DE19911517A1

DE19911517A1 - Getränkeabfüllmaschine mit Gehäuse

Info

Publication number: DE19911517A1
Application number: DE1999111517
Authority: DE
Inventors: Manfred Mette
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-28

Abstract

Eine Maschine zum Abfüllen von Getränken in Behälter, mit karusselartig umlaufenden Füllstellen und Behälterzu- und -abführeinrichtungen, und mit einem wenigstens alle Füllstellen umschließenden stationären Füllgehäuse, dessen Innenraum über eine Beaufschlagungseinrichtung mit einer Sonderatmosphäre beaufschlagt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungseinrichtung als Vakuumpumpe ausgebildet ist und Daß die Behälterzu- und -abführeinrichtungen kontinuierlich fördernde Behälterschleusen aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Derartige rotierende Maschinen zum Abfüllen von Getränken, im folgenden kurz als Füllmaschinen bezeichnet, behandeln geeignete Behälter wie Glasflaschen, Kunststoffflaschen, Blechdosen und dergleichen in in der Regel einspurigem Behälterstrom kontinuierlich umlaufend und erlauben bei geeignet großer Zahl von Füllstellen eine sehr hohe Fülleistung. Je nach Konstruktion können Getränke aller Art, also insbesondere auch CO₂-freie Getränke oder bei Ausbildung zur Druckfüllung auch CO₂-haltige Getränke, gefüllt werden.

Die heute bei diesen Füllmaschinen im wesentlichen bestehenden Probleme sind zum einen die sauerstoffarme Abfüllung und zum anderen die sterile Abfüllung insbesondere bei süßen CO₂-freien Getränken.

Um sauerstoffarm zu füllen, muß zunächst die im leeren Behälter befindliche Luft entfernt werden. Luftzutritt während des Füllens muß vermieden werden. Nach abgeschlossenem Füllvorgang, wenn ein noch offener Behälter zur Verschließmaschine transportiert wird, muß das Eindringen von Luft in den flüssigkeitsfreien Kopfraum des Behälters verhindert werden.

Um steril zu füllen, muß vor und während des Füllens der Zutritt von Keimen verhindert werden, ebenso wie auch nach dem Füllen bis zum endgültigen Verschließen des Behälters. Dabei ist auch dafür Sorge zu tragen, daß die am Füllvorgang beteiligten Füllerteile und deren Umgebung keimfrei gehalten werden.

Es ist zu diesen Zwecken bekannt, gattungsgemäße Füllmaschinen in einem Gehäuse unter leichtem Überdruck mit steriler Luft zu betreiben. Damit läßt sich das Sterilproblem lösen, nicht jedoch das Sauerstoffproblem.

Bekannte Füller in Sonderbauweise sind mit Füllstellen ausgerüstet, an denen die Behälter vor dem Füllen vorevakuiert werden und während des Füllens abgedichtet gehalten bleiben. Hiermit läßt sich die Luft aus den Behältern entfernen und der Füllvorgang sauerstoffarm durchführen. Nach beendetem Füllvorgang kann dabei jedoch immer noch Luft in den Kopfraum eindringen.

Ferner sind nicht gattungsgemäße Füllmaschinen bekannt, die an den Füllstellen einzelne Umschließungsgehäuse vorsehen, in denen mit einer Sonderatmosphäre sterilisiert und sauerstoffarm gearbeitet werden kann. Auch hierbei bleibt jedoch das Problem des offenen Kopfraumes bis zum Verschließen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Füllmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei einfacher Konstruktion der Füllmaschine sauerstoffarm und steril gefüllt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß laufen die Füllstellen der Füllmaschine in dem evakuierten Innenraum des Füllergehäuses. Hier werden auch weichwandige Behälter problemfrei vor Beginn des Füllvorganges evakuiert. Auch nach Beendigung des Füllvorganges bleibt der füllgutfreie Kopfraum der Behälter durch das Vakuum sauerstoffgeschützt. Da Luftzutritt zu den Behältern vor und während des Füllvorganges und auch danach völlig vermieden wird, wird nicht nur extrem sauerstoffarm gefüllt, sondern auch ohne jede Gefahr der Verkeimung. Die Keimfreiheit wird auch dadurch verbessert, daß die mit Getränk in Berührung kommenden offenen Teile der Füllmaschine im Bereich der Füllstellen im Vakuum keimfrei bleiben.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hiernach ist in an sich üblicher Bauweise der Füllmaschine eine Verschließmaschine rotierender Bauart synchronlaufend nachgeschaltet mit den bekannten Leistungsvorteilen dieser Bauweise. Erfindungsgemäß weist diese Verschließmaschine ein eigenes Verschließergehäuse auf, in dem eine Sonderatmosphäre vorgelegt wird.

Dabei kann es sich um eine sterile Inertgasatmosphäre mit leichtem Überdruck handeln. Die beiden Gehäuse des Verschließers und des Füllers sind dann vorzugsweise über eine Schleuse verbunden, z. B. die Schleuse in der Abführeinrichtung der Füllmaschine. Alternativ sind nach Anspruch 3 die Innenräume der beiden Gehäuse der Füllmaschine und der Verschließmaschine miteinander verbunden, so daß in beiden dasselbe Vakuum des Innenraumes des Füllergehäuses herrscht. Dies hat zum einen den Vorteil, daß eine Schleuse zwischen den beiden Gehäusen entfallen kann. Diese können mit einem offenen Tunnel verbunden sein. Die beiden Gehäuse können auch in Form eines großen, beide Maschinen umschließenden Gehäuse ausgebildet sein. Die gefüllten Behälter verbleiben im Vakuum bis zum Verschließen und verlassen erst dann das Vakuum durch die Ausgabeschleuse des Verschließergehäuses, die dann auch die Schleuse der Abführeinrichtung der Füllmaschine darstellt.

Werden mit der letztgenannten Ausführungsvariante weichwandige Behälter mit CO₂-freier Füllung im Vakuum verschlossen, so besteht die Gefahr, daß nach Ausschleusen der verschlossenen Behälter der Unterdruck in dem Kopfraum den weichwandigen Behälter deformiert. Um dies zu vermeiden, sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Die Injektionseinrichtung bringt vor dem Verschließen in jeden Behälter eine Dosis eines Inertgas produzierenden Mediums. Nach dem Verschließen produziert das Medium Inertgas unter Druckaufbau, so daß der weichwandige Behälter auch unter Atmosphärendruck ausreichenden Innendruck aufbaut, um stabil zu bleiben. Als Mediumdosis kann z. B. ein Tropfen Flüssigstickstoff, eine Tablette gefrorenes CO₂ oder auch eine auf geeignetem Wege chemisch gaserzeugende Tablette verwendet werden.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Zellenradschleusen sind von rotierender Bauart und eignen sich dazu, wie herkömmliche Transportsterne in den Behältertransportweg integriert zu werden, so daß sich eine einfache mechanische Konstruktion weitgehend üblicher Bauweise ergibt.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 6 vorgesehen. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß der Füllmaschine die Behälter steril zugeführt werden, um steril abfüllen zu können.

Vorteilhaft sind dabei die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Wenn im Vakuum sterilisiert wird, wird Bekeimung durch Umgebungsluft während oder nach dem Sterilisiervorgang wirkungsvoll vermieden. Außerdem ermöglicht diese Ausbildung eine Integration der Sterilisiermaschine mit der ebenfalls im Vakuum arbeitenden Füllmaschine.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer einzigen Figur stark schematisiert in Draufsicht auf eine Füll- und Verschließmaschine dargestellt.

Die in Draufsicht dargestellte Anlage erhält Behälter 1, z. B. Blechdosen, Glasflaschen, PET-Flaschen oder dergleichen über ein Transportband 2 in Pfeilrichtung. Die Behälter 1 werden mit der üblichen Schnecke 3 auf Teilung gebracht und einem in Pfeilrichtung umlaufenden Schleusenrad 4 mit Taschen 5 übergeben, welches die Behälter auf Füllstellen 6 einer in Pfeilrichtung karusselartig umlaufenden Füllmaschine 7 übergibt. Die Füllmaschine 7 kann von ansonsten bekannter Bauweise sein.

Ein weiteres, identisch mit dem Schleusenrad 4 ausgebildetes Schleusenrad 8, das in Pfeilrichtung umläuft, übernimmt fertig gefüllte Behälter von der Füllmaschine 7 und übergibt sie auf eine rotierend umlaufende Verschließmaschine 9 mit karussellartig umlaufenden Verschließstellen 10, die in bekannter Bauweise mit Verschließaggregaten ausgerüstet sind, um, entsprechend den jeweiligen Anforderungen, die Behälter zu verschließen, beispielsweise zu verschrauben oder mit Kronkorken zu versehen.

Es ist ein weiteres Schleusenrad 11 vorgesehen, das wiederum identisch mit den Schleusenrädern 4 und 8 ausgebildet sein kann. Das Schleusenrad 11 übernimmt die verschlossenen Behälter von der Verschließmaschine 9 und übergibt sie auf ein abführendes Transportband 12. Die Füllmaschine 7 ist, wie dargestellt, in einem Füllergehäuse 13 angeordnet, welches die Füllmaschine 7 umschließt und nach oben (nicht dargestellt) sowie nach unten zu einem druckdichten Gehäuse komplettiert ist. Aus Stabilitätsgründen ist dieses Gehäuse vorzugsweise, wie dargestellt, zylindrisch ausgebildet. Der nicht dargestellte Deckel kann vorzugsweise in Form eines Klöpperbodens ausgebildet sein.

Die Schleusenräder 4 und 8 dienen als Behälterzu- und -abführeinrichtungen, welche aus dem Innenraum des Füllergehäuses 13 Transportverbindungen nach außen herstellen. Zu diesem Zweck sind sie, wie in der Figur dargestellt, jeweils in einem Schleusengehäuse 14 angeordnet, das oben, unten und seitlich die Schleusenräder 4 bzw. 8 mit Spaltdichtung, vorzugsweise Labyrinthdichtung abgedichtet umschließt und Öffnungen nur nach innen und nach außen aufweist. Die Schleusenräder 4, 8 arbeiten somit mit ihren Taschen 5 als Zellenradschleusen, die ein kontinuierliches Durchschleusen der Behälter durch die Wand des Füllergehäuses 13 ermöglichen, ohne zu große Gasmengen mitzutransportieren und durchzulassen.

Wie die Figur zeigt, besitzt auch die Verschließmaschine 9 ihr eigenes Verschließgehäuse 15, das entsprechend wie das Füllergehäuse 13 aufgebaut ist. Es schließt an die Schleuse des die Übergabe von der Füllmaschine 7 auf die Verschließmaschine 9 besorgenden Schleusenrades 8 an und weist eine weitere Schleuse entsprechender Bauweise auf mit dem Schleusenrad 11, das als Ausgabeschleuse arbeitet.

Der Innenraum des Füllergehäuses 13 wird über eine Vakuumpumpe 16 dauernd evakuiert. Die Vakuumpumpe 16 kann als Wasserringpumpe ausgebildet sein.

Das Verschließergehäuse 15 ist über eine Leitung 17 an eine Einrichtung 18 angeschlossen, mit der der Raum, in dem die Verschließmaschine 9 arbeitet, unter Sonderatmosphäre gehalten werden kann. Beispielsweise kann die Einrichtung 18 Inertgas unter Überdruck zuführen.

In bevorzugter Ausführungsform wird die Einrichtung 18 und die Leitung 17 weggelassen. Die Verbindungsschleuse zum Füllergehäuse 13 wird offen durchgängig gestaltet, so daß die beiden Innenräume miteinander verbunden sind. Dann herrscht auch im Verschließergehäuse 15 das von der Vakuumpumpe 16 erzeugte Vakuum. Die Abdichtung nach draußen erfolgt mit der Ausgabeschleuse mit dem Schleusenrad 11. In diesem Fall können die Gehäuse 13 und 15 zu einem einheitlich geformten, die beiden Maschinen 7 und 9 umschließenden Gehäuse gestaltet sein.

Wie bereits erwähnt, kann die Füllmaschine 7 von üblicher Bauweise sein. Sie kann z. B. als komplette Füllmaschine mit üblichen Füllorganen an den Füllstellen 6 ausgebildet sein, welche von einem gemeinsamen Ringkessel mit Füllgut versorgt werden. Dieser kann im Füllergehäuse 13 angeordnet sein, wobei die üblichen zentralen Zufuhrleitungen mit Drehdurchführungen von außen durch das Füllergehäuse 13 verlegt sind.

Gelangen leere Behälter 1, die vorzugsweise steril zugeführt werden, über das Schleusenrad 4 in das Innere des Füllergehäuses 13, so werden sie sofort evakuiert und werden dann auf den Füllplätzen 6 gefüllt. Sie können dabei an den nicht dargestellten Füllorganen der Füllmaschine 7 abgedichtet sein, was insbesondere beim Füllen CO₂-haltiger Getränke erforderlich ist. CO₂-freie Getränke können auch ohne Abdichtung gefüllt werden.

Werden CO₂-freie, also druckgasfreie Getränke in weichwandige Behälter 1 gefüllt, beispielsweise in PET-Flaschen oder dünnwandige Blechdosen, und liegt die besprochene, vorzugsweise verwendete Ausführungsform vor, bei der auch der Raum um die Verschließmaschine 9 unter Vakuum steht, so ist eine Injektionseinrichtung 19 vorgesehen, die über eine Leitung 20 an der Verschließmaschine 9 kurz vor Beginn des Verschließvorganges in den Kopfraum der gefüllten Behälter 1 je eine Dosis eines Inertgas produzierenden Mediums gibt. Es kann sich dabei, wie in der Einleitung erwähnt, beispielsweise um einen Tropfen Flüssigstickstoff handeln. Der Behälter wird danach sofort verschlossen. Der Tropfen Flüssigstickstoff verdampft anschließend und baut in dem Behälter Druck auf. Wird der Behälter anschließend mit dem Schleusenrad 11 in die Atmosphäre ausgeschleust, so steht der verschlossene Behälter unter Innendruck und nicht, was ohne diese Dosisbeigabe der Fall wäre, unter Vakuum. Es wird also durch diese Dosisbeigabe verhindert, daß der ausgeschleuste Behälter durch den Atmosphärendruck eingebeult wird.

Wie bereits erwähnt, werden die Behälter 1 der Füllmaschine 7 bevorzugt nach Entkeimung bzw. Sterilisation zugeführt. Dies ist in der Figur schematisch dargestellt.

Es ist stark schematisiert eine Sterilisiermaschine 25 dargestellt mit einer Eingangsschleuse 26 und einer Ausgangsschleuse 27. Die Sterilisiermaschine 25 mit den Schleusen 26 und 27 wird, wie dargestellt, von dem zur Füllmaschine 7 laufenden Transportband 2 durchlaufen. Die Sterilisiermaschine 25 ist von einem Gehäuse umschlossen, dessen Innenraum über eine Vakuumpumpe 28 evakuiert wird.

Die dargestellte Ausführungsform der Sterilisiermaschine 25 ist stark vereinfacht und dient nur Erläuterungszwecken. In tatsächlicher Ausführungsform könnte die Sterilisiermaschine z. B. als karusellartig umlaufende Behandlungsmaschine mit einer Vielzahl von Behandlungsplätzen ausgebildet sein. Sie könnte dann beispielsweise über das Schleusenrad 4 als Zwischenstern unmittelbar an die Füllmaschine 7 gekoppelt sein, wobei die von dem Schleusenrad 4 gebildete Schleuse 4, 14 als Zwischenschleuse zwischen dem Sterilisiermaschinengehäuse 25 und dem Füllmaschinengehäuse 13 dient. Da beide Gehäuse evakuiert sind, könnten sie auch ohne Schleuse unmittelbar mit Gasverbindung aneinander geschlossen sein oder als beide Maschinen umschließendes Gesamtgehäuse ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform, bei der auch die Verschließmaschine 9 im Vakuum arbeitet, könnten alle drei Maschinen in einem gemeinsamen evakuierten Gehäuse arbeiten.

In der Sterilisiermaschine 25 kann im Vakuum auf beliebige, geeignete Weise sterilisiert werden, beispielsweise mittels Niederdruckplasma oder auch auf chemische Weise beispielsweise durch Aussprühen der Behälter mit H₂O₂, das nach Einwirken im Vakuum verdampft.

Claims

1. Maschine (7) zum Abfüllen von Getränken in Behälter (1), mit karussellartig umlaufenden Füllstellen (6) und Behälterzu- (2, 4) und -abführeinrichtungen (8, 9, 11, 12), und mit einem wenigstens alle Füllstellen umschließenden stationären Füllergehäuse (13), dessen Innenraum über eine Beaufschlagungseinrichtung (16) mit einer Sonderatmosphäre beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungseinrichtung als Vakuumpumpe (16) ausgebildet ist und daß die Behälterzu- und -abführeinrichtungen kontinuierlich fördernde Behälterschleusen (4, 14; 8, 14) aufweisen.

2. Maschine nach Anspruch 1 mit synchronlaufender, nachgeschalteter Verschließmaschine (9) mit karusselartig umlaufenden Verschließstellen (10) und einer Abgabeeinrichtung (11, 12), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Verschließstellen (10) von einem stationären, mit Sonderatmosphäre beaufschlagbaren Verschließergehäuse (15) umschlossen sind, das eine kontinuierlich fördernde Ausgabeschleuse (11, 14) aufweist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume der beiden Gehäuse (13, 15) gasdurchgängig verbunden sind.

4. Maschine nach Anspruch 3 zum Füllen CO₂-freier Getränke in weichwandige Behälter (1), dadurch gekennzeichnet, daß eine Injektionseinrichtung (19, 20) vorgesehen ist, die unmittelbar vor dem Verschließen in jeden Behälter (1) ein Inertgas produzierendes Medium dosiert.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusen als Zellenradschleusen (4, 14; 8, 14; 11, 14) ausgebildet sind.

6. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Behälterzuführeinrichtung (2, 4) eine die Behälter (1) sterilisierende Maschine (25) vorgeschaltet ist.

7. Maschine nach Anspruch 6, mit einem umschließenden Sterilisiermaschinengehäuse, dessen Innenraum über eine Beaufschlagungseinrichtung mit steriler Sonderatmosphäre beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungseinrichtung als Vakuumpumpe (28) ausgebildet ist und das Sterilisiermaschinengehäuse (25) eine Eingangsschleuse (26) und eine Ausgangsschleuse (27) aufweist.