DE4018660A1

DE4018660A1 - Verfahren zum abfuellen von fluessigkeiten in flaschen

Info

Publication number: DE4018660A1
Application number: DE19904018660
Authority: DE
Inventors: Adalbert Broll; Uta Weiss; Bardolf Anker; Roland Topf
Original assignee: Nagema VEB
Current assignee: GETRAENKEMASCHINENBAU MAGDEBURG GMBH, 39112 MAGDEB
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1991-01-24
Also published as: DD286341A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkei ten 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 einem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei nach dem Füllen sich eine Füllhöhenkorrektur an schließt, indem eine aus einer Dosierkammer dosierte Menge an Inertgas bei geschlossenem Rückgasventil und bei geschlossener Inertgasquelle oberhalb der Füllöffnung des Füllventiles mit einstellbarem Differenzdruck eingeleitet wird, die überfüllte Füllmenge an Flüssigkeit durch den nunmehr geöffneten Rückgaska nal in den Ringkessel zurückgedrückt wird und dabei das Inert gas-Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel entweicht, woran sich das Entlasten und Abziehen anschließt.

Allgemein bekannt ist es, den Füllvorgang beim Abfüllen von Flüs sigkeiten in Flaschen derart zu beenden, daß die in der Flasche aufsteigende Flüssigkeit die Öffnung für die Rückluft im Rück luftrohr verschließt, dadurch keine Rückluft mehr aus der Flasche in den Ringkanal entweichen kann und sich durch den Druckaus gleich 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.

Es sind aber auch Verfahren bekannt (DE 19 10 548, DE 34 39 736), bei denen absichtlich die Behälter überfüllt werden und sich dann eine Füllhöhenkorrektur anschließt, indem nach dem Füllvorgang das Füllventil geschlossen aber das Rückluftventil geöffnet bleibt. Anschließend wird mit Überdruck CO₂ aus einer CO₂-Gas quelle eingeleitet und die Korrekturmenge an Flüssigkeit in den Ringkessel zurückgedrückt.

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 des Korrekturvor ganges strömt in Abhängigkeit vom Differenzdruck ständig CO₂-Gas im Korrektursektor der Füllmaschine durch das Gasventil in den Ringkessel. Wechselnde Flüssigkeitskorrekturmengen oder unterschiedlicher Durchsatz der Füllmaschine erhöhen den spezifischen CO₂-Verbrauch. Die Einhaltung des notwendigen Differenzdruckes zwischen CO₂-Quelle und Ringkessel beinhaltet große CO₂-Verluste und eine aufwendige Druckregelung.

Diese Nachteile werden durch ein bekanntes Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Flaschen (DD 2 56 501) beseitigt, bei dem jede Flasche durch Anheben an eine Zentrierglocke eines Füllven tiles gasdicht angepreßt, dann die Flasche evakuiert und an schließend mit Inertgas vorgespannt und bei Gleichdruck mit dem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei das Inertgas-Luftge misch in den Ringkessel entweicht, woran sich ein Entlasten und Abziehen anschließt. Dabei wird nach dem Füllen in den unteren Füllventilbereich bei geschlossenem Rückgasventil und geschlosse ner Inertgasquelle eine dosierte Menge Inertgas oberhalb des Flüssigkeitsauslaufes des Füllventiles mit einem um einen ein stellbaren höheren Druck als der Spanngasdruck im Ringkessel eingeleitet, der sich beim Füllen gebildete Schaum zusammengepreßt und nach dem Öffnen des Rückgasweges die Korrekturmenge der Flüs sigkeit durch den Rückgasweg zurück in den Ringkessel gedrängt. Anschließend wird der Rückgasweg geschlossen.

Der Nachteil hierbei ist jedoch, daß der Korrekturvorgang entwe der einen hohen Differenzdruck oder ein großes Dosiervolumen, d. h. eine relativ große Inertgas-Dosierkammer erfordert.

Ziel der Erfindung ist es, Flüssigkeiten in konstanter Füllhöhe in Flaschen zu füllen, wobei Überfüllungen und Füllmengenverluste 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 dosierten Inertgas in die Flasche mit relativ kleinem Differenzdruck und sparsamem Verbrauch an Inertgas.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Füllen bei geschlossenem Flüssigkeits- und Rückgasventil eine Inertgasquelle mit einem einstellbaren höheren Differenzdruck als dem Spanngasdruck so lange durch eine Leitung mit Absperrventil mit der Dosierkammer und gleichzeitig mit dem Unterteil des Füll ventiles sowie dem Kopfraum der Flasche verbunden ist bis dort der höhere Druck ebenfalls anliegt, dann die Inertgaszufuhr unterbunden, der Rückgaskanal geöffnet und danach die dosierte Menge an Inertgas aus der Dosierkammer eingeleitet wird, sich dieses zusätzliche Inertgas entspannt und die Korrekturmenge an Flüssigkeit durch den Rückgaskanal zurück in das Oberteil des Füllventiles bzw. in den Ringkessel gedrängt wird. Zum Zwecke des schnelleren Erreichens des Differenzdruckes und zum Vergrößern des Gasvolumens sowie zum Leerspülen des Rückgasrohres wird zu sätzlich Inertgas einem weiteren Gasraum in Form einer weiteren Leitung mit Absperrventil zwischen Inertgasquelle und Unterteil des Füllventiles zugeführt, welcher vorzugsweise einen etwas höheren Druck als der in der Dosierkammer herrschende Druck auf weist und dessen Gasvolumen gleichzeitig mit dem Inertgas der Dosierkammer in das Unterteil des Füllventiles und in den Kopf raum der Flasche eingeleitet wird.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß das Druckregime des Inertgases zm Korrekturvorgang so gesteuert wird, daß der einstellbar höhere Differenzdruck zum Abfülldruck nicht nur in der Dosierkammer, sondern auch gleichzeitig im Kopf raum der am Füllventil angepreßten Flasche und im Füllventilun terteil herrscht. Dadurch wird das Inertgasvolumen vergrößert und die Druckdifferenz bei Erhaltung der schonenden Anlaufphase reduziert. Gleichzeitig verringert sich der technische Aufwand durch die Verwendung einer kleinen Dosierkammer und der Anwendung einfacher Absperrventile. Um das Inertgasvolumen zu vergrößern kann zusätzlich ein weiterer Inertgasraum zugeschaltet werden, der aus einer weiteren Leitung mit Absperrventil besteht und in den vorzugsweise ein höherer Differenzdruck herrscht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung des Arbeitspro zesses.

Zur Realisierung des Arbeitsprozesses zum Abfüllen von Flüssig keit 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 1 wird höhenabhängig zuge führt und das Spanngas 4 über ein Differenzdruckventil 5 von einer mit einer Inertgasquelle 6 in Verbindung stehenden Inert gasringleitung 7 entnommen. Am Ringkessel 3 sind Füllventile angeordnet, die u. a. eine Zentrierglocke 8 besitzen, an die die Flaschen 2 durch die Aufwärtsbewegung eines Hubzylinders 9 gas dicht 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. Rückgasven til 13 in Verbindung. Das Füllventil besitzt einen Flüssigkeits auslauf 14 und ein in die Flaschen 2 ragendes Rückgasrohr 15, welches mit einer Öffnung zur Bestimmung der Füllhöhe versehen ist. Desweiteren sind Leitungen vorhanden, wobei die Leitung 16 das Füllventil über ein Vakuumventil 17 mit einer mit einer Vaku umquelle 18 in Verbindung stehenden Vakuumringleitung 19 verbin det. Die Leitung 20 verbindet das Füllventil über ein Entla stungsventil 21 mit der Atmosphäre. Weiterhin ist eine Leitung 22 vorhanden, die zwischen Füllventil und Inertgasringleitung 7 angeordnet ist und in der sich ein Differenzdruckventil 23 und ein umschaltbares Absperrventil 24 und ein weiteres Absperrventil 26 befinden. Zwischen den Absperrventilen 24; 26 ist eine relativ kleine Dosierkammer 25 nachgeordnet. Eine weitere Leitung 27 ist zwischen der Inertgasringleitung 7 und dem Füllventil angeordnet, in der sich ein weiteres Differenzdruckventil 28 und ein weiteres Absperrventil 29 befinden.

Das Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeit 1 in Flaschen 2 oder dgl. basiert auf dem füllrohrlosen Abfüllsystem nach dem Einkam merprinzip 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 3 durch Öffnen des Flüssigkeitsventiles 11 gefüllt. Dabei entweicht das CO₂-Luftgemisch aus der Flasche 2 in den Ringkessel 3. Der Füll vorgang wird beendet, indem die Flüssigkeit 1 die Öffnung des Rückgasrohres 15 erreicht und demzufolge kein Rückgas mehr aus den Flaschen 2 strömen kann. Die Flaschen 2 werden dabei strömungstechnisch bedingt bis zu einer gewollten Füllhöhe ge füllt. Anschließend wird der Flüssigkeitskanal 10 durch das Flüs sigkeitsventil 11 und der Spann- bzw. Rückgaskanal 12 durch das Spann- bzw. Rückgasventil 13 geschlossen. Nunmehr wird bei der Va riante nach Anspruch 2 das Absperrventil 26 und das Absperrventil 29 geöffnet und damit wird in den unteren Füllventilbereich und in den Kopfraum der Flasche 2 die dosierte Menge an CO₂ und die zusätzliche Menge an CO₂, mit einem Druck, der im Beispiel etwas höher als der Spanngasdruck im Ringkessel 3 ist, eingeleitet. Dabei ist der Spann- bzw. Rückgaskanal 12 gesperrt und die Inert gasquelle 6 geschlossen. Die eingeleitete Menge an Inertgas weist einen Druck von 0,1 bis 2,0 bar über dem Abfülldruck auf. Durch das Einleiten der dosierten und der zusätzlichen Menge an CO₂ wird der sich beim Abfüllvorgang gebildete Schaum zusammenge drückt. Nunmehr wird der Spann- bzw. Rückgaskanal 12 geöffnet und die Korrekturmenge, d. h. die Flüssigkeit 1, die sich über der Öffnung im Rückgasrohr 15 befindet, wird über das Rückgasrohr 15 und den Spann- bzw. Rückgaskanal 12 in den Ringkessel 3 ge drängt. Anschließend wird der Spann- bzw. Rückgaskanal 12 durch Schließung des Spann- bzw. Rückgasventiles 13 geschlossen. Die verwendete Menge an CO₂ wird innerhalb der Dosierkammer 25 gebil det und durch das Absperrventil 24 dieser gesteuert zugeführt. Das Absperrventil 26 ist dabei geschlossen. Gleichfalls ist das Ab sperrventil 29 nicht geöffnet. Gegenüber den Absperrventil 26 und Absperrventil 29 kann der Spann- bzw. Rückgaskanal 12 unverzögert oder verzögert geöffnet werden. Ist die CO₂-Menge zudosiert und das Absperrventil 26 geschlossen, wird das Absperrventil 24 ge öffnet und die Dosierkammer 25 füllt sich wieder mit CO₂. Zur Druckerhöhung kann die CO₂-Zudosierung bei geschlossenem Spann- bzw. Rückgaskanal 12 mehrmalig erfolgen. Es ist aber auch mög lich, die nochmalige Zudosierung bei geöffnetem Spann- bzw. Rück gaskanal 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 Aufrecht erhaltung niedriger Luftkonzentration in der Ringkesselatmosphäre 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 in das Füllventiloberteil geleitet werden.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Flüssigkeit
2 Flasche
3 Ringkessel
4 Spanngas
5 Differenzdruckventil
6 Inertgasquelle
7 Inertgasringleitung
8 Zentrierglocke
9 Hubzylinder
10 Flüssigkeitskanal
11 Flüssigkeitsventil
12 Spann- bzw. Rückgaskanal
13 Spann- bzw. Rückgasventil
14 Flüssigkeitsauslauf
15 Rückgasrohr
16 Leitung
17 Vakuumventil
18 Vakuumquelle
19 Vakuumringleitung
20 Leitung
21 Entlastungsventil
22 Leitung
23 Differenzdruckventil
24 Absperrventil
25 Dosierkammer
26 Absperrventil
27 Leitung
28 Differenzdruckventil
29 Absperrventil

Claims

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 einem Ringkessel die Flasche gefüllt wird, wobei nach dem Füllen sich eine Füllhöhenkorrektur anschließt, indem eine aus einer Dosierkammer dosierte Menge an Inertgas bei geschlossenem Rück gasventil und bei geschlossener Inertgasquelle oberhalb der Füll öffnung des Füllventiles mit einstellbaren Differenzdruck einge leitet wird, die überfüllte Füllmenge an Flüssigkeit durch den nunmehr geöffneten Rückgaskanal in den Ringkessel zurückgedrückt wird und dabei das Inertgas-Luftgemisch aus der Flasche in den Ringkessel entweicht, woran sich das Entlasten und Abziehen an schließt, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen bei ge schlossenem Flüssigkeits- und Rückgasventil (11; 13) eine Inert gasquelle (6) mit einem einstellbaren höheren Differenzdruck als dem Spanngasdruck so lange durch eine Leitung mit Absperrventil (24) mit der Dosierkammer (25) und gleichzeitig mit dem Unterteil des Füllventils sowie dem Kopfraum der Flasche (2) verbunden ist bis dort der höhere Druck ebenfalls anliegt, dann die Inertgas zufuhr unterbunden, der Rückgaskanal (12) geöffnet und danach die dosierte Menge an Inertgas aus der Dosierkammer (25) eingeleitet wird, sich dieses zusätzliche Inertgas entspannt und die Korrek turmenge an Flüssigkeit (1) durch den Rückgaskanal (12) zurück in das Oberteil des Füllventiles bzw. in den Ringkessel (3) gedrängt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des schnelleren Erreichens des Differenzdruckes und zum Vergrößern des Gasvolumens sowie zum Leerspülen des Rückgasrohres (15) zusätzlich Inertgas einem weiteren Gasraum in Form einer weiteren Leitung (27) mit Absperrventil (29) zwischen Inertgas quelle (6) und Unterteil des Füllventiles zugeführt wird, welcher vorzugsweise einen etwas höheren Druck als der in der Dosierkam mer (25) herrschende Druck aufweist und dessen Inertgasvolumen gleichzeitig mit dem Inertgas der Dosierkammer (25) in das Unter teil des Füllventiles und in den Kopfraum der Flasche (2) ein geleitet wird.