DE19920761C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen einer Flüssigkeit in Kunststoffflaschen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Kunststoffflaschen wird nach Beendigung des Flüssigkeitseinlaufs der Füllspiegel in der Flasche durch eine Verformung im Sinn einer Reduzierung des Flaschenvolumens erhöht, beispielsweise durch ein mechanisches Quetschen der Flasche. Durch diese gezielte Erhöhung des Füllspiegels wird schädlicher Luftsauerstoff aus der Flasche ausgetrieben bzw. das Eindringen von Luftsauerstoff vor und bei dem Verschließvorgang verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeit in Kunststoffflaschen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Beim Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Glasflaschen ist es unerlässlich, in den gefüllten und verschlossenen Flaschen einen flüssigkeitsfreien, gashaltigen Kopfraum vorzusehen. Dieser dient zum Ausgleich von Druckschwankungen und wirkt einem Bersten der Flasche bei erhöhtem Innendruck entgegen. Bei verschlossenen Kunststoffflaschen ist dieser flüssigkeitsfreie Kopfraum nicht unbedingt erforderlich, da hier durch eine gewisse Verformung des flexiblen Flaschenkörpers Druckerhöhungen aufgenommen werden können.

Eine weitere wesentliche Forderung beim Abfüllen insbesondere von sauerstoffemp­ findlichen Flüssigkeiten wie z. B. Bier in Flaschen, ist die Vermeidung von Sauerstoff­ einschlüssen. Hierzu sind bereits eine Reihe verschiedener Verfahren bekannt, wie z. B. Randvollfüllung der Flasche mit anschließender Flüssigkeitsverdrängung durch inertes Gas, Einspritzen von Stickstoff in die gefüllte Flasche kurz vor dem Verschlie­ ßen, gezieltes Auf- und Überschäumen durch Flüssigkeitseinspritzung in die Flasche zwischen Füllen und Verschließen usw. Diese bekannten Verfahren sind bisher über­ wiegend beim Befüllen von Glasflaschen im Einsatz, wären jedoch teilweise auch für die Befüllung von Kunststoffaschen, insbesondere PET-Flaschen, mit Bier geeignet. Sie sind jedoch relativ unwirtschaftlich aufgrund des hohen Verbrauchs an Inertgas, Stickstoff, Einspritzflüssigkeit usw. und ermöglichen nicht immer ein restloses Austrei­ ben des Luftsauerstoffs aus den gefüllten Flaschen.

Aus EP 0 775 072 B1 (DE 695 06 263 T2) ist es bekannt, bei einer Kunststoffflasche nach jeder verbrauchsabhängigen Entnahme das innere Volumen der Flasche an das Volumen der zurückbleibenden Flüssigkeitsmenge durch Längsverformen des ver­ formbar ausgebildeten Flaschenmantels anzupassen. Damit wird erreicht, den Luft­ raum oberhalb der Flüssigkeit trotz Verbrauchs gleich zu halten.

Aus DE 24 22 526 A1 ist ein Verfahren zur Behandlung von Kunststoffflaschen in ei­ ner Fülllinie bekannt, bei dem jede Flasche nach dem Verschließen zum Überprüfen der Dichtheit vorübergehend gequetscht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Befüllen von Kunststoffflaschen mit Flüssigkeiten auf besonders einfache und wirtschaftliche Weise Lufteinschlüsse in der gefüllten Flasche zu reduzieren oder bei Bedarf vollständig zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Die erfindungsgemäße Verkleinerung oder Eliminierung des Kopfraums zwischen Füllen und Verschließen einer Kunststoffflasche erfordert keinerlei Einspritzmedium und ist bei allen herkömmlichen Füllverfahren und für die verschiedensten Flüssigkeiten, schäumend oder nichtschäumend, still oder gashaltig, realisierbar. Die vorgenomme­ ne Reduzierung des Flaschenvolumens, z. B. durch Verformung der Kunststoffflasche, ist gering, insbesondere dann, wenn beim eigentlichen Füllvorgang die Flasche schon nahe bis zum Rand gefüllt worden ist, und wirkt sich daher nicht weiter störend aus. Dabei ist es wichtig, die Flasche unmittelbar nach oder während der dadurch bewirk­ ten Erhöhung des Füllspiegels zu verschließen. Bei gashaltigen Flüssigkeiten kann sich nach dem Verschließen aufgrund der Eigenelastizität der Kunststoffflasche die Verformung ganz oder teilweise zurückbilden. Der dabei entstehende flüssigkeitsfreie Gasraum ist dann ausschließlich mit dem aus der Flüssigkeit stammenden Gas, bei­ spielsweise CO2, gefüllt, d. h. absolut sauerstofffrei und somit nicht getränkeschädlich.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnun­ gen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Füll- und Verschließvorrichtung für Kunststoffflaschen mit verschiedenen Verfahrensschritten, die mit A bis E bezeichnet sind,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Quetschvorrichtung für Kunststoffflaschen nach Fig. 1.

Die Füll- und Verschließvorrichtung nach Fig. 1 und 2 ist zum Befüllen und Verschlie­ ßen von Einwegflaschen aus Kunststoff, z. B. PET, im Nachstehenden kurz Flaschen 1 genannt, mit einem sauerstoffempfindlichen Getränk in Form von Bier 2 eingerichtet. Sie weist eine aus den üblichen Komponenten wie Scharnierbandketten, Einteil­ schnecken, Transportsternen, Drehtischen usw. aufgebaute Fördereinrichtung 4 auf, welche die von einem nicht gezeigten Rinser kommenden, leeren Flaschen 1 der Füll- und Verschließvorrichtung zuführt, durch diese hindurch transportiert und schließlich die gefüllten und verschlossenen Flaschen 1 zu einer nicht gezeigten Verpackungsmaschine weiterleitet.

Die im gereinigten Zustand und aufrechter Position ankommende Flasche 1 ist zunächst mit Umgebungsluft angefüllt, die den normalen Sauerstoffanteil enthält (Verfahrensschritt A). Sie gelangt als erstes in eine Füllstation 5 von herkömmlicher Bauart, in der die Luft durch Spülen mit CO2-Gas zum großen Teil aus der Flasche 1 ausgetrieben wird dann unter überatmosphärischem Gegendruck Bier 2 - soweit fülltechnisch möglich und sinnvoll - bis kurz unter die Mündungsöffnung eingefüllt und schließlich das Flascheninnere wieder auf den normalen Atmosphärendruck entspannt wird (Verfahrensschritt B). Der sich hierbei einstellende Füllspiegel ist mit H1 bezeichnet. Je nach Art des Füllverfahrens und des Bieres kann der Füllspiegel auch mehr oder weniger mit Schaum bedeckt bzw. durch Schaum gebildet sein.

Die so gefüllten, aber noch unverschlossenen Flaschen 1 gelangen als nächstes in den Wirkungsbereich einer mechanischen Quetschvorrichtung 7, gebildet durch einen mit Greifzangen 8 bestückten Transportstern 9, wie er im Detail in der EP 726 216 A1 des Anmelders beschrieben ist. Nachdem eine Flasche 1 in eine geöffnete Greifzange 8 eingelaufen ist, wird diese durch ein Verdrehen des Steuernockens 10 zwangsweise geschlossen, wobei die an gegenüberliegenden Stellen des Flaschenrumpfs angreifenden starren Greifarme die Flasche 1 im mittleren Rumpfbereich um ein vorgegebenes Maß eindrücken bzw. oval verformen (Verfahrensschritt C). Die hierdurch entstehende Volumenverringerung der Flasche 1 ist so bemessen, dass der Füllspiegel genau bis zur offenen Flaschenmündung ansteigt. Diese Füllhöhe ist mit H2 bezeichnet; der Unterschied der Füllhöhe H1 und H2 ist mit DH gekennzeichnet.

Im gequetschten Zustand mit dem Füllspiegel H2 wird die Flasche 1 nun der Verschließstation 6 zugeführt, wo an der Flaschenmündung eine Schraubkappe 3, eine Twist-off®-Kappe, ein Kronenkorken oder dgl. gasdicht befestigt wird (Verfahrensschritt D). Dabei kann keinerlei Umgebungsluft in die Flasche eindringen, da diese, wie bereits gesagt, randvoll gefüllt ist. Durch ein leichtes Überschäumen kann dies noch begünstigt werden. Auch Schraubkappen oder dgl., die einen relativ großen Luftinhalt haben, können daher während des Aufbringens keinerlei Luft in die Flasche einschleppen. Werden Verschlusskappen verwendet, die etwas in die Flaschenmündung eindringen, so kann selbstverständlich der Füllspiegel auch etwas niedriger eingestellt werden.

Nach Beendigung des Verschließvorgangs, d. h. nachdem die entsprechende Schraubkappe 3 oder dgl. gasdicht und endgültig auf der Flasche 1 befestigt ist, wird das Quetschen der Flasche 1 beendet, indem durch ein entsprechendes Verdrehen des Steuernockens 10 die betreffende Greifzange 8 wieder geöffnet wird. Dabei bleibt der verformte Zustand der Flasche 1 zunächst noch bestehen, bis durch die elastische Rückstellkraft der aus Kunststoff bestehenden Flasche 1 in Verbindung mit einem Austreten von Kohlensäuregas aus dem Bier in der Flasche 1 diese ihre ursprüngliche Form wieder eingenommen hat (Verfahrensschritt E). Dabei entsteht ein flüssigkeitsfreier Kopfraum, der ausschließlich mit aus dem Bier 2 stammender Kohlensäure gefüllt ist. Es wird somit auf einfachste Weise ein Eindringen von Luft in die Flasche zwischen dem Füllen und Verschließen vermieden und dadurch eine gute Haltbarkeit und Geschmacksstabilität des abgefüllten Bieres 2 garantiert.

Die Greifzangen 8 der Quetscheinrichtung 7 können gleichzeitig den Transport der Flaschen 1 zur bzw. in der Verschließstation 6 bewerkstelligen. Bei mit einem Halskragen versehenen Kunststoffflaschen kann es auch zweckmäßig sein, diese mittels zusätzlicher Greifzangen während des Verschließens unmittelbar unterhalb des Halskragens zu erfassen und abzustützen. Ein Quetschen ist in diesem Bereich nicht erforderlich.

Anstelle der Greifzangen können auch andere Quetscheinrichtungen eingesetzt werden, wie z. B. paarweise angeordnete Quetschrollen, welche die Flaschen zwischen sich erfassen, oder ein Quetschriemen, der die Flaschen in die Taschen eines Transportsterns hineindrückt.

Insbesondere bei dünnwandigen Flaschen ist es anstelle des mechanischen Quetschens auch möglich, diese während des Abfüllens in der Füllstation 5 durch einen relativ hohen Gegendruck etwas aufzublasen oder aufzuweiten, wobei die Verringerung des Flaschenvolumens automatisch während des Absenkens des Gegendrucks auf den Atmosphärendruck aufgrund der elastischen Rückstellkraft der Flaschenwandung erfolgt. Hierbei kann durch ein Steuern des Drucks die Verringerung des Flaschenvolumens beeinflußt werden. Ein besonders exaktes Arbeiten ist möglich, wenn vor dem Quetschen bzw. Verformen die tatsächliche Füllhöhe in den Flaschen gemessen und dementsprechend der Quetsch- bzw. Verformungsvorgang variiert wird, so dass in jedem Falle sich die gewünschte End-Füllhöhe ergibt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Kunststoffflaschen in einer Füll- und Ver­ schließvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Flüssigkeits­ einlaufs der Füllspiegel in der Flasche durch eine Reduzierung des Flaschenvolumens erhöht wird, und dass die Flasche unmittelbar nach oder während der Erhöhung des Füllspiegels verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Flaschenvolumens durch eine Druckabsenkung im Flascheninneren oder eine Drucker­ höhung an der Flaschenaußenseite erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Flaschenvolumens durch mechanisches Quetschen der Flasche erfolgt.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flaschenvolumen reduziert wird, bis der Füllspiegel bis zur Mündungsöffnung der Flasche oder zumindest in deren Nähe ansteigt.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Flüssigkeitseinlaufs der Füllspiegel in der Flasche gemessen und das Flaschenvolumen in Abhängigkeit vom gemessenen Füllspiegel derart reduziert wird, dass sich der gewünschte erhöhte Füllspiegel einstellt.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllspiegel nach Beendigung des Flüssigkeitseinlaufs in der Flasche gemessen und das Flaschenvolumen derart reduziert wird, dass nach dem Verschließen der Fla­ sche kein flüssigkeitsfreier Kopfraum vorliegt, zumindest unmittelbar nach dem Ver­ schließvorgang.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen der Flasche durch gasdichtes Aufsetzen einer Bördelkappe oder einer Schraubkappe erfolgt.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Flaschenvolumens nach dem Verschließen wieder aufgeho­ ben und dabei in der verschlossenen Flasche mittels in der Flüssigkeit gelösten Gases ein flüssigkeitsfreier Kopfraum gebildet wird.

9. Füll- und Verschließvorrichtung für Kunststoffflaschen zur Durchführung des Verfah­ rens nach Anspruch 1 mit einer Füllstation (5) und einer Verschließstation (6), gekenn­ zeichnet durch eine mechanische Quetscheinrichtung (7) zur Reduzierung des Fla­ schenvolumens der in der Füllstation (5) gefüllten Flaschen zumindest bis zur Beendi­ gung des Verschließvorgangs in der Verschließstation (6).

10. Füll- und Verschließvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschvorrichtung (7) zumindest eine steuerbare Greifzange (8) aufweist, die an gegenüberliegenden Stellen des Flaschenrumpfes angreift und diesen um ein vorgege­ benes Maß zusammendrückt.

11. Füll- und Verschließvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschvorrichtung mindestens eine Quetschrolle oder einen Quetschriemen auf­ weist, die bzw. der an der Seite des Flaschenrumpfes angreift und diesen um ein vorge­ gebenes Maß eindrückt.