DE3742434C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung wird angewendet zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen oder dgl. und betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 dadurch ungleichmäßig beendet, und es entsteht deshalb eine große Streuung des Füllniveaus in den Flaschen.

Weiterhin ist ein Füllverfahren für schwach schäumende, luftempfindliche Flüssigkeiten bekannt, bei der die Flaschen randvoll gefüllt und dann unter die Verschließeinrichtung transportiert werden, wo CO₂ unter hohem Druck gegen das Verschließelement geblasen wird (DE-AS 19 10 548). Durch das vom Verschließelement bzw. vom davor sitzenden Kronenkorken reflektierten 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 Flüssigkeitsverluste entstehen.

Bekannt ist es auch aus einem gattungsähnlichen Ventilmechanismus für Flaschenfüller (US-PS 32 09 794), Inertgas in dosierter Menge bei geschlossenem Rückgasventil einzuleiten. Diese Einleitung erfolgt jedoch zeitabhängig, wodurch der Nachteil entsteht, daß bei leistungsabhängigen unterschiedlichen Drehzahlen von Füllmaschinen auch unterschiedliche Mengen an Inertgas eingeleitet werden und dadurch wiederum unterschiedliche Füllhöhen entstehen bzw., um genaue Füllhöhen zu erreichen, eine aufwendige Steuerung notwendig ist.

Des weiteren ist ein gattungsgemäßes Verfahren (DE-OS 34 39 736) zum Abfüllen einer Flüssigkeit in Flaschen bekannt, bei dem nach einer Evakuierung und einem Vorspannen bis zu einem Druck von 3,3 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 Druckausgleich läuft die Flüssigkeit infolge der Höhendifferenz zwischen 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 Bierspiegel 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 die ohne Gassperre ausgeführte Flüssigkeitsleitung nach oben in den Druckbehälter strömen kann, so daß die Flasche am Ende überfüllt oder sogar randvoll 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 unterschiedlicher Durchsatz der Füllmaschine erhöhen den spezifischen CO₂-Verbrauch. Die Einhaltung des notwendigen Differenzdruckes zwischen CO₂-Quelle und Ringkessel erfordert große CO₂-Verluste und eine aufwendige Druckregelung.

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

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

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 definierte Korrektur der Füllmenge in der Flasche erfolgt. Durch die dosierte 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 Ausführungsbeispieles erläutert werden.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Arbeitsprozesses.

Zur Realisierung des Arbeitsprozesses zum Abfüllen von Flüssigkeiten 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 entnommen. Am Ringkessel 3 sind Füllventile angeordnet, die u. a. eine Zentrierglocke 8 besitzen, an die die Flaschen 2 durch die Aufwärtsbewegung des Hubzylinders 9 gasdicht angepreßt werden. Jedes Füllventil steht mit dem Ringkessel 3 über einen Flüssigkeitskanal 10 mit Flüssigkeitsventil 11 und mit einem Spann- bzw. Rückgaskanal 12 mit Spann- bzw. Rückgasventil 13 in Verbindung. Das Füllventil besitzt einen Flüssigkeitsauflauf 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 Vakuumventil 17 mit einer mit einer Vakuumquelle 18 in Verbindung stehenden Vakuumringleitung 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 Dreiwegeventil 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 Inertgasvorspannung, wobei als Inertgas CO₂ verwendet wird. Bei diesem Abfüllverfahren 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 Ringkessel 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 Ringkessel 3 ist, eingeleitet. Dabei ist der Rückgaskanal 12 gesperrt und die CO₂-Quelle 6 geschlossen. Die dosierte Menge beträgt in Abhängigkeit von 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 zusammengedrückt. Nunmehr wird der Rückgaskanal 12 geöffnet und die Korrekturmenge, 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 12 durch Schließung des Rückgasventiles 13 geschlossen. Die verwendete dosierte Menge an CO₂ wird innerhalb einer CO₂-Dosierkammer 25 gebildet und durch ein Dreiwegeventil 24 gesteuert zugeführt. Gegenüber dem Dreiwegeventil 24 kann der Rückgaskanal 12 unverzögert oder verzögert geöffnet werden. Ist die CO₂-Menge zudosiert und das Dreiwegeventil 24 umgeschaltet, füllt sich die CO₂-Dosierkammer 25 wieder. Zur Druckerhöhung kann die CO₂-Zudosierung bei geschlossenem Rückgaskanal 12 mehrmalig erfolgen. Es ist aber auch möglich, die nochmalige Zudosierung bei geöffnetem Rückgaskanal 12 vorzunehmen. Das für den Korrekturvorgang verwendete CO₂-Gas geht nicht verloren, sondern dient im Ringkessel 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 Einleitung der dosierten CO₂-Menge verdrängte Korrekturmenge an Flüssigkeit 1 kann in den Ringkessel 3 oder auch in das Füllventiloberteil geleitet werden.

Claims (4)

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 evakuiert und anschließend mit Inertgas vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, dabei das Inertgas-Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel entweicht, woran sich das Entlasten und Abziehen anschließt, wobei nach dem Füllen in den unteren Füllventilbereich bei geschlossenem Rückgasventil Inertgas oberhalb der Füllöffnung des Füllventils mit einem um einen einstellbaren Differenzdruck höheren Druck als der Spanngasdruck im Ringkessel eingeleitet wird und die Korrekturmenge der Flüssigkeit durch den Rückgasweg zurück in den Ringkessel gedrängt und anschließend der Rückgasweg geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas bei geschlossenem Rückgasweg und bei geschlossener Inertgasquelle dosiert aus einer von der Inertgasquelle durch Dreiwegeventil abgesperrten Dosierkammer entnommen und anschließend das Rückgasventil zwangsgesteuert geöffnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückgasweg verzögert gegenüber dem Schalten des Dreiwegeventiles zur Verbindung Dosierkammer-Füllventilunterteil geöffnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, 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.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertgaszudosierung bei geschlossenem Rückgasweg mehrmalig erfolgt.