EP0208184B1 - Verfahren zum automatischen Abfüllen eines Flüssigmediums sowie Abfüllstation zur Ausführung des Verfahrens und Anwendung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum automatischen Abfüllen eines Flüssigmediums sowie Abfüllstation zur Ausführung des Verfahrens und Anwendung des Verfahrens Download PDF

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EP0208184B1
EP0208184B1 EP86108441A EP86108441A EP0208184B1 EP 0208184 B1 EP0208184 B1 EP 0208184B1 EP 86108441 A EP86108441 A EP 86108441A EP 86108441 A EP86108441 A EP 86108441A EP 0208184 B1 EP0208184 B1 EP 0208184B1
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EP
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filling station
liquid
filling
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Jörg P. Weltert
Heinz Dietrich
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Elopak AS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles

Definitions

  • the present invention relates to a method for the automatic filling of a liquid medium, consisting of at least one mechanical stress in relation to the problem-free first portion and at least one mechanical stress in relation to the problematic second portion, into supplied containers at a filling station, which feed, conveying, and possibly processing stations for the Liquid medium are connected upstream, the first portion being conveyed separately from the second to the filling station, and a filling device for carrying out the method and an application of the method.
  • the juice finally filled as a liquid medium comprises a thin, watery first portion and, for example in the case of orange juice, a second larger cell portion consisting of pulp, mud-like cell structures.
  • these two parts are combined in the desired ratio, then conveyed to a filling station by means of feed pumps via feed lines, agitators, valve systems etc., i.e. together they pass through a more or less large number of units with appropriate seals, line cross-section discontinuities, dead spaces with regard to the liquid medium flow, etc. .
  • the second more viscous or large-cell medium portion such as the pulp mentioned, is deposited at exposed points in the supply line and the aggregates, which leads to contamination and even blockages.
  • the pulp which is desired by the consumer as unimpaired as possible, is partially broken up and destroyed.
  • the low-viscosity first portion is not impaired when the supply lines and units are run through.
  • EP-A-0157130 has also disclosed a method for closing packaging, in which a liquid component and a certain amount of solids, for example soup, are filled with fruit particles. It is difficult to pack the containers in such a way that the desired proportion of liquid and solid is maintained. This poses certain difficulties in today's very fast packaging processes, since the filling times are very short and there is an increased risk that in particular solid particles get into a position that prevents the container from being closed.
  • US-A-3 702 667 describes a filling process for foods, one component of which consists of liquid and solid particles and the other component of which is a pure liquid.
  • the main component namely the liquid with the solid particles, has to be pasteurized to kill the bacteria
  • the second component usually an acid in the form of ascorbic acid or the like, if added to the goods at pasteurization temperature in a mixing trough, locally destroyed and the uniformity of the product subsequently filled into containers impossible.
  • the local concentration of the acid is never such that it decomposes the other component.
  • the acid is added in accordance with the quantity of material fed into the filling container, thereby avoiding an acid concentration that damages the product.
  • the component heated to the pasteurization temperature normally consists of water, pulp, colorings and flavors, which are mixed together. No consideration is given to crushing fruit parts in the suspension.
  • the aim of the present invention is to remedy the disadvantages mentioned above.
  • upstream units can be designed specifically for the specific properties of each of the two parts.
  • filling is carried out aseptically, cold, ie at approx. 20 °, corresponding to room temperature.
  • This technology requires a relatively complex system structure to prevent contamination of the ist filled medium after sanitizing it as if by heating.
  • a second known method is to heat the liquid medium, for example to keep juices at approx. 70 ° to 90 ° C. for a predetermined time, for example 1.5 minutes at this temperature, and then to fill them hot into the containers, which also causes the containers or their interiors become germ-free.
  • the heat capacity of one portion is thus used to bring the second portion, which is separately conveyed to the filling station according to the invention, to the elevated temperature required to achieve medium durability.
  • a filling station for carrying out the above-mentioned method has at least two feed lines for the shares.
  • the concept according to the invention is consequently realized in that the two feed lines separate out from the filling station.
  • This can be realized by a corresponding choice of the outlet arrangements in such a way that a container which is led past the filling station is successively moved past the one and then the other outlet, or by the two feed lines opening separately in the filling area for a container that the two mouths take effect simultaneously with respect to one container.
  • the one of the feed lines mentioned is connected to a heater unit in order to heat one of the portions and in order to also heat the second portion by heat exchange, in such a way that the medium stability after filling into the container is guaranteed is.
  • the proposed method or the proposed filling station is particularly suitable for filling juices, such as fruit juices with pulp.
  • this shows schematically a filling system implementing the method according to the invention or variants of the filling station according to the invention.
  • a feed channel 1 for the aqueous juice portion comprises feed lines 3, feed pumps 5, possibly processing stations such as a heating station 7, a stirrer station 9, all units of known construction and effect.
  • the channel 1 opens into a filling station 11.
  • a second channel 13 in the case of fruit juice, such as orange juice, for the more viscous fruit cell mass in turn has a pump 15 and, if necessary, one or more preparation stations, such as an agitator 17, on which, for example, the frozen pulp mass is supplied, if necessary with the addition of liquid , is stirred up to a viscous mass.
  • a pump 15 and, if necessary, one or more preparation stations, such as an agitator 17, on which, for example, the frozen pulp mass is supplied, if necessary with the addition of liquid , is stirred up to a viscous mass.
  • the filling station 11 thus has an opening E 1 for one channel 1 and E 13 for the second channel 13, corresponding to the feed, for example in the case of orange juice, of aqueous liquid and pulp concentrate mass.
  • the aggregates provided in channels 1 or 13 can generally be matched in their number, their construction and their effect to the channel-specific amount of liquid medium conveyed. In this way, problems with constipation, problems with the exact proportioning of the two parts, with the aggregate and pipe contamination are avoided.
  • as few aggregates as possible for example only one agitator and one pump, can be provided in the channel for the more problematic medium portion, here channel 13, and the latter can be designed so that they can be cleaned without problems.
  • a heater such as the heater 7 is provided in one of the two channels, with which the medium conveyed there is heated to a temperature of 70 ° to 90 ° C., for example in the case of juice, and is fed to the filling station 11 at this temperature.
  • the second medium portion in channel 13 is not heated.
  • the medium portions conveyed in the two channels 1 and 13 are combined either within the filling station 11 by means of a possibly adjustable mixing valve 15, so that a single outlet A 1 from the filling station 11 opens to fill containers 17 which are moved into the corresponding position.
  • the two channels, if necessary via metering devices 19, are carried out separately through the filling station 11 a, either, as shown on the left, ending in outlet nozzles 21 which are arranged at such a distance that the containers 17 are sequentially only from one nozzle 21, then filled by the other, or as shown on the right hand, so that a container 17 is filled simultaneously through both outlet ports 21.
  • the heat exchange between the first heated portion and the second unheated portion preferably takes place in the container, where the two portions come into thermally close contact for the first time, but can also take place shortly beforehand or at least be initiated by the two leads being thermally coupled .

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  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Abfüllen eines Flüssigmediums, bestehend aus mindestens einem mechanischen Beanspruchungen gegenüber problemlosen ersten Anteil sowie mindestens einem mechanischen Beanspruchungen gegenüber problematischen zweiten Anteil, in zugeführte Behältnisse an einer Abfüllstation, welcher Zuspeise-, Förder-, allenfalls Aufbereitungsstationen für das Flüssigmedium vorgeschaltet sind, wobei der erste Anteil getrennt vom zweiten zur Abfüllstation gefördert wird sowie eine Abfüllvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und eine Anwendung des Verfahrens.
  • Derartige Verfahren sind, beispielsweise für das Abfüllen von Fruchtsäften in kunststoffkaschierte Kartonbehältnisse, bekannt. Der schlussendlich als Flüssigmedium abgefüllte Saft umfasst einen dünnflüssigen, wässrigen ersten Anteil sowie, beispielsweise bei Orangensaft, einen zweiten grosszelligeren Anteil, bestehend aus Fruchtfleisch, schlammartigen Zellstrukturen.
  • Ueblicherweise werden diese beiden Anteile in gewünschtem Verhältnis vereinigt, danach mittels Förderpumpen über Zuspeiseleitungen, Rührwerke, Ventilanlagen etc. zu einer Abfüllstation gefördert, durchlaufen also gemeinsam eine mehr oder weniger grosse Zahl von Aggregaten mit entsprechenden Dichtungen, Leitungsquerschnitts-Unstetigkeitsstellen, Toträumen bezüglich des Flüssigmediumsflusses etc.
  • Dabei wird der zweite viskösere bzw. grosszelligere Mediumsanteil, wie das genannte Fruchtfleisch, an exponierten Stellen der Zuleitung und der Aggregate abgelagert, was zu Verunreinigungen bis hin zu Verstopfungen führt. Das vom Konsumenten möglichst unbeeinträchtigt erwünschte Fruchtfleisch wird teilweise zerschlagen und zerstört. Das zu Beginn exakt bemessene Verhältnis von dünnflüssigem Anteil und visköserem bzw. grosszelligerem Anteil ist im weiteren bei der Abfüllstation nicht mehr gewährleistet, wegen Ablagerungen des zweitgenannten Anteils. Hingegen wird der dünnflüssige erste Anteil beim Duchlaufen der genannten Zuleitungen und Aggregate nicht beeinträchtigt.
  • In der EP-A-0157130 ist femer ein Verfahren zum Verschliessen von Verpackungen bekannt geworden, bei welchem eine flüssige Komponente und eine gewisse Menge von Feststoffen, beispielsweise Suppe mit Fruchtteilchen, abgefüllt werden. Dabei ist es schwierig, die Behältnisse so abzupacken, dass die gewünschte Proportion von Flüssigkeit und Feststoff gewahrt bleibt. Dies bietet bei den heutigen sehr schnellen Verpackungsvorgängen gewisse Schwierigkeiten, da die Füllzeiten sehr kurz sind und dabei die erhöhte Gefahr besteht, dass insbesondere Festteilchen in eine das Verschliessen des Behältnisses hindemde Lage geraten.
  • Dieses Problem wird durch separates Einfüllen des Flüssigkeitsteils und des Festteils in zwei Zuführleitungen gelöst, wobei Beginn und Ende des Füllens durch Flüssigkeit markiert wird, um den erwähnten Nachteil der Hinderung des Schliessens der Verpackung durch Festteilchen zu vermeiden.
  • Von irgendeiner Behandlung der Komponenten, beispielsweise durch Wärme zwecks Sterilisation oder Uperisierung, ist dabei nicht die Rede, mithin auch nicht von einer Schonung der Festteilchen vor mechanischen Belastungen, wie Pumpen, Wärmeaustauschern, Ventilen u. dgl.
  • In der US-A-3 702 667 ist ein Abfüllverfahren für Nahrungsmittel erläutert, deren eine Komponente aus Flüssig- und Feststoffteilchen besteht und deren andere Komponente eine reine Flüssigkeit darstellt. Dabei muss die Hauptkomponente, nämlich die Flüssigkeit mit den Feststoffteilchen, zwecks Abtötung der Bakterien pasteurisiert werden, während die zweite Komponente, normalerweise eine Säure in Form von Askorbinsäure o. dgl., wenn in einem Mischtrog dem sich auf Pasteurisationstemperatur befindenden Gut beigegeben, dieses örtlich zerstört und die Gleichmässigkeit des anschliessend in Behältnisse abgefüllten Produktes verunmöglicht.
  • Erfolgt aber die Mischung dieser beiden Komponenten in dem Sinne, dass jederzeit zum Abfüllbehältnis ein in sich homogener Strom mit den beiden Komponenten strömt, so ist die örtliche Konzentration der Säure nie derart, dass sie die andere Komponente zersetzt. Es wird bei diesem Verfahren somit die Säurezugabe entsprechend der in das Abfüllbehältnis geführten Gutsmenge beigegeben, wodurch eine dem Produkt schadende Säurekonzentration vermieden wird.
  • Bei diesem Verfahren besteht die auf Pasteurisationstemperatur erhitzte Komponente normalerweise aus Wasser, Fruchtfleisch, Farb- und Aromastoffen, welche miteinander gemischt werden. Dabei wird auf eine allfällige Zerkleinerung von Fruchtteilen in der Suspension keine Rücksicht genommen.
  • Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, die obgenannten Nachteile zu beheben.
  • Dies wird dadurch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
  • Dadurch wird berücksichtigt, dass die beiden Anteile unterschiedlich zu behandeln sind.
  • Durch die getrennte Zuführung an die Abfüllstation können vorgelagerte Aggregate gezielt auf die spezifischen Eigenschaften je der beiden Anteile ausgelegt werden.
  • Für das Abfüllen, wie von Säften in Behältnisse, die nach dem Abfüllen versiegelt werden, gibt es grundsätzlich zwei Techniken, um die Haltbarkeit des abgefüllten Flüssigmediums für längere Zeit im Behältnis zu gewährleisten.
  • Bei der ersten Methode wird die Abfüllung aseptisch, kalt, d. h. bei ca. 20°, entsprechend Raumtemperatur, vorgenommen. Diese Technik bedingt einen relativ aufwendigen Anlagenaufbau zur Verhinderung von Kontaminationen des abgefüllten Mediums, nachdem es, wie durch Erhitzung, keimfrei gemacht worden ist.
  • Eine zweite bekannte Methode besteht darin, das Flüssigmedium zu erhitzen, beispielsweise Säfte auf ca. 70° bis 90 °C während einer vorbestimmten Zeit, beispielsweise 1,5 min auf dieser Temperatur zu halten, danach heiss in die Behältnisse abzufüllen, wodurch auch die Behältnisse bzw. deren Innenräume keimfrei werden.
  • Für letztgenannte Verfahren, d. h. Heissabfüllverfahren, wird nun Vorgeschlagen, das obgenannte Verfahren so auszubilden, dass einer der Anteile vor dem Abfüllen auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird, zur Erlangung der Mediumshaltbarkeit nach dem Abfüllen in das Behältnis, und dass der andere Anteil durch den einen Anteil auf mindestens nahezu die erhöhte Temperatur gebracht wird.
  • Es wird somit lediglich der eine der beiden Anteile erhitzt und erhitzt selbst, sobald er thermisch mit der Zuleitung für den anderen Anteil oder mit dem anderen Anteil selbst in Kontakt tritt, durch Wärmeaustausch, auch letzteren.
  • Damit wird die Wärmekapazität des einen Anteils dazu ausgenützt, den zweiten erfindungsgemäss getrennt zur Abfüllstation geförderten Anteil auf die zur Erlangung der Mediumshaltbarkeit geforderte erhöhte Temperatur zu bringen.
  • Eine Abfüllstation zur Ausführung des obgenannten Verfahrens weist mindestens zwei Zuleitungen für die Anteile auf.
  • Obwohl es durchaus möglich ist, und die erfindungsgemäss erwirkten Vorteile auch hier weitgehendst zum Tragen kommen, die zwei Zuleitungen zu vereinigen und dann gemeinsam einem Abfüllstutzen zuzuführen, wird das erfindungsgemässe Konzept konsequent dadurch realisiert, dass die zwei Zuleitungen getrennt aus der Abfüllstation ausmünden. Dies kann durch entsprechende Wahl der Ausmündungsanordnungen so realisiert sein, dass ein an der Abfüllstation vorbeigeführtes Behältnis zeitlich sukzessiv erst an der einen, dann an der anderen Ausmündung vorbeibewegt wird, oder aber dadurch, dass die zwei Zuleitungen getrennt im Abfüllbereich für ein Behältnis ausmünden, dass die beiden Ausmündungen gleichzeitig bezüglich eines Behältnisses wirksam werden. Im weiteren wird vorgeschlagen, dass die eine der erwähnten Zuleitungen mit einer Erhitzereinheit verbunden ist, um einen der Anteile zu erhitzen und um, mit diesem erhitzten einen Anteil, den zweiten durch Wärmeaustausch ebenfalls zu erhitzen, derart, dass die Mediumshaltbarkeit nach Abfüllen ins Behältnis gewährleistet ist. Das vorgeschlagene Verfahren bzw. die vorgeschlagene Abfüllstation eignet sich vorzüglich in der Anwendung für das Abfüllen von Säften, wie von Fruchtsäften mit Fruchtfleisch.
  • Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Figur erläutert.
  • Diese zeigt schematisch anhand von Funktionsblöcken eine das erfindungsgemässe Verfahren realisierende Abfüllanlage bzw. Varianten der erfindungsgemässen Abfüllstation.
  • Die in der Figur dargestellte Anlage wird im Zusammenhang mit Fruchtsaft als abzufüllendes Medium beschrieben, wobei es sich von selbst versteht, dass dies nicht einschränkend wirken soll, indem die bei Fruchtsaft entstehende Problematik bezüglich dünnflüssigem Anteil und grobzelligem Fruchtfleischanteil bei anderen Füllmedien gleichermassen auftreten kann.
  • Ein Zuspeisekanal 1 für den wässrigen Saftanteil umfasst Zuleitungen 3, Förderpumpen 5, allenfalls Bearbeitungsstationen, wie eine Erhitzerstation 7, eine Rührerstation 9, alles Aggregate bekannter Bauweise und Wirkung.
  • Der Kanal 1 mündet in eine Abfüllstation 11 ein.
  • Ein zweiter Kanal 13, im Falle von Fruchtsaft, wie von Orangensaft, für die viskösere Fruchtzellenmasse, weist wiederum eine Pumpe 15 auf sowie allenfalls eine oder mehrere Aufbereitungsstationen, wie ein Rührwerk 17, an welchem beispielsweise die tiefgefroren gelieferte Fruchtfleischmasse, allenfalls unter Zusatz von Flüssigkeit, zu einer dickflüssigen Masse aufgerührt wird.
  • Wesentlich ist, dass das Ende des Kanals 13 wiederum und getrennt in die Abfüllstation 11 einmündet. Somit weist die Abfüllstation 11 eine Einmündung E1 für den einen Kanal 1 und E13 für den zweiten Kanal 13 auf, entsprechend der Zuspeisung, beispielsweise bei Orangensaft, von wässriger Flüssigkeit und Fruchtfleischkonzentratmasse. Somit können generell die in den Kanälen 1 bzw. 13 vorgesehenen Aggregate in ihrer Anzahl, ihrer Bauweise und ihrer Wirkung auf den kanalspezifisch geförderten Flüssigmediumsanteil abgestimmt werden. Verstopfungsprobleme, Probleme der exakten Verhältniszudosierung der beiden Anteile, der Aggregat- und Leitungsverschmutzung werden auf diese Art und Weise umgangen. So können im Kanal für den problematischeren Mediumsanteil, hier Kanal 13, möglichst wenig Aggregate, beispielsweise nur ein Rührwerk und eine Pumpe vorgesehen werden und letztere noch so ausgebildet werden, dass sie problemlos gereinigt werden können.
  • Für den Einsatz einer derartigen Anlage für das Heissabfüllen des Füllmediums ist im einen der beiden Kanäle ein Erhitzer, wie der Erhitzer 7, vorgesehen, womit das dort geförderte Medium, bei Saft beispielsweise auf eine Temperatur von 70° bis 90 °C erhitzt wird, und mit dieser Temperatur der Abfüllstation 11 zugefördert wird. Der zweite Mediumsanteil im Kanal 13 wird nicht erhitzt. Bei Vereinigung der beiden Zuleitungen, entsprechend den Kanälen 3 und 13 an der Auffüllstation 11 wird entsprechend der Wärmekapazität und den Anteilsverhältnissen, der nicht erhitzte Anteil, hier derjenige, der im Kanal 13 gefördert wird, auf mindestens nahezu die gleiche Temperatur angehoben, mit der der Anteil in Kanal an der Auffüllstation 11 ankommt.
  • Die Vereinigung der in den beiden Kanälen 1 bzw. 13 geförderten Mediumsanteile erfolgt entweder innerhalb der Abfüllstation 11 mittels eines allenfalls einstellbaren Mischventils 15, so dass ein einziger Auslass A1 aus der Abfüllstation 11 ausmündet, um Behältnisse 17, die in entsprechende Position bewegt werden, zu füllen. In einer zweiten Variante werden die beiden Kanäle, allenfalls über Dosierungseinrichtungen 19 getrennt durch die Abfüllstation 11 a durchgeführt, entweder, wie linker Hand dargestellt, in Auslassstutzen 21 ausmündend, die auf einem solchen Abstand angeordnet sind, dass die Behältnisse 17 sequentiell erst vom einen Stutzen 21, dann vom anderen gefüllt werden, oder wie rechter Hand dargestellt, so, dass jeweils ein Behältnis 17 gleichzeitig durch beide Auslassstutzen 21 gefüllt wird.
  • Der Wärmeaustausch zwischen dem ersten erhitzten Anteil und dem zweiten nicht erhitzten Anteil erfolgt vorzugsweise im Behältnis, wo die beiden Anteile erstmals miteinander in thermisch engen Kontakt treten, kann aber auch kurz zuvor erfolgen oder mindestens eingeleitet werden, dadurch, dass die beiden Zuleitungen thermisch gekoppelt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum automatischen Abfüllen eines Flüssigmediums, bestehend aus mindestens einem mechanischen Beanspruchungen gegenüber problemlosen ersten Anteil sowie mindestens einem mechanischen Beanspruchungen gegenüber problematischen zweiten Anteil, in zugeführte Behältnisse an einer Abfüllstation, welcher Zuspeise-, Förder-, allenfalls Aufbereitungsstationen für das Flüssigmedium vorgeschaltet sind, wobei der erste Anteil getrennt vom zweiten zur Abfüllstation gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass nur der erste Anteil vor dem Abfüllen auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, dass der zweite Anteil durch Wärmeaufnahme aus dem ersten Anteil auf mindestens die zur Erlangung der Mediumshaltbarkeit nach dem Abfüllen ins Behältnis erforderliche Temperatur gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Anteile aus der Abfüllstation getrennt von den anderen Teilen in die Behältnisse abgefüllt wird.
3. Abfüllvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einer Abfüllstation, bei welcher Vorrichtung mindestens zwei Zuleitungen (1, 13) für die voneinander getrennten Mediumsanteile zur Abfüllstation (11) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Zuleitungen (1) mit einer Erhitzereinheit (7) und eine der Zuleitungen (13) mit keiner Erhitzereinheit wirkverbunden ist.
4. Abfüllvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zuleitungen (1, 13) getrennt voneinander aus der Abfüllstation (11) ausmünden (21) und diese Zuleitungen völlig getrennt voneinander in das gleiche oder in unterschiedliche Behältnisse münden.
5. Abfüllvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Zuleitungen (1) mit einem Speicher für den ersten dünnflüssigen Anteil verbunden ist.
6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2 bzw. der Abfüllvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5 für Säfte mit wässrigem Anteil und Fruchfleischanteil.
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