck. Dieser Partialdruck ist jedoch nicht gleich
zusetzen mit dem jeweiligen Sättigungsdruck innerhalb der
Flüssigkeit.
Die DE-E 8586 III/64b beschreibt ein Verfahren und eine
Vorrichtung, wobei ein zu starkes Absinken des statischen
Flüssigkeitsdruckes und damit eine Entgasung der Flüssigkeiten
durch Konstanthaltung des Druckes verhindert wird. Eine
Anpassung der Füllgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der
Füllstandshöhe ist jedoch nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine schonende Füllung zu
ermöglichen und den Verbrauch an Vorspanngas zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die
Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6 gelöst.
Die Vorspannung des Gebindes erfolgt dabei zunächst möglichst
genau auf den direkt am Füllventil anliegenden Produktdruck,
um beim Öffnen des Füllventils ein Einspritzen des Produkts
in das Gebinde zu verhindern. Statt wie bei der Rückgas
regelung den Differenzdruck für den Füllvorgang durch Absenken
des Gasdruckniveaus im Faß herzustellen und den Produktzufuhr
druck konstant zu halten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
zur Erzeugung des notwendigen Differenzdrucks den Gasinnen
druck im Gebinde konstant zu halten und den Produktzufuhrdruck
am Einlauf des Gebindes zu erhöhen.
Es gibt hierbei grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Produkt
zufuhr in der Zuleitung. Diese kann entweder, wie bei einer
ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, mit einem bei
oder sogar leicht unter dem Vorspanndruck in dem Gebinde
liegenden Druck oder mit einem höheren Druck erfolgen, wie es
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen
ist.
Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist, daß der zur Befüllung
aufzubringende Differenzdruck zwischen Produktzufuhr und
Gebindeinnerem über eine Druckregelungseinrichtung (in der
Zufuhrleitung statt in der Rückgasleitung) für jede Füll
station regelbar aufgebracht wird. Dies kann entweder durch
eine Druckerhöhungs- oder eine Druckreduziereinheit erfolgen.
Damit läßt sich jeder gewünschte Differenzdruck zum Gebind
einneren in kürzester Zeit individuell einstellen, so daß im
Gegensatz zur Rückgasregelung eine verzögerungsfreie Regelung
erreicht wird.
Das Gas im Gebindeinneren kann dann über ein einfaches
Überströmventil durch das einströmende Produkt herausgedrückt
werden. Die bisher üblichen teuren regelungstechnischen
Apparate sind hierfür nicht mehr notwendig. Bei Flüssigkeiten
mit mehreren gelösten Gasen kann die optimale Gaszusammenset
zung innerhalb des Gebindes eingestellt werden, da während des
Füllvorgangs über die gesamte Zeit ein gleicher Druck im
Gebindeinneren herrscht. Bei der herkömmlichen Rückgasregelung
hatten die wechselnden Drücke im Gebindeinneren während des
Füllvorgangs in den unterschiedlichen Füllphasen unter
schiedliche Gasaustauschverhalten und damit eine Beeinflussung
der Produktqualität zur Folge. Dies ist durch die Erfindung
vollständig behoben.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der
Vorspanndruck innerhalb des Gebindes entsprechend dem
Sättigungsdruck nach der Befüllung eingestellt. Hintergrund
dieses Erfindungsgedankens ist die Tatsache, daß Bierkegs vor
der Befüllung zur Sterilisation gedämpft werden und das kalte
Produkt in das noch heiße Gebinde eingefüllt wird. Hierbei
werden in ca. 12 kg Metall einer Temperatur von 100°C 50 l
Bier einer Temperatur von ca. 3°C eingefüllt. Es stellt sich
eine Misch- und Ausgleichstemperatur ein, die die Temperatur
des Produktes im Gebinde um ca. 4°C gegenüber der Zufuhr
temperatur erhöht. Dies verändert selbstverständlich die
Sättigungsdrücke der gelösten Gase, so daß erfindungsgemäß der
einzustellende Wert demjenigen des Produktes im abgefüllten
Gebinde entsprechen muß. Diese Frage hat sich in der Vergan
genheit nie gestellt, weil der Gegendruck stets erheblich über
dem Sättigungsdruck gelegen hat.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen
Verfahrens mit einer Füllstation, der über eine Zufuhrleitung
in das Gebinde einzufüllende Produktflüssigkeit zugeführt und
aus der über eine Rückgasleitung aus dem Gebinde entweichendes
Vorspanngas abgeführt wird, weist erfindungsgemäß die Merkmale
des Anspruchs 6 auf. Durch die Druckregelungseinrichtung kann
der Produktdruck an jeder Füllstation individuell in Abhängig
keit von der Füllmenge oder Füllhöhe völlig unabhängig vom
Zufuhrdruck des einzufüllenden Produktes und unabhängig von
den an der Füllmaschine ggf. vorgesehenen anderen Füll
stationen eingestellt werden. In vielen Fällen ergibt sich
außerdem eine Vereinfachung der den Füllmaschinen üblicher
weise vorgeschalteten Drucktanks und deren Regelung, da diese
ebenfalls ohne Produktbeeinflussung auf das optimale Gasge
misch entsprechend der Verhältnisse bei Sättigungsdruck
eingestellt werden können.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die
Druckregelungseinrichtung eine Druckerhöhungseinheit,
vorzugsweise eine frequenzgeregelte Pumpe, mit der sich jeder
gewünschte Differenzdruck zum Gebindeinneren innerhalb von
Sekundenbruchteilen herstellen läßt.
Alternativ zu der an der einzelnen Füllstation vorgesehenen
Druckerhöhungseinheit kann auch eine beispielsweise zentral
angebrachte Druckerhöhungseinheit und zusätzlich eine an jeder
Füllstation angeordnete Druckreduziereinheit, insbesondere ein
regelbares Druckreduzierventil vorgesehen sein. Problematisch
hierbei ist, daß bei kleinen Fließgeschwindigkeiten wegen der
hohen Differenzdrücke zwischen Produktzufuhrdruck vor der
Druckreduzierstation und im Gebinde hinter der Druckreduzier
station nur kleine Nennweiten freigegeben werden können, durch
die sich das Produkt wegen der hohen Druckdifferenz mit im
Ventilsitz hohen Strömungsgeschwindigkeiten hindurchquetscht,
um in der anschließenden erweiterten Rohrleitung mit im Mittel
niedriger Geschwindigkeit zu fließen. Bei diesem "Durchquet
schen" kann nämlich das leicht lösliche Gas freigesetzt werden
und die Flüssigkeit aufschäumen und ihre Zusammensetzung
verändern.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens sind daher unter
Umständen parallel geschaltete Druckstoßkompensatoren
vorgesehen, über die eine übergroße Gasfreisetzung verhindert
wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der
Rückgasleitung ein Überströmventil vorgesehen, über das das
Rückgas abgeführt wird.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Füllstation
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Füllstation
gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellt Füllstation 1 besteht im wesentli
chen aus einem Füllventil 2, dem über eine Zufuhrleitung 3
eine Flüssigkeit, wie Bier, in der Gase gelöst sind, zugeführt
wird. Auf das Füllventil 2 ist ein Gebinde, insbesondere ein
Keg 4 aufgesetzt, das mit der Produktflüssigkeit gefüllt
werden soll.
In der Zufuhrleitung 3 ist eine der einzelnen Füllstation 1
zugeordnete Druckerhöhungspumpe 5 vorgesehen, die über einen
Frequenzumrichter 6 in Abhängigkeit von dem über einen
Druckaufnehmer 7 ermittelten Druck in dem Leitungsabschnitt
8 zum Füllventil 2 und dem Gasdruck im Keg 4 gesteuert wird.
In dem Keg 4 ist ein Steigrohr 9 vorgesehen, das mit einer
Rückgasleitung 10 des Füllventils 2 verbunden ist. Die
Rückgasleitung 10 führt zu einem Überströmventil 11, über das
der Zugang zu einem Rückgasauslaß 12 gesteuert wird. An die
Rückgasleitung 10 ist außerdem eine Vorspanngasleitung 13
angeschlossen, die über ein Ventil 14 absperrbar ist.
Zum Füllen des Gebindes 4 wird dieses zunächst über die
Vorspanngasleitung 13 und die Rückgasleitung 10 mit einem
Vorspanngas, insbesondere CO2, vorgespannt. Bei bestimmten
Flüssigkeiten, beispielsweise Stout-Bier kann das Vorspanngas
auch eine Zusammensetzung mehrerer Gase, wie CO2 und N2 sein.
Der Vorspanndruck im Keg 4 liegt hierbei lediglich auf einem
etwa dem Sättigungsdruck des CO2 (oder N2) im Bier ent
sprechenden Partialdruck, der etwa bei dem vor dem Füllventil
2 anliegenden Produktdruck in dem Leitungsabschnitt 8 der
Zufuhrleitung 3 liegt. Der Gegendruck des Vorspanngases im Keg
4 entspricht hierbei dem Sättigungsdruck des gelösten Gases
nach Füllen des Kegs 4, d. h. im abgefüllten Gebinde. Hierbei
wird berücksichtigt, daß sich das mit einer Temperatur von
etwa 3°C eingefüllte Bier in dem üblicherweise vor dem Füllen
gedämpften und daher etwa 100°C heißen Keg 4 um ca. 4°C
erwärmt. Die hierdurch bewirkte Änderung des Sättigungsdruckes
wird bei der Einstellung des ursprünglichen Vorspanndruckes
bereits berücksichtigt.
Wird nach Schließen des Vorspanngasventils 14 das Füllventil
2 geöffnet, so herrscht zunächst Gleichdruck. Nach Einschalten
der Pumpe 5, die über eine "Rampe" angefahren wird, wird die
Füllgeschwindikgeit langsam gesteigert, um keine übergroßen
Turbulenzen zu verursachen. Das aus der Zufuhrleitung 8 durch
den Ringspalt 15 im Füllventil 2 in das Keg 4 hineingeförderte
Bier drückt das im Keg 4 enthaltene Vorspanngas durch das
Steigrohr 9 aus dem Keg 4 heraus. Das Vorspanngas entweicht
über das Überströmventil 11 in den Rückgasauslaß 12.
Der im Inneren des Kegs gewünschte Differenzdruck zwischen dem
Produktzufuhrdruck und dem Vorspanndruck kann über die Pumpe 5
innerhalb von Sekundenbruchteilen hergestellt werden, so daß
die gewünschte Füllgeschwindigkeit exakt der Füllhöhe
entsprechend verzögerungsfrei und individuell für jede
einzelne Füllstation 1 gesteuert werden kann.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform entspricht
im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1, so daß
übereinstimmende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeich
net sind und auf ihre erneute detaillierte Beschreibung
verzichtet wird.
Der wesentliche Unterschied zur ersten Ausführungsform liegt
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 darin, daß bei der
Füllstation 20 über eine zentrale Druckerhöhungseinheit 21 in
der Zufuhrleitung 3 ein erhöhter Druck eingestellt wird. Jeder
einzelnen Füllstation 20 ist ein Druckreduzierventil 22
zugeordnet, das den Druck am Füllventil 2 auf den für die
Produktzufuhr an der Füllstation 20 gewünschten Zufuhrdruck
reduziert, der über den Druckaufnehmer 7 erfaßt wird. Beim
Öffnen des Füllventils 2 sollte auch hier zunächst Gleichdruck
zwischen dem Zufuhrleitungsabschnitt 8 und dem Inneren des
Gebindes 4 herrschen und der zur Bierförderung erforderliche
Differenzdruck dann über das Druckreduzierventil 22 unter
Berücksichtigung des von dem Druckmesser 7 in der Zufuhrlei
tung 8 ermittelten Druckes eingestellt werden. Sollte in der
Zufuhrleitung 8 beim Öffnen des Füllventils 2 jedoch noch ein
erhöhter Druck herrschen, so ist das aufgrund der Inkom
pressibilität der Flüssigkeit in dem Leitungsabschnitt 8
unkritisch.
Um zu vermeiden, daß beim "Durchquetschen" der unter hohem
Druck stehenden Produktflüssigkeit in der Zufuhrleitung 3
durch den Ventilsitz des Druckreduzierventils 22 Gas freige
setzt wird, sind parallel zu dem Druckreduzierventil 22 nicht
näher dargestellte Kompensatoren vorgesehen. Die übrige
Funktionsweise entspricht der der Ausführungsform 1. Auch hier
kann der Differenzdruck zwischen Produktzuleitung 8 und dem
Vorspanndruck im Keg 4 durch das Druckreduzierventil 22 sehr
schnell eingestellt werden.
Wesentlicher Gesichtspunkt beider Ausführungsformen der
Erfindung ist der, daß die Vorspannung im Keg 4 lediglich auf
eine etwa dem Sättigungsdruck des CO2 (oder N2) im Bier
entsprechenden Partialdruck eingestellt werden muß und somit
weit unter dem herkömmlicherweise eingestellten Vorspanndruck
liegt. Über die jeder einzelnen Füllstation 1, 20 zugeordnete
Druckregelungseinheit 5 bzw. 22 ist es möglich, die Füll
geschwindigkeit im Keg 4 verzögerungsfrei zu steuern, so daß
eine Befüllung mit bisher unerreichbarer Produktschonung
ermöglicht wird. Eine Schädigung durch ungewollten Verlust
oder Aufnahme von CO2 oder die Aufnahme von Sauerstoff aus dem
Vorspanngas wird vermieden und die Produktqualität bei
geringerem Energieverbrauch und CO2-Ausstoß wesentlich
verbessert.
1
Füllstation
2
Füllventil
3
Zufuhrleitung
4
Keg
5
Druckerhöhungspumpe
6
Frequenzumrichter
7
Druckaufnehmer
8
Leitungsabschnitt
9
Steigrohr
10
Rückgasleitung
11
Überströmventil
12
Rückgasauslaß
13
Vorspannleitung
14
Ventil
15
Ringspalt
20
Füllstation
21
Druckerhöhungseinheit
22
Druckreduzierventil
Claims (12)
1. Verfahren zum Füllen von Gebinden (4), insbesondere Kegs,
mit Flüssigkeiten, in denen wenigstens ein Gas gelöst ist,
wobei das Gebinde (4) vor dem Einfüllen der Flüssigkeit mit
einem Vorspanngas vorgespannt wird, dann dem Gebinde (4) über
ein an eine Zufuhrleitung (3, 8) angeschlossenes Füllventil
(2) einer Füllstation (1, 20) Flüssigkeit zugeführt und
während des Füllvorgangs das im Gebinde (4) enthaltene
Vorspanngas abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das
Vorspanngas im Gebinde (4) lediglich auf einen etwa dem
Sättigungsdruck eines der in der abgefüllten Flüssigkeit
gelösten Gase, insbesondere CO2 oder N2, entsprechenden
Partialdruck vorgespannt wird, der unterhalb des maximalen in
dem Zufuhrleitungsabschnitt (8) unmittelbar vor dem Füllventil
(2) anliegenden Produktdruckes liegt, und dass der zur
Befüllung aufzubringende Differenzdruckzwischen Produktzufuhr
und Gebindeinnerem über eine Druckregelungseinrichtung (5, 22)
für jede Füllstation (1, 20) regelbar aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Produktzufuhr zu der Füllstation (1) durch die Zu
fuhrleitung (3) vor der Druckregelungseinrichtung (5, 22) mit
einem Druck erfolgt, der etwa bei oder leicht unter dem
Vorspanndruck in dem Gebinde (4) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Produktzufuhr zu der Füllstation (20) durch die Zu
fuhrleitung (3) vor der Druckregelungseinrichtung (5, 22) mit
einem Druck erfolgt, der höher ist als der Vorspanndruck im
Gebinde (4).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das in dem Gebinde (4) vorgesehene
Vorspanngas durch das einströmende Produkt aus dem Gebinde (4)
herausgedrückt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Vorspanndruck in dem Gebinde (4) so
eingestellt wird, daß er etwa dem Sättigungsdruck des gelösten
Gases in dem gefüllten Gebinde (4) entspricht.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Füllstation (1, 20) mit einer
Zufuhrleitung (3, 8), über die in ein auf der Füllstation (1,
20) vorgesehenes Gebinde (4) einzufüllende Produktflüssigkeit
zugeführt wird, und mit einer Rückgasleitung (10), über die
aus dem Gebinde (4) entweichendes Vorspanngas abgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Füllstation (1, 20) eine
Druckregelungseinrichtung (5, 22) zur Festlegung des Füll
druckes in der Zufuhrleitung (8) der Füllstation (1, 20)
vorgesehen ist und dass der Druckregelungseinrichtung (5, 22)
ein Druckaufnehmer (7) zur Feststellung des Produktdruckes in
der Zufuhrleitung (8) der Füllstation (1, 20) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckregelungseinrichtung eine Druckerhöhungseinheit (5)
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckerhöhungseinheit eine vorzugsweise frequenzgeregelte
Pumpe (5) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Zufuhrleitung (3) eine zentrale Druckerhöhungseinheit
(21) vorgesehen und jeder Füllstation (20) eine Druckreduzier
einheit (22) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckreduziereinheit ein vorzugsweise regelbares Druck
reduzierventil (22) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, dass parallel zu der Druckreduziereinheit (22)
Druckstoßkompensatoren vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Rückgasleitung (10) ein Über
strömventil (11) vorgesehen ist, über das das Rückgas
abgeführt wird.
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