DE3742434A1 - Verfahren zum abfuellen von fluessigkeiten in flaschen - Google Patents

Description

Die Erfindung wird angewendet zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen oder dgl. und betrifft ein Verfahren, bei dem jede Flasche durch Anheben an eine Zentrierglocke eines Füllventiles gasdicht angepreßt, dann die Flasche evakuiert und anschließend mit Inertgas vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei das Inertgas-Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel entweicht, woran sich das Entlasten und Abziehen anschließt.

Allgemein bekannt ist es, den Füllvorgang beim Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen derart zu beenden, daß die in der Flasche aufsteigende Flüssigkeit die Öffnung für die Rückluft im Rückluftrohr verschließt, dadurch keine Rückluft mehr aus der Flasche in den Ringkessel entweichen kann und sich durch den Druckausgleich das Flüssigkeitsventil schließt.

Der Nachteil dieses Abfüllverfahrens ist, daß das Abfüllmedium, besonders dessen Neigung zur Schaumbildung, einen großen Einfluß auf die erreichte Füllgenauigkeit hat. Der Füllvorgang wird da­ durch ungleichmäßig beendet, und es entsteht deshalb eine große Streuung des Füllniveaus in den Flaschen.

Weiterhin ist ein Füllverfahren für schwach schäumende, luft­ empfindliche Flüssigkeiten bekannt, bei der die Flaschen randvoll gefüllt und dann unter die Verschließeinrichtung transportiert werden, wo CO₂ unter hohem Druck gegen das Verschließelement ge­ blasen wird (DE-AS 19 10 548). Durch das vom Verschließelement bzw. vom davor sitzenden Kronenkorken reflektierte CO₂ soll ein Teil der Flüssigkeit aus der Flaschenmündung verdrängt und durch CO₂ ersetzt werden. Mit diesem bekannten Verfahren ist kein exaktes Einhalten der Füllhöhe möglich. Auch kann die verdrängte Flüssigkeit nicht aufgefangen werden, so daß hohe Flüssigkeits­ verluste entstehen.

Des weiteren ist ein Füllvorgang für Flaschen bekannt, bei dem nach einer Evakuierung und einem Vorspannen bis zu einem Druck von 3,2 bar mit reinem CO₂ und Öffnen des Flüssigkeitsventiles und des Rückgasventiles der Füllvorgang beginnt. Dabei strömt als erstes ein kleiner Teil des Gases aus der Flasche über das Rückgasrohr und die Rückgasleitung in einen Ringkessel, bis auch in der Flasche ein Überdruck von 3 bar herrscht. Hierdurch wird verhindert, daß Gas aus dem Ringkessel in die Flasche strömt und dort möglicherweise die Luftkonzentration erhöht. Nach dem Druck­ ausgleich läuft die Flüssigkeit infolge der Höhendifferenz zwi­ schen dem Ringkessel und den Flaschen über die Flüssigkeitsleitung in die Flasche ein, wobei das Rückgas über das Rückgasrohr und die Rückgasleitung in den Ringkessel verdrängt wird. Wenn der Bier­ spiegel in der Flasche die Öffnung des Rückgasrohres erreicht hat, so kann durch dieses kein Gas mehr entweichen. Der Zulauf von Bier geht jedoch weiter, da das Gas nunmehr durch ohne Gassperre ausgeführte Flüssigkeitsleitung nach oben in den Druckbehälter strömen kann, so daß die Flasche am Ende überfüllt oder sogar rand­ voll gefüllt ist.

Nunmehr wird das Flüssigkeitsventil geschlossen, während das Rückgasventil weiter geöffnet bleibt. Zusätzlich wird das CO₂- Ventil erneut für eine kurze Zeitspanne geöffnet. Dabei strömt reines CO₂ mit einem Differenzdruck von 0,2 bar in die Flasche ein und verdrängt durch das Rückgasrohr und die Rückgasleitung soviel Bier aus der Flasche, bis der Flüssigkeitsspiegel auf Höhe der Öffnung des Rückgasrohres oder etwas darunter abgesunken ist. Nachteilig ist hierbei, daß durch das gleichzeitige Öffnen von CO₂-Quelle und Gasventil beim Korrekturvorgang ständig CO₂-Gas durch das Ventil strömt. Auch nach Beendigung der Füllkorrektur strömt in Abhängigkeit vom Differenzdruck ständig CO₂-Gas im Korrektursektor der Füllmaschine durch das Gasventil in den Ringkanal. Wechselnde Flüssigkeitskorrekturmengen oder unterschied­ licher Durchsatz der Füllmaschine erhöhen den spezifischen CO₂- Verbrauch. Die Einhaltung des notwendigen Differenzdruckes zwi­ schen CO₂-Quelle und Ringkessel erfordert große CO₂-Verluste und eine aufwendige Druckregelung.

Ziel der Erfindung ist es, Flüssigkeiten in konstanter Füllgut­ höhe in Flaschen zu füllen, wobei Überfüllungen und Füllgutver­ luste zu vermeiden sind und Inertgas sparsam verbraucht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllhöhenkorrektur nach dem Füllvorgang bei Überfüllung durchzuführen durch Einlei­ ten von Inertgas in die Flasche ohne Beeinträchtigung des Druck­ systems der Füllmaschine, bei sparsamsten Verbrauch an Inertgas und Reduzierung von Füllgutverlusten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Füllen in den unteren Füllventilbereich bei geschlossenem Rück­ gasventil und geschlossener Inertgasquelle eine dosierte Menge Inertgas mit einem um einen einstellbaren Differenzdruck höheren Druck als der Spanngasdruck im Ringkessel eingeleitet wird, der sich beim Füllen gebildete Schaum zusammengedrückt und nach Öff­ nen des Rückgasweges die Korrekturmenge der Flüssigkeit durch den Rückgasweg zurück in den Ringkessel gedrängt und anschließend der Rückgasweg geschlossen wird. Das Inertgas wird dabei dosiert aus einer Inertgas-Ringleitung mit Dreiwegeventil und einer Inertgas- Dosierkammer entnommen, wobei der Rückgasweg verzögert oder un­ verzögert gegenüber dem Schalten des Dreiwegeventiles zur Verbin­ dung Dosierkammer - Füllventilunterteil geöffnet wird. Dieser Vor­ gang kann in der Form wiederholt werden, daß nach dem Zudosieren des Inertgases bei geschlossenem Rückgasventil die Dosierkammer zwischenzeitlich erneut gefüllt wird und bei einem nochmaligen Öffnen des Dosierventiles erst der Rückgasweg geöffnet und die Korrekturmenge zurück geleitet wird. Die Inertgaszudosierung er­ folgt dabei mehrmalig bei geschlossenem Rückgasweg. Die Korrektur­ menge an Flüssigkeit wird in das Füllventiloberteil geleitet.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß durch erhöhten Druck im Kopfraum der Flasche und im unteren Teil des Füllventiles die Schaumbildung unterdrückt und damit eine definier­ te Korrektur der Füllmenge in der Flasche erfolgt. Durch die do­ sierte Zugabe von CO₂-Gas für den Korrekturvorgang ergibt sich ein geringer und den Betriebsverhältnissen unabhängiger CO₂- Verbrauch. Stillstand der Maschine oder Minderleistung ist nicht mit erhöhtem CO₂-Verbrauch verbunden.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbei­ spieles erläutert werden.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Arbeitsprozesses.

Zur Realisierung des Arbeitsprozesses zum Abfüllen von Flüssig­ keiten 1 in Flaschen 2 ist es Voraussetzung, daß ein Ringkessel 3 vorhanden ist, in dem sich die abzufüllende Flüssigkeit 1 und Spanngas 4 befinden. Die Flüssigkeit wird höhenabhängig zugeführt und das Spanngas 4 über ein Differenzdruckventil 5 von einer mit einer CO₂-Quelle 6 in Verbindung stehenden CO₂-Ringleitung 7 ent­ nommen. Am Ringkessel 3 sind Füllventile angeordnet, die u. a. eine Zentrierglocke 8 besitzen, an die die Flaschen 2 durch die Abwärtsbewegung des Hubzylinders 9 gasdicht angepreßt werden. Jedes Füllventil steht mit dem Ringkessel 3 über einen Flüssig­ keitskanal 10 mit Flüssigkeitsventil 11 und mit einem Spann- bzw. Rückgaskanal 12 mit Spann- bzw. Rückgasventil 13 in Verbindung. Das Füllventil besitzt einen Flüssigkeitsauslauf 14 und ein in die Flasche 2 ragendes Rückluftrohr 15, welches mit einer Öffnung zur Bestimmung der Füllhöhe versehen ist. Des weiteren sind Leitungen vorhanden, wobei die Leitung 16 das Füllventil über ein Vakuum­ ventil 17 mit einer mit einer Vakuumquelle 18 in Verbindung ste­ henden Vakuumringleit 19 verbindet. Die Leitung 20 verbindet das Füllventil über ein Entlastungsventil 21 mit der Atmosphäre. Weiterhin ist eine Leitung 22 vorhanden, die zwischen Füllventil und der CO₂-Ringleitung 7 angeordnet ist und in der sich ein weiteres Differenzdruckventil 23 und ein umschaltbares Dreiwege­ ventil 24 befinden. Dem Dreiwegeventil 24 ist eine Dosierkammer 25 zugeordnet. Das Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten 1 in Flaschen 2 oder dgl. basiert auf dem füllrohrlosen Abfüllsystem nach dem Einkammerprinzip mit Vorevakuierung und Inertgasvorspan­ nung, wobei als Inertgas CO₂ verwendet wird. Bei diesem Abfüllver­ fahren wird je eine Flasche 2 gasdicht an eine Zentrierglocke 8 angepreßt und durch Anschließen an eine Vakuumquelle 18 bis zu einem Druck von etwa 0,1 bar evakuiert. Anschließend wird die evakuierte Flasche 2 durch reines CO₂ oder durch Spanngas 4 aus dem Ringkessel 3 in Abhängigkeit vom CO₂-Gehalt des Getränkes von etwa 2,0 bis 4,0 bar vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel durch Öffnen des Flüssigkeitsventiles 11 gefüllt. Dabei entweicht das CO₂-Luftgemisch aus der Flasche 2 in den Ring­ kessel 3. Der Füllvorgang wird beendet, indem die Flüssigkeit 1 die Öffnung des Rückluftrohres 15 erreicht und demzufolge kein Rückgas mehr in den Ringkessel 3 strömen kann. Die Flaschen 2 werden dabei strömungstechnisch bedingt bis zu einer gewollten Füllhöhe gefüllt. Anschließend wird der Flüssigkeitskanal 10 durch das Flüssigkeitsventil 11 und der Rückgaskanal 12 durch das Rückgasventil 13 geschlossen.

Nunmehr wird in den unteren Füllventilbereich eine dosierte Menge CO₂ mit einem Druck, der höher als der Spanngasdruck im Ring­ kessel 3 ist, eingeleitet. Dabei ist der Rückgaskanal 12 gesperrt und die CO₂-Quelle 6 geschlossen. Die dosierte Menge beträgt in Abhängigkeit vom Füllgut und Flaschenform etwa 50 bis 100 g CO₂/hl Getränk und weist einen Druck von 1,0 bis 3,0 bar über dem Abfülldruck auf. Durch das Einleiten dieser dosierten Menge an CO₂ wird der sich beim Füllen gebildete Schaum zusammenge­ drückt. Nunmehr wird der Rückgaskanal 12 geöffnet und die Korrek­ turmenge, d. h. die Flüssigkeit, die sich über der Öffnung im Rückgasrohr 15 befindet, wird über den Rückgaskanal 12 in den Ringkessel 3 gedrängt. Anschließend wird der Rückgaskanal 22 durch Schließung des Rückgasventiles 13 geschlossen. Die verwendete dosierte Menge an CO₂ wird innerhalb einer CO₂-Dosierkammer 24 gebildet und durch ein Dreiwegeventil 23 gesteuert zugeführt. Gegenüber dem Dreiwegeventil 23 kann der Rückgaskanal 12 unver­ zögert oder verzögert geöffnet werden. Ist die CO₂-Menge zudo­ siert und das Dreiwegeventil 23 umgeschaltet, füllt sich die CO₂- Dosierkammer 24 wieder. Zur Druckerhöhung kann die CO₂-Zudosie­ rung bei geschlossenem Rückgaskanal 12 mehrmalig erfolgen. Es ist aber auch möglich, die nochmalige Zudosierung bei geöffnetem Rückgaskanal 12 vorzunehmen. Das für den Korrekturvorgang ver­ wendete CO₂-Gas geht nicht verloren, sondern dient im Ringkes­ sel 3 noch als Spülgas. Die CO₂-Spülmenge für den Ringkessel 3 zur Aufrechterhaltung niedriger Luftkonzentration in der Kesselatmosphäre kann deshalb um die beim Korrekturvorgang zugeführte CO₂-Menge reduziert werden. Die durch die Einlei­ tung der dosierten CO₂-Menge verdrängte Korrekturmenge an Flüssig­ keit 1 kann in den Ringkessel 3 oder auch in das Füllventilober­ teil geleitet werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen oder dgl., bei dem jede Flasche durch Anheben an eine Zentrierglocke eines Füllventiles gasdicht angepreßt, dann die Flasche eva­ kuiert und anschließend mit Inertgas vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei das Inertgas-Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel ent­ weicht, woran sich das Entlasten und Abziehen anschließt, da­ durch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen in den unteren Füll­ ventilbereich bei geschlossenem Rückgasventil und geschlossener Inertgasquelle eine dosierte Menge Inertgas oberhalb der Füll­ öffnung des Füllventiles mit einem um einen einstellbaren Diffe­ renzdruck höheren Druck als der Spanngasdruck im Ringkessel ein­ geleitet wird, der sich beim Füllen gebildete Schaum zusammenge­ drückt und nach Öffnen des Rückgasweges die Korrekturmenge der Flüssigkeit durch den Rückgasweg zurück in den Ringkessel ge­ drängt wird und anschließend der Rückgasweg geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas dosiert aus einer Inertgas-Ringleitung mit Dreiwege­ ventil und einer Inertgas-Dosierkammer entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgasweg verzögert oder unverzögert gegenüber dem Schal­ ten des Dreiwegeventiles zur Verbindung Dosierkammer-Füllven­ tilunterteil geöffnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zudosieren des Inertgases bei geschlossenem Rückgas­ ventil die Dosierkammer zwischenzeitlich erneut gefüllt wird und bei einem nochmaligen Öffnen des Dosierventiles erst der Rückgasweg geöffnet und die Korrekturmenge zurück geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgaszudosierung bei geschlossenem Rückgasweg mehrmalig erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Abfüllung von sauerstoffunempfindlichen Getränken anstatt Inertgas Druckluft verwendet wird.