DE3108173C2

DE3108173C2 - Maschine zum aseptischen Abfüllen von Beuteln mit einer Flüssigkeit oder dergleichen

Info

Publication number: DE3108173C2
Application number: DE3108173A
Authority: DE
Inventors: Werner 5509 Thalfang Oettel
Original assignee: OETTEL HELGA 5509 THALFANG DE; Zewathener Systemverpackungen 6830 Schwetzingen De GmbH
Current assignee: OETTEL HELGA 5509 THALFANG DE; Zewathener Systemverpackungen 6830 Schwetzingen De GmbH
Priority date: 1981-03-04
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE3271504D1; DE3108173A1; EP0064138A1; EP0064138B1

Abstract

Maschine zum aseptischen Abfüllen von Beuteln mit einer Flüssigkeit od.dgl. Zur Steigerung der Keimfreiheit beim Abfüllorgan sind bei einer solchen Maschine in einer möglichst kleinen abgeschlossenen Kammer im wesentlichen lediglich eine zangenartig ausgebildete erste Einrichtung zum Öffnen und Verschließen des Beutels und eine ein Füllventil und eine aus starrem Material bestehende Zufuhrleitung aufweisende zweite Einrichtung zum Abfüllen des Beutels angeordnet. Die Kammer ist vorzugsweise als Zylinder ausgebildet, dessen Bodenplatte nach außen abfällt. Zur Anpassung der ersten Einrichtung an verschiedene Verschlußsysteme des Beutels kann die erste Einrichtung eine mit Hilfe von Längsschlitzen höhenverstellbare Zange zum Erfassen des Verschlußelementes und für jedes Verschlußsystem ein speziell angepaßtes, unabhängig von der Zange höhenverstellbares Zentrierwerkzeug für das Verschlußelement aufweisen.

Description

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Schieber (28) mit einer länglichen, in der Mitte erweiterten Öffnung (27), der einen die Öffnung des Beutels (7) bildenden und mit dem Beutel fest verbundenen Einfüllstutzen (3b, 46, 5b, 6b) aufnimmt und mit dessen Hilfe der Stutzen in die Abfüllposition und zurück in die Ausgangsposition verschiebbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum aseptischen Abfüllen von Beuteln mit einer Flüssigkeit oder dergleichen, mit einer weitgehend abgeschlossenen Kammer, in der sich eine erste zangenartig ausgebildete

Einrichtung zum öffnen und Verschließen des Beutels und einem ein Füllventil und eine aus starrem Material bestehende Zufuhrleitung aufweisende zweite Einrich tung zum Abfüllen des Beutels befindet, wobei die beiden Einrichtungen jeweils durch Drehung um eine

ίο Achse und/oder Verschieben längs dieser Achse über der in die Kammer ragenden Öffnung positionierbar sind.

Es besteht ein großes Bedürfnis in der Praxis, Flüssigkeiten aller Art, insbesondere z. B. Fruchtsäfte, in großen Kunststoffbeuteln mit einem Füllinhalt von z. B. 5 bis ca. 100 Litern abzufüllen und mit einem Umkarton zum Verbraucher zu transportieren. Wesentlich für den Erfolg dieses neuen Verpackungs- und Transportsystems ist insbesondere die keimfreie Abfüllung der Flüssigkeit, um eine lange Aufbewahrungsdauer der Flüssigkeit ohne Beeinträchtigung des Flüssigkeitszustandes zu erzielen. In diesem Zusammenhang wird erwähnt, daß beim Transport von Früchten aus südlichen !,ändern in nördliche Verbraucherländer ein großer Prozentsatz der Früchte verdirbt und nicht mehr zum Endverbraucher gelangt. Falls ein effektives Pressen der Früchte und Abfüllen der Säfte in den Anbauländern möglich ist, könnte eine erhebliche Steigerung der Lieferung einwandfreier Fruchtsäfte erzielt werden.

Aus der DE-OS 29 19 388 ist eine Vorrichtung zum aseptischen Abfüllen bekannt, die eine Zufuhrleitung aus starrem Material für die Flüssigkeit aufweist. Bei der DE-OS 29 19 388 wird im Rahmen des Abfüllvorganges der zur Abfüllung gelangende Beutel bewegt. Derartige Beutel weisen einen Füllinhalt bis ca. 100 Liter auf. Hieraus ergibt sich, daß die Kunststoffbeutel im gefüllten Zustand ein Gewicht von 100 kg aufweisen können. Es liegt auf der Hand, daß die Bewegung derart schwerer Kunststoffbeutel bei jedem Abfüllvorgang unzweckmäßig ist Auch ist aus der DE-OS 29 19 388 eine sterile Kammer bekannt, in der die Abfüllung erfolgt. Die Vorrichtung gemäß der DE-OS 29 19 388 benötigt jedoch eine Vielzahl von Aggregaten, die durch Durchbrüche in die sterile Kammer eingeführt werden.

Jeder Durchbruch beinhaltet jedoch die potentielle Gefahr, daß hierüber Keime in die sterile Kammer eindringen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

so daher darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Maschinen zu beseitigen, also eine konstruktiv einfach und kompakt aufgebaute, leicht dicht zu haltende und störungsfrei arbeitende Maschine der in Frage stehenden Art zu schaffen, mit welcher ein Höchstmaß an Keimfreiheit beim Abfüllvorgang erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Maschine gemäß dem

Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Abfüllmaschine geht von einer völlig neuen Konzeption aus, gemäß welcher der räumliche, gegen die Außenwelt abgeschlossene Bereich, in welchem der Abfüllvorgang stattfindet, möglichst klein gehalten wird und gemäß welcher in diesem kleinen abgeschlossenen Bereich nur die für den Abfüllvorgang unbedingt notwendigen Elemente angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Konzeption ermöglicht zudem eine Reduzierung auf einen einzigen Durchbruch in der aseptischen Kammer

für Elemente, die für den Abfüllvorgang notwendig sind. Diese erfindungsgemäße Verbesserung wird dadurch erreicht, daß sowohl die Zuführleitung aus starrem Material, z. B. Stahl, als auch das Trageelement eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Di/rch die Verwendung von einem starren Material, z. B. Stahl, für die Zufuhrleitung wird in bekannter Weise der negative Einfluß von biegsamen, z. B. aus Gummi bestehenden Leitungen auf die Keimfreiheit der Kammer eliminiert. Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Zufuhrleitung ist in den Ansprüchen 2 und 3 angeführt

Die Kammer ist in vorteilhafter Weise als Kreis-Zylinder ausgebildet, wodurch die Abdichtung der Kammer erleichtert und verbessert wird. Durch eine nach außen abfallende Bodenplatte, welche an ihrer tiefsten Stelle eine vorzugsweise mit einem taktweisen betätigbaren Magnetventil verschließbare Ablauföffnung aufweist, können die Desinfektionsmittel und fdurch diese abgetötete Keime in einfacher Weise aus ^er Kammer entfernt werden.

% Um die Keimfreiheit der erfindungsgemäßen Abfüllmaschine zu steigern, sind die Kammerboden gegenüber denjenigen Positionen, in welchen die erste und /zweite Einrichtung nicht über der Beutelöffnung ausgerichtet sind, Düsen zum Besprühen des Füllventils und des Verschlußelementes mit Desinfektionsmitteln (angeordnet Das Besprühen erfolgt hierbei vorzugsweise taktweise.

Um in einfacher Weise mögliche Höhendifferenzen des Verschlußsystems zwischen dem angelieferten Zustand des Beutels, in welchem das Verschlußelement gegebenenfalls nur locker auf den Einfüllstutzen aufgebracht ist und dem nach Einfüllen der Flüssigkeit fest verschlossenen Zustand auszugleichen, ist gemäß Anspruch 6 ein entfernbares Distanzstück in der Maschine angeordnet.

Gemäß Anspruch 7 ist für den Einführvorgang des Beutels in die Abfüllposition in vorteilhafter Weise ein Schieber mit einer länglichen, in der Mitte erweiterten Öffnung vorgesehen, der einen die öffnung des Beutels bildenden und mit dem Beutel fest verbundenen Einfüllstutzen aufnimmt und mit dessen Hilfe der Stutzen in die Abfüllposition und zurück in die Ausgangsposition verschiebbar ist.

Die Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung verdeutlicht. Darin zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Teils einer aseptischen Abfüllmaschine mit den erfindungsgemäßen Merkmalen,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht eines Teils der Abfüllmaschine nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer anderen Ausführungsform der Abfüllmaschine,

Fig.4a bis 4d Seitenansichten verschiedener Verschlußsysteme mit auseinandergezogenen Einfüllstutzen und Verschlußelementen.

In den F i g. 1 und 2 ist eine z. B. als Zylinder 10 ausgebildete, abgeschlossene Kammer 1 einer aseptischen Abfüllmaschine dargestellt, in welcher eine schematisch dargestellte Zange 2 zum Erfassen, Abziehen und Wiederverriegeln der in den F i g. 4a bis d dargestellten Verschlußelemente 3a, 4a, 5a und 6a mit den entsprechenden Einfüllstutzen 3b, 4b, 5b und 6b des vorzugsweise aus einer mehrschichtigen Kunststoffolie bestehenden Beutels 7 und ein Füllventil 8 mit einer starren Zuführleitung 9 für die in den Beutel einzuführende Flüssigkeit angeordnet sind. Der Kolben (nicht gezeigt) des vorzugsweise pneumatisch betitig- -, baren Füllventils 8 weist eine mittige Bohrung am', an welche eine Evakuierungseinrichtung bzw. eine Gaszurühreinrichtung anschließbar ist. Die Flüssigkeitszufuhrleitung 9 besteht aus einem inneren Hohlzylinder 12, der auf einer vertikalen Achse 13 axial verschiebbar und

in drehbar geführt ist. In radialem Abstand von dem inneren Hohlzylinder 12 ist ein äußerer Hohlzylinder 14 angeordnet. Der ringförmige Zwischenraum zwischen den beiden Hohlzylindern ist oben durch einen Stopfen 15 abgedichtet. Im unteren Bereich ist der äußere

ι-, Hohlzylinder 14 innerhalb der Kammer 1 mehrmals abgekrümmt und mit dem Füllventil 8 verbunden. Im Bereich der ersten Krümmung 16 ist der äußere Hohlzylinder 14 im Bereich 17 mit dem inneren Hohlzylinder 12 verschweißt. Die Hohlzylinder 12 und ;14 bestehen aus einem starren Material, vorzugsweise aus Stahl.

Die Zange 2 und die Zufuhrleitung 9 einschließlich des Füllventils 8 sind an einer Platte 18 befestigt, die mittels einer Kolben-Zylinder-Anordnung 19 vertikal verstellbar und mittels einer Kolben-Zylinder-Anordnung 20 um die Achse 13 horizontal verschwenkbar ist.

. Der z. B. aus Glas bestehende Zylinder 10 der Kammer 1 ist am oberen Ende mit einer Deckplatte 11 unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 40 und am unteren Ende mit einer Bodenplatte 21 unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 41 dicht verschlossen. Die Bodenplatte 21 fällt nach außen ab. Vorzugsweise setzt sich die Bodenplatte 21 aus einem ebenen Teil im Bereich der Beuteleinführung und aus nach außen zur Zylinderwand abfallenden Schrägen zusammen. An der tiefsten Stelle der Bodenplatte 21, d. h. in unmittelbarer Nähe der Zylinderwand befindet sich an einer geeigneten Stelle längs des Umfangs eine Ablauföffnung 42, die z. B. mit einem taktv/eise betätigbaren Magnetventil (nicht gezeigt) verschlossen ist. Durch diese Ausbildung der Bodenplatte 21 wird sichergestellt, daß ein nicht abreißender Flüssigkeitsfilm des Desinfektionsmittels entsteht, d»r auch in die Kammer 1 eingetragene abgetötete Keime über die Ablauföffnung .gusschwemmt.

. Im Boden 21 der Kammer 1 sind Düsen 22, 23 angeordnet, die vorzugsweise taktweise mit Desinfektionslösung beaufschlagt werden, um den unteren Bereich des Füllventils 8 in dessen Ruheposition und die

so Verschlußelemente 3a. 4a, 5a und 6a in ihrer aus der Abfüilposition herausgeschwenkten Position zu besprühen.

Der äußere Hohlzylinder 14 weist einen Flansch 24 auf, der mit einem Anschlag 25 auf der Oberseite der Kammer 1 bei der vertikalen Bewegung der Platte 18 zum Verschließen des Beutels in Eingriff kommt. Da die Verschlußeiememe, z. B. die Verschiußeiemente 5a, 6a, im angelieferten leeren Zustand der Beutel 7 nur locker auf die Einfüllstutzen 5b. 6b aufgebracht sind und nach dem Abfüllvorgang tiefer und damit fest in die •Einfüllstutzen eingeführt werden, wird beim Verschließ- ■vprgang der Beutel em Distanzstück 26 zwischen den Flansch 24 und dem Anschlag 25 entfernt, um diese Höhendifferenz auszugleichen.

Die Arbeitsweise der Abfüllmaschine ist folgendermaßen:

Der Einfüllstutzen 3h 4b, 5b bzw. 6b mit dem entsprechenden Verschlußelement 3a, 4a, 5a bzw. 6a

wird manuell in den erweiterten Bereich 27 einer Öffnung eines schematisch in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Schiebers 28 eingeführt und durch horizontale Verschiebung des Schiebers 28 in die Abfüllposition gebracht, in welcher der Einfüllstutzen durch eine Halteeinrichtung (nicht gezeigt) gehalten wird. Das Programm für die weiteren Arbeitsvorgänge der Abfüllmaschine wird z. B. durch die Verschiebung dieses Schiebers 28 ausgelöst. Die Steuerung und Regelung dieser Arbeitsvorgänge kann z. B. elektrisch erfolgen.

Die Zange 2 erfaßt das Verschlußelement 3a, 4a, 5a bzw. 6a. Durch Betätigung der Kolben/Zylinder-Anordnung 18 wird die Platte 18 und damit die Zange 2 vertikal nach oben bewegt, wodurch das Verschlußelement 3a, 4a, 5a bzw. 6a vom Einfüllstutzen 3b, 4b, 5b bzw. 6b abgezogen wird. Anschließend wird die Platte 18 durch Betätigung der Kolben/Zylinder-Anordnung 20 horizontal verschwenkt, wodurch das Füllventil 18 in die Abfüllposition in axialer Ausrichtung mit dem Einfüllstutzen gebracht wird. Nunmehr wird die mit der mittigen Bohrung des Kolbens des Füllventils 8 in Verbindung stehende Evakuierungseinrichtung betätigt, um die Luft aus dem Beutel 7 zu entfernen. Nach Ablauf der Evakuierungszeit wird das Füllventil 8 geöffnet und der Beutel 7 mit der entsprechenden Flüssigkeit abgefüllt

Nach Einfüllen der durch einen Füllmengenzähler vorgegebenen Menge wird das Füllventil 8 geschlossen. Anschließend wird die Bohrung des Füllventilkolbens z.B. mit Stickstoff beaufschlagt, um verbleibende Hohlräume im Beutel mit Stickstoff zu füllen. Nach beendeter Stickstoffbegasung wird das Füllventil 8 vom Einfüllstutzen abgehoben und horizontal in seine Ruhestellung verschwenkt, wobei gleichzeitig das in der Zange 2 unter geringfügiger Verformung eingeklemmte Verschlußelement wieder axial mit dem entsprechenden Einfüllstutzen ausgerichtet und durch Absenken der Platte 18 fest mit dem Einfüllstutzen verriegelt wird. Abschließend wird der Schieber 28 in seine Ausgangspo-

sition zurückgezogen und der Einfüllstutzen mit dem fest verriegelten Verschlußelement durch die Öffnung 27 herausgeführt

Vor Arbeitsbeginn der Maschine werden sämtliche Teile und die Kammer 1 in bekannter Weise mit Desinfektionsmitteln gereinigt. Außerdem wird die Kammer 1 vorzugsweise mit Stickstoff mit einem

geringfügigen Überdruck begast, um ein Eindringen von Umgebungsluft zu vermeiden.

In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Abfüllmaschine dargestellt, die nicht den strengen Prinzipien der Keimfreiheit gemäß der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform folgt. So sind z. B, in der Kammer 30 auch Kolben/Zylinderanordnungen 31, 32 zur vertikalen Verstellung und horizontalen Verschwenkung der Platte 33 angeordnet. Die Verbesserung dieser Abfüllmaschine gegenüber den bekannten Abfüllmaschinen besteht in einer apparativ einfachen Anpassung ohne zeitaufwendige Einstellungsgänge an unterschiedliche Verschlußsysteme 3a, 3b; 4a, 4b; 5a, 5b bzw. 6a, 6b, wie sie in den F i g. 4a bis 4d dargestellt sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maschine zum aseptischen Abfüllen von Beuteln mit einer Flüssigkeit oder dergleichen, mit einer weitgehend abgeschlossenen Kammer, in der sich eine erste zangenartig ausgebildete Einrichtung zum öffnen und Verschließen des Beutels und eine ein¹ Füllventil und eine aus starrem Material bestehende Zufuhrleitung aufweisende zweite Einrichtung zum Abfüllen des Beutels befindet, wobei die beiden Einrichtungen jeweils durch Drehen um eine Achse und/oder Verschieben längs dieser Achse über der in die Kammer ragenden Öffnung des Beutels positionierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der starr positionierten Kammer (1) die erste Einrichtung (2) und die zweite Einrichtung (8,9) eine gemeinsame, im wesentlichen vertikale Drehachse

(13) besitzen und auf einem gemeinsamen Tn-gelemen; in gewissem Abstand zur Drehachse angeord-

r, net sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (9) einen Teil des Trageelements bildet und einen auf der vertikalen Drehachse (13) geführten inneren Hohlzylinder (12) und einen in radialem Abstand vom inneren Hohlzylinder angeordneten äußeren Hohlzylinder

(14) aufweist, der in der Kammer (1) in einem mehrere Krümmungen aufweisenden Verlauf mit dem Füllventil (8) verbunden ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlzylinder (14) in einer ersten Krümmung (16) mit dem inneren Hohlzylinder (12) verbunden ist, und der innere Hohlzylinder (12) über diesen Verbindungsbereich (17) hinaus längs der Drehachse (13) fortgeführt ist.

4. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) als Kreiszyünder (10) ausgebildet ist, und daß die Bodenplatte (21) der Kammer nach außen abfällt und an ihrer tiefsten Stelle eine Ablauföffnung (42) aufweist, die mit einem taktvveise betätigbaren Ventil verschlossen ist.

5. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kammerboden (21) gegenüber denjenigen Positionen, in welchen die ersten und zweiten Einrichtungen (2; 8, 9) nicht über der Beutelöffnung ausgerichtet sind, Düsen (22_; 23) zum Besprühen des Füllventils (8) und des Verschlußelements (3a, 4a 5a, 6a) mit einem Desinfektionsmittel angeordnet sind.

6. Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlzylinder (14) mit einem mit einen ortsfesten Anschlag (25) mit der vertikalen Verstellung in Eingriff kommenden Flansch (24) versehen ist, und daß zwischen dem Anschlag (25) und dem Flansch (24) ein entfernbares Distanzstück (26) positionierbar ist.