DE3819349C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von gashaltigen Getränken in Flaschen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Bekannt ist allgemein beim Abfüllen von luftempfindlichen Flüssig­ keiten, daß die Flaschen vor dem Vorspannen vorevakuiert werden, d. h. es wird der größte Teil der Luft abgesaugt. Beim nachfol­ genden Vorspannen wird dann ein Gemisch aus Luft und CO₂ aus dem gemeinsamen Druckbehälter für die Flüssigkeit und Spanngas in die Flaschen eingeleitet. Durch das Vorevakuieren läßt sich der Luftanteil zwar auf ca. 10% reduzieren, dieser Anteil wird je­ doch beim Vorspannen wieder erhöht, da auch das Spanngas einen weiteren Luftanteil enthält. Auch durch Einleiten einer CO₂-Menge in den Druckbehälter, die einem Mehrfachen der aus den Flaschen verdrängten Gasmenge entspricht, läßt sich erfahrungsgemäß der Luftanteil im Spanngas nicht weiter als bis auf ca. 5% herab­ setzen, da das Spanngas fortlaufend durch das aus den Flaschen verdrängte Rückgas verunreinigt wird. Das Einlaufen der Flüssig­ keit in die Flasche erfolgt somit unter einer gewissen Sauer­ stoffeinwirkung, und nach dem Füllen auf die vorbestimmte Füll­ höhe verbleibt ein Gemisch aus Luft und CO₂ im Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Bei diesem bekannten Verfahren muß sich daher an den Füllvorgang unbedingt ein Überschäumen zwecks Ver­ drängen der schädlichen Luft aus der Flasche anschließen.

Diese Nachteile sollen durch ein Verfahren (DD 256 315 A1) beseitigt werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Evakuieren durch Einleiten einer dosierten Menge von Inertgas, vorzugsweise rei­ nes CO₂ oder CO₂-Ringkesselatmosphäre mit einem Luftgehalt bis 5%, in der Flasche ein genau definiertes Mischungsverhältnis im Unterdruckbereich zwischen der in der Flasche verbliebenen Luft und dem eingeleiteten Inertgas gebildet wird, dieses Inert­ gas-Luftgemisch nochmals evakuiert und dann die Flasche mit Gas aus dem Ringkessel vorgespannt und mit Flüssigkeit gefüllt wird.

Vorrichtungsgemäß ist bekannt, daß in die Leitung zwischen Inert­ gas-Ringleitung und Füllventil ein umschaltbares Dreiwegeventil zwischengeschaltet ist, dem eine Inertgas-Dosierkammer zugeord­ net ist. Weiterhin ist es bei dieser Vorrichtung auch möglich, daß zusätzlich eine Leitung zwischen Ringkessel und Füllventil mit umschaltbarem Dreiwegeventil angeordnet ist, dem eine Dosier­ kammer zugeordnet ist.

Der Vorteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß durch das Einleiten einer dosierten Menge von Inertgas ein sehr geringer Verbrauch an Inertgas vorhanden ist bei gleichzeitiger schonender und qualitätsgerechter Abfüllung.

Besonders ökonomisch soll das Verfahren dann gestaltet werden, wenn Spanngas des Ringkessels bzw. überschüssiges Spülgas zum dosierten Einleiten in die evakuierten Flaschen verwendet wird.

Trotz dieser Vorteile ist der Nachteil vorhanden, daß bei Verwen­ dung von reinem CO₂ ein zusätzlicher CO₂-Verbrauch entsteht. Bei Verwendung von CO₂-Ringkesselatmosphäre ist nachteilig, daß ein stetes Auffüllen von CO₂ notwendig ist, um die Ringkesselatmosphäre aufrechtzuerhalten, da das CO₂-Luftgemisch beim zweiten Eva­ kuieren in die Umgebung abgeblasen wird.

Bekannt ist auch ein gattungsgemäßes Verfahren (DE-OS 16 57 191) mit Vorrichtung zum Abfüllen von luftempfindlichen Getränken auf Einkammer-Gegendruckfüllmaschinen mit im Flüssigkeitsbehälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels stehendem inerten Druckgas, wobei in die angepreßten, mit Luft gefüllten Flaschen das im Flüssigkeitsbehälter stehende Druckgas eingeleitet und dieses zunächst zum Verdrängen der in den Flaschen eingeschlossenen Luft ins Freie und danach zum Spannen der Flaschen benutzt wird.

Dabei wird die aus der Flasche verdrängte Luft über einen kurzzeitig geöffneten, vorzugsweise über den zum Entlasten der gefüllten Flaschen dienenden Kanal ins Freie abgeleitet. Zur Realisierung der Ableitung der Luft ist ein Entlastungsventil vorhanden. Die Steuerung des Entlastungsventiles erfolgt durch mindestens zwei am Maschinengestell mit gegenseitigem Abstand befestigte Kurvenbahnen, die zum Ableiten der Luft aus der angepreßten Flasche sowie zum Entlasten der Flasche nach beendeter Füllung jeweils das Entlastungsventil kurzzeitig öffnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gashaltige Getränke in Flaschen oder dgl. zu füllen bei möglichst geringster Sauerstoff­ aufnahme durch die Flüssigkeit und bei sparsamstem Verbrauch an Inertgas.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe entsprechend den Kennzeichenteilen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß das wie bisher in die Atmosphäre abgeleitete Gas beim Entlastungs­ vorgang für die Inertgasdosierung genutzt wird. Damit ist ein zusätzlicher CO₂-Verbrauch für die Inertgasdosierung zwischen dem zweimaligen Evakuieren nicht mehr notwendig, d. h. CO₂ wird eingespart.

Vorrichtungsseitig ist vorteilhaft, daß lediglich im Gehäuse des Entlastungsventils eine Bohrung zwischen Entlastungsventil und Bohrung nach außen angebracht wird und dafür die Kammer innerhalb der CO₂-Leitung wegfällt.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispie­ les näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung.

Das Verfahren zum Abfüllen von gashaltigen Getränken in Flaschen oder dgl. basiert auf dem füllrohrlosen Abfüllsystem nach dem Einkammerprinzip mit Vorevakuierung und Inertgasvorspannung. Bei diesem Abfüllverfahren wird je eine Flasche gasdicht über eine Zentrierglocke angepreßt und durch Anschließen an eine Va­ kuumquelle bis zu einem Druck von etwa 0,1 bar evakuiert. An­ schließend wird in die evakuierte Flasche mit 10% Restluft eine genau dosierte Menge Inertgas eingeleitet. Als Inertgas wird das sich nach dem Füllen der vorhergehenden Flasche im Kopfraum be­ findliche Gas verwendet, welches in eine Entspannungskammer ge­ leitet wurde und was Atmosphärendruck aufweist. Dabei muß jedoch gegeben sein, daß nach dem Dosieren sich der Druck in der Fla­ sche noch im Unterdruckbereich befindet. Die dosierte Menge an CO₂ muß so groß sein, daß sie etwa der 2fachen Menge der Rest­ luft in der Flasche entspricht. Vorzugsweise werden 40 g CO₂/hl Abfüllgut zudosiert. Bei einem Abfülldruck von 3 bar (pü) strö­ men beim Entlastungsvorgang ca. 150 ml CO₂ in die Entspannungs­ kammer. Beim Dosieren bildet sich mit der Restluft in der Flasche (0,1 bar 50 ml Luft bei 0,5 l Fl und bezogen auf Normaldruck) ein genau definiertes Mischungsverhältnis im Unterdruckbereich, in dem gewählten Beispiel von 0,28 bar, 72% der in der Entspan­ nungskammer befindlichen Gasmenge werden somit als Inertgas do­ siert ( 108 ml/0,5 l Fl) und damit die Forderung, daß die do­ sierte Menge so groß ist, daß sie etwa der 2fachen Menge der Restluft in der Flasche entspricht, ausreichend erfüllt ist. Dieses CO₂-Luftgemisch wird nochmals evakuiert, wobei dieses Gas in die Atmosphäre abgeblasen wird. Nunmehr wird die Flasche mit Gas aus dem Ringkessel vorgespannt und bei Gleichdruck ge­ füllt. Beim Vorspannen der Flaschen mit einem Überdruck von 3,0 bar und bei einem Restluftanteil in der Flasche von ca. 2,9% und einem Luftanteil im Spanngas von 1,0% wird nach dem Vor­ spannen in der Flasche eine Luftkonzentration von ca, 1,7% er­ reicht. Dieses Gas wird in den Ringkessel zurückgeführt. Die zugeordnete Vorrichtung zum Abfüllen von sauerstoffempfindlichen Flüssigkeiten 1 in Flaschen 2 besteht aus einem Ringkessel 3, in dem sich die abzufüllende Flüssigkeit 1 und Spanngas 4 befin­ den. Die Flüssigkeit 1 wird höhenabhängig zugeführt und das Spanngas 4 über ein Druckregelventil 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 Zen­ trierglocke 8 besitzen, an die die Flaschen 2 durch die Aufwärts­ bewegung des Hubzylinders 9 gasdicht angepreßt werden. Jedes Füllventil steht mit dem Ringkessel 3 über einen Flüssigkeitska­ nal 10 mit Flüssigkeitsventil 11 und mit einem Spann- bzw. Rück­ gaskanal 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 Lei­ tungen vorhanden, wobei die Leitung 16 das Füllventil über ein Vakuumventil 17 mit einer mit einer Vakuumquelle 18 in Verbin­ dung stehenden Vakuumringleitung 19 verbindet. Die Leitung 20 verbindet das Füllventil mit dem Entlastungsventil 21. An das Ent­ lastungsventil 21 schließt sich eine Entspannungskammer 22 mit Drosseldüse und daran ein Rückschlagventil 23 an.

Zur Einsparung einer Leitung ist es möglich, Leitung 16 zur Va­ kuumringleitung 19 und die Leitung 20 zum Entlastungsventil durch eine gemeinsame Leitung 24 zu koppeln.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Schaltung des Entlastungsventiles 21 mit Entspannungs­ kammer 22. Dadurch wird in die an die Zentrierglocke 8 angepreßte und evakuierte Flasche 2 durch Schaltung des Entlastungsventiles 21 mittels einer zusätzlichen ortsfesten Steuerleiste eine genau dosierte Menge CO₂ in die Flasche 2 eingeleitet. Danach wird das Entlastungsventil 21 geschlossen. Die Flasche 2, in der sich ein genau definiertes Mischungsverhältnis im Unterdruckbereich zwi­ schen der in der Flasche 2 verbliebenen Luft und dem CO₂ gebil­ det hat, wird durch die Schaltung der Leitung 16 an die Vakuum­ ringleitung 19 angeschlossen und nochmals evakuiert. Daran schließt sich durch Öffnen des Spanngasventiles 13 das Vorspannen der Flasche 2 über den Spanngaskanal 12 und das Füllen der Flasche 2 in üblicher Weise an. Nach dem Füllen wird das im Kopfraum der Flasche 2 befindliche Gas nach Betätigen des Entlastungsventiles 21 in die Entspannungskammer 22 geleitet und dabei der Druck bis zum Umgebungsdruck reduziert. Danach wird das Entlastungsventil 21 wieder geschlossen und die Flasche 2 abgezogen.

Beim Anpressen der nächsten Flasche an das Füllventil wird diese evakuiert, nach Schließen des Vakuumventiles das Entlastungsven­ til 21 durch die Steuerleiste geöffnet und auf Grund des Unter­ druckes strömt das Inertgas aus der Entspannungskammer 22 in die Flasche. Danach wird das Entlastungsventil 21 wieder geschlossen. Die Entspannungskammer 22 ist mit einem Rückschlagventil 23 ver­ sehen, damit beim Inertgasdosieren keine Luft in die Entspannungs­ kammer 22 eindringen kann.

Claims (2)

1. Verfahren zum Abfüllen von gashaltigen Getränken in Flaschen oder dgl., bei dem jede Flasche durch Anheben an eine Zen­ trierglocke gasdicht angepreßt, dann die Flasche evakuiert und durch Einleiten einer dosierten Menge von Inertgas in der Flasche ein genau definiertes Mischungsverhältnis im Unter­ druckbereich zwischen der in der Flasche verbliebenen Luft und dem eingeleiteten Inertgas gebildet wird, dieses Inert­ gas-Luftgemisch nochmals evakuiert und dann die Flasche mit Gas aus dem Ringkessel vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei das Inertgas- Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel entweicht, wo­ ran sich das Entlasten und Abziehen anschließt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das nach dem Füllen der Flasche im Kopfraum derselben noch befindliche Gas in eine Entspannungs­ kammer geleitet, dabei der Druck bis zum Umgebungsdruck reduziert und anschließend die Entspannungskammer verschlossen wird und dieses Gas als Inertgas in eine nächste an dieselbe Zentrier­ glocke angepreßte Flasche nach dem ersten Evakuieren und dem Öffnen der Entspannungskammer in die Flasche zur Bildung des genau definierten Mischungsverhältnisses gesaugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Ringkessel für Flüssigkeit und Spann- bzw. Rückgas mit Füllventilen durch je einen durch Ventile absperrbaren Flüssigkeits- und Gaskanal verbunden ist und je­ des Füllventil u. a. eine gasdicht schließende Zentrierglocke, eine Füllöffnung und ein zur Bestimmung der Füllhöhe mit einer Öffnung versehenes Rückluftrohr aufweist sowie über die Lei­ tung mit Ventil mit einer Vakuumringleitung und über eine Lei­ tung mit einem von zwei versetzten Steuerleisten ansteuerbaren Entlastungsventil mit der Atmosphäre in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (20) zwischen Entlastungsventil (21) und Öffnung zur Atmosphäre eine Ent­ spannungskammer (22) mit Drosseldüse sowie ein Rückschlagven­ til (23) und am Maschinengestell ortsfest eine nach einem ersten Evakuierungssektor vorgesehene zusätzliche Steuerleiste zur Betätigung des Entlastungsventiles (21) an­ geordnet ist.