EP0711250A1 - Verfahren und vorrichtung zum sterilen abfüllen von getränken in flaschen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum sterilen abfüllen von getränken in flaschen

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EP0711250A1
EP0711250A1 EP94924821A EP94924821A EP0711250A1 EP 0711250 A1 EP0711250 A1 EP 0711250A1 EP 94924821 A EP94924821 A EP 94924821A EP 94924821 A EP94924821 A EP 94924821A EP 0711250 A1 EP0711250 A1 EP 0711250A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
bottles
interior
bottle
filling
sterilization
Prior art date
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Application number
EP94924821A
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English (en)
French (fr)
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EP0711250B1 (de
Inventor
Gert Anton Schmitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
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Publication date
Application filed by Krones AG, Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik filed Critical Krones AG
Publication of EP0711250A1 publication Critical patent/EP0711250A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0711250B1 publication Critical patent/EP0711250B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C7/00—Concurrent cleaning, filling, and closing of bottles; Processes or devices for at least two of these operations
    • B67C7/0073—Sterilising, aseptic filling and closing

Definitions

  • the invention relates to a method for the sterile filling of drinks into bottles according to the preamble of claim 1 and a device for carrying it out according to the preamble of claim 13.
  • the invention has for its object to enable a sufficiently high kill rate even extremely heat-resistant beverage pests and a trouble-free operation with high performance in a method of the type mentioned with simple means.
  • a device for performing this method is to be created.
  • the sterilization of the inside of the bottle is therefore not concentrated in one station, but rather spatially and temporally offset in several phases or stations.
  • the temperature increase in the following phase based on the heating carried out in the previous phase, results in a synergy effect which enormously increases the killing effect.
  • the particularly heat-resistant spores of the dreaded molds Byssochlamys fulva, 3yssochlamys nivea and Neosartorya fischeri can be destroyed with very high kill rates.
  • the method according to the invention is thus ideally suited for the sterile filling of beverages in modern high-performance systems with several separate machines and intermediate conveyors.
  • a device according to the invention is as simple and manageable as a device without Sterilization. It is easily accessible, particularly in the area of the bottle conveyors, so that malfunctions can be remedied at any time and the efficiency can thereby be kept high. Nevertheless, the interior sterilization of the bottles several times results in an extremely high killing effect.
  • Empty bottle inspection machine can be integrated if the bottles are reusable and should be checked for cleanliness and damage. It is only 'to ensure that through a sterile holding the engaging on the bottle mouth centering bells there is no excessive reinfection.
  • the lubrication of the conveyor belts with a heated lubricant, as specified in claim 29, enables the bottle bottom, which is particularly at risk, to be warmed up.
  • Fig. 1 is a schematic plan view of a plant for the sterile filling of fruit juice in returnable glass bottles with a brief description of the procedural s
  • Fig. 2 shows the vertical section through
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the four
  • Fig. 4 shows the vertical section through a filling element of the filling machine of the system according to Fig. 1 during the internal sterilization.
  • 1 to 4 is set up for the sterile filling of fruit juice in reusable bottles 24 made of glass. It has a cleaning machine 1, a rinser 4, a filling machine 2 and a sealing machine 3.
  • the cleaning machine 1 is a double-end version which, following the last lye bath 21 and a hot water spray 22, has a pressure chamber 18 in the form of a box which is open at the bottom.
  • the pressure chamber 18 is immersed in a tank 25 filled with hot water and is subjected to an overpressure of 0.1 bar in its interior, for example by means of a compressor 26 which, controlled by a control device (not shown), presses sterile air into the pressure chamber 18.
  • a water level which is one meter lower than in the tank 25.
  • the two side walls of the pressure chamber 18 lying in the running direction together with the tar. 25 form a siphon-type inlet lock 19 and a siphon-type outlet lock 20.
  • the bottles 24 are passed through the bottle cells 28 suspended from endless, continuously driven chains 27 after passing through the hot water spray 22 down into the tank 25, horizontally through the inlet lock 19 through, up into the interior of the pressure chamber 18 above the water level, a short distance horizontally, then down again into the water bath, in a horizontal direction through the outlet lock 20 and finally up out of the tank 25 for a final hot water spray 23 transported.
  • the bottles then run to the dispensing device 29, where they are led out of the bottle cells 28 and placed on a bottle conveyor 5.
  • three parallel spray tubes 8 with a number of nozzle openings corresponding to the number of bottles 24 per ' bottle cell 28 are arranged below the horizontal movement path of the bottles 24 above the water level transversely to the direction of rotation.
  • the spray tubes 8 are rotatably supported and are rotated synchronously with the movement of the bottles 24 by means not shown, so that the nozzles first jet obliquely into the bottle, then hit the floor vertically upwards and finally again downwards along the bottle wall shine.
  • the three spray tubes 8 are connected via a line 11 to a generator 16 for superheated water of 105 degrees Celsius, including a high pressure pump.
  • the superheated water Due to the overpressure prevailing in the pressure chamber 18, the superheated water is injected into the bottles 24 through the spray tubes 8 without excessive vapor formation and largely hits the bottom of the bottle. As a result, a large amount of heat is introduced into the bottle in the shortest possible time and in a short way, so that a temperature in the entire interior of the bottles 24 is well above 100 degrees Celsius sets.
  • the water flowing out of the bottles 24 is collected in a tub 44 and returned to the generator 16 for superheated water. Some of the superheated water turns into steam during the injection and condenses within the pressure chamber 18, as a result of which the amount of water in the tank 25 increases. This is compensated for by an overflow, not shown. Accordingly, the tub 44 is also connected to a fresh water line 30, via which the condensed water is automatically replenished.
  • the bottles 24 are thus subjected to a first internal sterilization by injecting superheated water, which together with the preceding cleaning by hot lye results in a virtually complete killing of all germs inside the bottle.
  • a slight cooling then takes place in the area of the outlet lock 20 and, if present, the subsequent hot water spray 23, so that the bottles 24 leave the cleaning machine 1 at a temperature of approximately 80 to 90 degrees Celsius. Cooling down is also possible.
  • This can already be initiated by the water spray 22 in front of the pressure chamber 18, since, as already mentioned, the bottle walls are only partially heated by the spray tubes 8. The outer wall can therefore easily have a temperature that is significantly below 100 degrees Celsius.
  • the bottle conveyor 5 taking over the bottles 24 from the Reinigur.gsmaschine 1 is formed in the usual way by a number of motor-driven hinged belt chains, which the bottles 24 in several rows and in 10
  • bottles 24 on the bottle conveyor 5 gradually cool down and have a temperature of around 60 degrees Celsius during normal operation in the area of the merging.
  • the temperature in the floor area can be kept somewhat higher by heating the usual chain lubricant before spraying on the flat top chains.
  • a rinser 4 is connected to the bottle conveyor 5, which at the same time has a certain buffer function as a mass conveyor.
  • This has an inlet screw, an inlet star, a rotor provided with pivotable and controllable grippers 31 for the bottles 24 and an outlet star.
  • the grippers 31 By means of the grippers 31, the bottles 24 fed in the upright normal position (FIG. 3a) are pivoted by 180 degrees, so that their mouth points downward.
  • nozzles formed in the neck of the bottles 2 - are formed by vertical, open-top rinsing pipes 9. introduced.
  • the flushing pipes 9 rotate together with the rotor and are connected to a ring line 12 via individually controllable control valves 14. This contains saturated steam of approx. 105 degrees Celsius, which is opened for a time-controlled opening of the control valve 14 11
  • Each flushing pipe 9 is also connected via a further control valve 32 to a further ring line 33 which contains sterile air. This is blown into the interior of the bottle by time-controlled opening of the control valve 32 after steaming for a period of, for example, 3 seconds (FIG. 3c). As a result, the condensate formed during steaming is rinsed out and the bottle 24 is dried on the inside. The bottles 24 are then pivoted back into their normal position by the grippers 31, in which they run out of the rinser 4 (FIG. 3d).
  • the bottles 24 are thus subjected to a second interior sterilization by blowing in saturated steam.
  • the inner wall of the bottles 24, which approach at a temperature of around 60 degrees Celsius, is heated in all areas to a sterilization temperature above 100 degrees Celsius.
  • the germs that have penetrated into the bottle 24 through the open mouth in the course of the bottle transport on the bottle conveyor 5 are largely killed again.
  • the bottles 24 are transported from the rinser 4 to a filling machine 2 by a short, single-lane screw conveyor 6. Instead, direct blocking is also possible in which the discharge star of the rinser 4 is connected directly or with the interposition of a transfer star 12
  • a tunnel 34 with a steam feed line 35 can therefore be arranged in the area of the bottle mouths, which largely prevents germs from penetrating into the bottle openings (FIG. 3d).
  • the filling machine 2 provided with an inlet star, a rotor and an outlet star corresponds to the construction of the filling machine from German Offenlegungsschrift 40 36 290. It therefore has a plurality of similar filling elements 17 arranged on the circumference of the rotor and associated with rotating lifting elements 36 associated therewith.
  • the empty bottles 24 coming from the rinser '4 are first partially raised by the lifting members 36 to the filling members 17.
  • a return gas tube 10 penetrates into the bottle neck. This is connected by time-controlled opening of a control valve 15 via channels in the filling element 17 to a line 13 which contains saturated steam of, for example, 105 degrees Celsius.
  • each bottle 24 is thus subjected to a third and final internal sterilization by blowing in saturated steam. Those germs and beverage pests that "survived" the first internal sterilization in the cleaning machine 1 and the second internal sterilization in the rinser 4 are also killed with high certainty. All in all, the "fractional sterilization" according to the invention can achieve a significantly higher kill rate than with the same sterilization time and the same energy input in a single station.
  • the tensioning gas valve 38 of the filling member 17 is opened and thereby introduced into the bottle 24 from a duct 39 CO. Via the return gas pipe 10.
  • the sterilization steam and the resulting condensate are largely flushed out of the bottle 24 into the open.
  • the bottle 24 is pressed completely and tightly against the filling member 17 by further lifting the lifting member 36, so that it fills up to the set counterpressure of, for example, 3 bar with C0_ while the tensioning gas valve 38 is still open.
  • C0 ⁇ sterile air can of course also be used as the span gas and purge gas.
  • the tensioning gas valve 38 is closed and then the return gas valve 40 and the liquid valve 41 are opened simultaneously.
  • the fruit juice to be filled previously sterilized for example by sterile filtration, can enter the bottle 24 via the product line 42 and the outlet opening of the filling element 17.
  • the liquid valve 41 is closed and the filling process is thus ended.
  • the lifting element 36 is then lowered with the filled bottle 24.
  • the bottles 24 are taken over by transport stars 7 at normal transport height and passed on to the closing machine 3.
  • the ingress of germs can be prevented.
  • the bottles 24 are then sealed with crown caps or the like previously sterilized by steam. locked.
  • a conventional electronic empty bottle inspection machine can be easily integrated into the system according to FIGS. 1 to 4, preferably between the bottle conveyor 5 and the rinser 4. It is expedient to sterilize the centering bells of the empty bottle inspection machine which attack in the area of the bottle mouth shape. This can e.g. by means of an integrated heater that keeps the centering bell constantly at a temperature of over ICO degrees. It is also possible, at certain time intervals, to carry out chemical sterilization or heat eriiization by flaming or irradiation by supplying sr. •
  • Vessels in the cleaning machine 1 can also be done by acid instead of Lau ⁇ e or in addition to the Lau ⁇ e.

Abstract

Bei einem Verfahren zum sterilen Abfüllen von Getränken in Flaschen, bei dem die Flaschen zuerst in einer Reinigungsstation mittels Lauge gereinigt, dann zu einer separaten Füllstation transportiert, in dieser mit dem vorher entkeimten Getränk gefüllt und schließlich in einer Verschließstation verschlossen werden, wird mehrmals nacheinander eine Innenraumsterilisierung der Flaschen durch Einleiten von Dampf und/oder Heißwasser in räumlich getrennten Stationen durchgeführt. Durch diese fraktionierte Sterilisierung der Flashen wird bei geringem Energieeinsatz eine sehr hohe Keimabtötungsrate bei schonender Behandlung der Flaschen ermöglicht. Außerdem kann auf Maßnahmen gegen eine Reinfektion der Flaschen im Bereich des Transports zwischen den Stationen verzichtet werden, so daß eine gute Zugänglichkeit des Transportbereichs gesichert ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum sterilen Abfüllen von
Getränken in Flaschen
Beschreibuno
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sterilen Abfüllen von Getränken in Flaschen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Durch die DE-PS 733 623 ist es bereits bekannt, die Flaschen innerhalb der Waschmasc .ne im Anschluß an die Behandlung mit warmer Lauge durch Ausspritzen mit einer Flüssigkeit von 85 Grad bis über 100 Grad Celsius oder mit Dampf mittels mehrerer hintereinander angeordneter, außerhalb der Flaschenmündung liegender Spritzdüsen zu sterilisieren. Danach erfolgt in mehreren Stufen eine Abkühlung der Flaschen durch keimfreies Wasser oder keimfreie Luft und schließlich das Austragen auf ein Förderband. Durch dieses werden die Flaschen zu einer Füllmaschine und weiter zu einer Verschließmaschine transportiert, wobei durch tunnelartige Abdeckungen die Flaschen keimfrei gehalten werden sollen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dies nicht vollständig gelingt, so daß immer wieder Flaschen mit aus der Umgebung stammenden Keimen in die Füllmaschine gelangen. Zudem verhindern die Abdeckungen einen raschen Sugriff bei Störungen auf dem Förderband und sind daher bei modernen Hochleistungsabfüllanlagen mit den üblichen mehrbahnigen Transporteuren, Flaschenzusammenführungen und Flaschenverteilungen zwischen den separaten Maschinen nicht tragbar.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei dem Verfahren nach der DE-PS 24 37 588, bei dem die Sterilisierung in der Waschmaschine durch Innen- und Außenspritzung mit Heißwasser 'von 85 bis 95 Grad Celsius erfolgt. Danach werden die Flaschen sofort aus der Waschmaschine entladen und unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 65 bis 70 Grad Celsius zur Füllmaschine transportiert, wobei ein laminares Belüftungssystem eine keimfreie Abschirmung gegenüber der Umgebung bewirken soll. Trotz dieses hohen Aufwands im Bereich des Flaschentransports und der zusätzlichen Erwärmung kann auch hier eine Verkeimung der gereinigten Flaschen nicht vollständig verhindert werden und der Zugang zum Fördersystem ist weitgehend versperrt. Diese Art der sterilen Abfüllung von Getränken konnte sich daher in der Praxis nicht durchsetzen; für die Anwendung in einer modernen Hochleistungsanlage ist sie nicht geeignet.
Weiter ist es durch die DE-OS 40 36 290 bekannt, die in der Waschmaschine mit Lauge gereinigten und ohne Abschirmung zur /EP94/02522
Füllmaschine transportierten Flaschen unmittelbar vor dem Einlauf des Getränks durch Einleiten von Dampf über die in die Flaschen ragenden Rückgasröhrchen der Füllorgane zu sterilisieren. Dadurch können sowohl die noch in der Waschmaschine durch die Frischwasserspritzung als auch die im ungeschützten und daher gut zugänglichen Transportbereich in die Flaschen gelangten getränkeschädlichen Keime weitgehend abgetötet werden. Dabei ist der Energieeinsatz bei der praktisch üblichen Bedampfungszeit vor. rund 2 Sekunden relativ gering und es wird gleichzeitig auch das Füllorgan vor jedem Abfüllvorgang frisch sterilisiert. Bestimmte Getränkeschädlinge, insbesondere die Sporen von Schimmelpilzen, lassen sich hierdurch jedoch nicht immer mit der gewünscht hohen Abtötungsrate vernichten. Eine •Verlängerung der Bedampfungszeit könnte hier zwar abhelfen, würde jedoch zu einer kostspieligen Vergrößerung der Füllmaschine sowie zu einer starken Aufheizung der Füllorgane und der Glasflaschen führen, was zu einer geschmacklichen Beeinträchtigung des Getränks und zu erhöhtem Flaschenbruch führen könnte. Ansonsten ist dieses Verfahren gut für moderne Hochleistungsanlagen geeignet.
Schließlich wurde auch schon vorgeschlagen, bei besonders hitzeempfindlichen Getränken alternativ zur vorbeschriebenen Sterilisierung innerhalb der Füllmaschine die Sterilisierung in einem mit der Füllmaschine verblockten Rinser durchzuführen und die Flaschen auf dem kurzen Weg zwischen Rinser und Füllmaschine durch einen Dampfkanal gegen Reinfektion zu schützen (KRONES Magazin Mai 1992 und Oktober 1992). Auch dieses Verfahren ist für moderne Abfüllanlagen gut geeignet, kann jedoch aufgrund der begrenzten Behandlungszeit im Rinser, in dem die Flaschen einreihig mit hoher Geschwindigkeit transportiert werden, extrem resistente Keime nicht mit der gewünschten Abtötungsrate von z.B. neun Zehnerpotenzen vernichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln eine ausreichend hohe Abtötungsrate auch extrem hitzeresistenter Getränkeschädlinge sowie einen störungsfreien Betrieb mit hoher Leistung zu ermöglichen. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im 'Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren findet somit die Ξterilisierung des Flascheninneren entgegen dem bisherigen Trend nicht konzentriert in einer Station statt, sondern räumlich und zeitlich versetzt in mehreren Phasen bzw. Stationen. Durch die auf der in der vorausgehenden Phase vorgenommene Erwärmung aufbauende Temperaturerhöhung in der folgenden Phase ergibt sich ein Synergieeffekt, der den Abtötungseffekt enorm steigert. Es können somit bei wirtschaftlichem Energieeinsatz durch die besonders hitzeresistenten Sporen der gefürchteten Schimmelpilze Byssochlamys fulva, 3yssochlamys nivea und Neosartorya fischeri mit sehr hohen Abtötungsraten vernichtet werden. Hinzu kommt, daß zwischen den einzelnen Phasen bzw. Stationen der Innenεterilisierung der Flaschen im Transportberεich keinerlei Maßnahmen gegen Reinfektion erforderlich sind, da die wenigen während des Transports aufgenommenen Keime in der folgenden Sterilisierungsphase abgetötet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit in idealer Weise für die sterile Abfüllung von Getränken in modernen Hochleistungsanlagen mit mehreren separaten Maschinen und dazwischengeschalteten Transporteuren geeignet.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben. Besonders hinzuweisen ist auf die Innenraumsterilisierung mit überhitztem Wasser gemäß Anspruch 5 in einem Raum mit überatmosphärischem Druck gemäß Anspruch 10. Dies ermöglicht auch mit außerhalb der Flaschen sitzenden Düsen in kurzer •Behandlungszeit eine gezielte und hohe Wärmezufuhr bis zum Flaschenboden und ist daher besonders gut zum Einsatz in der Reinigungsstation geeignet bzw. mit normalen Spritzdüsen durchführbar. Auch muß keinesfalls während jeder Innenraumsterilisierung ein vollständiges Durchwärmen der Flaschenwandung erfolgen. Es genügt, wenn gemäß Anspruch 6 nur eine sog. Hautsterilisation im Innenbereich durchgeführt wird. Dadurch wird ohne Einbußen am Abtötungseffekt der Energieverbrauch niedrig und der Flaschenbruch im Falle der Behandlung von Glasflaschen überraschend gering gehalten.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist ähnlich einfach und überschaubar aufσebaut wie eine Vorrichtunσ ohne Sterilisierung. Sie ist insbesondere im Bereich der Flaschenförderer gut zugänglich, so daß Störungen jederzeit behoben werden können und dadurch der Wirkungsgrad hochgehalten werden kann. Trotzdem ergibt sich durch die mehrmalige Innenraumsterilisierung der Flaschen ein äußerst hoher Abtötungseffekt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 14 bis 29 angegeben. Wie die Ansprüche 26 und 27 zeigen, ist in die Vorrichtung ohne weiteres eine übliche elektronische
Leerflascheninspektionsmaschine integrierbar, wenn es sich um Mehrwegflaschen handelt, die auf Sauberkeit und Beschädigungen überprüft werden sollen. Es ist lediglich 'dafür zu sorgen, daß durch ein Sterilhalten der an der Flaschenmündung angreifenden Zentrierglocken keine übermäßige Reinfektion stattfindet. Durch die im Anspruch 29 angegebene Schmierung der Förderbänder mit einem erhitzten Gleitmittel läßt sich ein Anwärmen des besonders gefährdeten Flaschenbodens erzielen.
Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Draufsicht auf eine Anlage zum sterilen Abfüllen von Fruchtsaft in Mehrwegflaschen aus Glas mit einer Kurzbeschreibung des Verfahrensabiau s
Fig. 2 den senkrechten Teilschnitt durch die
Reinigungsmaschine der Anlage nach Fig. 1 im Bereich der Einrichtung zur Innensterilisierung der Flaschen Fig. 3 in schematischer Darstellung die vier
Behandlungsphasen im Rinser der Anlage nach Fig. 1
Fig. 4 den senkrechten Schnitt durch ein Füllorgan der Füllmaschine der Anlage nach Fig. 1 während der Innensterilisierung.
Die Anlage nach den Fig. 1 bis 4 ist zum sterilen Abfüllen von Fruchtsaft in Mehrwegflaschen 24 aus Glas eingerichtet. Sie weist eine Reinigungsmaschine 1, einen Rinser 4, eine Füllmaschine 2 und eine Verschließmaschine 3 auf.
Wie die Fig. 2 zeigt, handelt es sich bei der Reinigungsmaschine 1 um eine Doppelendausführung, die im Anschluß an das letzte Laugebad 21 und eine Heißwasserspritzung 22 eine Druckkammer 18 in Form eines nach unten offenen Kastens aufweist. Die Druckkammer 18 taucht in einen mit Heißwasser gefüllten Tank 25 ein und ist in ihrem Inneren mit einem Überdruck von 0, 1 Bar beaufschlagt, z.B. mittels eines Kompressors 26, der, gesteuert durch eine nicht gezeigte Regeleinrichtung, sterile Luft in die Druckkammer 18 preßt. Im Inneren der Druckkammer 18 stellt sich somit ein um einen Meter niedrigerer Wasserstand ein als im Tank 25. Die beiden in Laufrichtung liegenden seitlichen Wände der Druckkammer 18 bilden zusammen mit dem Tar.. 25 eine syphonartige Einlaufschleuse 19 und eine syphonartige Auslaufschleuse 20. Die Flaschen 24 werden durch die an endlosen, kontinuierlich angetriebenen Ketten 27 aufgehängten Flaschenzellen 28 nach dem Passieren der Heißwasserspritzung 22 nach unten in den Tank 25, horizontal durch die Ξinlaufschleuse 19 hindurch, nach oben in den Innenraum der Druckkammer 18 über den Wasserspiegel hinaus, eine kurze Strecke horizontal, dann wieder nach unten in das Wasserbad hinein, in horizontaler Richtung durch die Auslaufschleuse 20 hindurch und schließlich nach oben aus dem Tank 25 heraus zu einer abschließenden Heißwasserspritzung 23 transportiert. Danach laufen die Flaschen zur Abgabeeinrichtung 29, wo sie aus den Flaschenzellen 28 herausgeführt und auf einem Flaschenförderer 5 abgestellt werden.
Im Inneren der Druckkammer 18 sind unterhalb der horizontalen Bewegungsbahn der Flaschen 24 überhalb des Wasserspiegels quer zur Umlaufrichtung drei parallele Spritzrohre 8 mit einer der Anzahl der Flaschen 24 pro 'Flaschenzelle 28 entsprechenden Anzahl von Düsenöffnungen angeordnet. Die Spritzrohre 8 sind drehbar gelagert und werden durch nicht gezeigte Einrichtungen synchron zur Bewegung der Flaschen 24 mitgedreht, so daß die Düsen zunächst schräg in die Flasche einstrahlen, dann senkrecht nach oben den Boden treffen und schließlich wieder schräg nach unten an der Flaschenwand entlang nach unten strahlen. Die drei Spritzrohre 8 sind über eine Leitung 11 mit einem Erzeuger 16 für überhitztes Wasser von 105 Grad Celsius inklusive einer Hochdruckpumpe verbunden. Aufgrund des in der Druckkammer 18 herrschenden Überdrucks wird das überhitzte Wasser ohne übermäßige Dampfbildung durch die Spritzrohre 8 in die Flaschen 24 eingespritzt und trifft größtenteils am Flaschenboden auf. Dadurch wird in kürzester Zeit und auf kurzem Wege eine hohe Wärmemenge in die Flasche eingeführt, so daß sich im gesamten Innenbereich der Flaschen 24 eine Temperatur weit über 100 Grad Celsius einstellt. Das aus den Flaschen 24 auslaufende Wasser wird in einer Wanne 44 aufgefangen und zurück zum Erzeuger 16 für überhitztes Wasser geführt. Ein Teil des überhitzten Wassers geht während des Einspritzens in Dampf über und kondensiert innerhalb der Druckkammer 18, wodurch sich die Wassermenge im Tank 25 vergrößert. Dies wird durch einen nicht gezeigten Überlauf kompensiert. Dementsprechend ist auch die Wanne 44 zusätzlich an eine Frischwasserleitung 30 angeschlossen, über die das kondensierte Wasser automatisch ergänzt wird.
In der Druckkammer 18 der Reingungsmaschine 1 werden somit die Flaschen 24 durch Einspritzen von überhitztem Wasser einer ersten Innensterilisierung unterzogen, die zusammen mit der vorausgehenden Reinigung durch heiße Lauge ein praktisch vollständiges Abtöten aller Keime im Flascheninneren erbringt. Im Bereich der Auslaufschleuse 20 und, falls vorhanden, der anschließenden Heißwasserspritzung 23 erfolgt dann ein leichtes Abkühlen, so daß die Flaschen 24 die Reingungsmaschine 1 mit einer Temperatur von ca. 80 bis 90 Grad Celsius verlassen. Auch ein stärkeres Abkühlen ist möglich. Dieses kann bereits durch die Wasserspritzung 22 vor der Druckkammer 18 eingeleitet werden, da, wie bereits gesagt, durch die Spritzrohre 8 nur ein teilweises Aufheizen der Flaschenwandung erfolgt. Die Außenwand kann daher ohne weiteres eine wesentlich unter 100 Grad Celsius liegende Temperatur aufweisen.
Der die Flaschen 24 von der Reinigur.gsmaschine 1 übernehmende Flaschenförderer 5 wird in üblicher Weise durch eine Anzahl motorisch angetriebener Scharnierbandketten gebildet, welche die Flaschen 24 in mehreren Reihen und in 10
aufrechter Stellung transportieren. Am Ende des Flaschenförderers 5 ist eine Zusammenführung vorgesehen, durch welche die Flaschen 24 in eine Einzelreihe zusammengeführt und gleichzeitig beschleunigt werden. Im gesamten Bereich des Flaschenförderers 5 einschließlich seiner Zusammenführung ist keinerlei Abdeckung oder Abschirmung für die Flaschen 24 vorhanden, so daß bei Störungen durch umσefallene oder verklemmte Flaschen 24 usw. das Bedienungspersonal rasch und ungehindert zugreifen kann. Die Flaschen 24 auf dem Flaschenförderer 5 kühlen allmählich aus und haben beim normalen Betrieb im Bereich der Zusammenführung eine Temperatur von rund 60 Grad Celsius. Durch Erhitzen des üblichen Kettengleitmittels vor dem Aufsprühen auf die Scharnierbandketten kann die Temperatur im Bodenbereich etwas höher gehalten werden.
An den Flaschenförderer 5, der als Massenförderer gleichzeitig eine gewisse Pufferfunktion hat, schließt sich ein Rinser 4 in Rundlauf auweise an. Dieser weist eine EinlaufSchnecke, einen EinlaufStern, einen mit schwenkbaren un__ steuerbaren Greifern 31 für die Flaschen 24 versehenen Rotor und einen AuslaufStern auf. Durch die Greifer 31 werden die in aufrechter Normallage (Fig. 3a) zugeführten Flaschen 24 um 180 Grad verschwenkt, so daß ihre Mündung nach unten weist. In dieser Position werden durch senkrechte, oben offene Spülrohre 9 gebildete Düsen in den Hals der Flaschen 2 -. eingeführt. Die Spülrohre 9 laufen zusammen mit dem Rotor um und sind über einzeln steuerbare Steurventile 14 mit einer Ringleitung 12 verbunden. Diese enthält Sattdampf von ca. 105 Grad Celsius, der durch zeitgesteuertes Öffnen des Steuerventils 14 für eine 11
Zeit von z.B. 6 Sekunden ins Flascheninnere eingeblasen wird (Fig. 3b). Durch den Ringspalt zwischen Spülrohr 9 und Flaschenmündung kann der Dampf ins Freie entweichen.
Jedes Spülrohr 9 ist außerdem über ein weiteres Steuerventil 32 mit einer weiteren Ringleitung 33 verbunden, die Sterilluft enthält. Diese wird durch zeitgesteuertes Öffnen des Steuerventils 32 nach dem Dämpfen für eine Zeit von beispielsweise 3 Sekunden ins Flascheninnere eingeblasen (Fig. 3c) . Dadurch wird das beim Dämpfen entstehende Kondensat ausgespült und die Flasche 24 innen getrocknet. Anschließend werden die Flaschen 24 durch die Greifer 31 in ihre Normalposition zurückgeschwenkt, in der sie aus dem Rinser 4 auslaufen (Fig. 3d) .
Im Rinser 4 werden somit die Flaschen 24 durch Einblasen von Sattdampf einer zweiten Innenraumsterilisierung unterzogen. Dabei wird die Innenwand der mit einer Temperatur von rund 60 Grad Celsius zulaufenden Flaschen 24 in allen Bereichen auf eine Sterilisationstemperatur über 100 Grad Celsius erhitzt. Somit werden die Keime, die im Verlauf des Flaschentransports auf dem Flaschenförderer 5 durch die offene Mündung in eine Flasche 24 eingedrungen sind, wieder weitestgehend abgetötet.
Vom Rinser 4 werden die Flaschen 24 durch einen kurzen, einbahnigen Schneckenförderer 6 zur Füllmaschine 2 transportiert. Statt dessen ist auch eine direkte Verblockung möglich, in dem der Auslaufstern des Rinsers 4 direkt oder unter Zwischenschaltung eines Transfersterns mit 12
dem Einlaufstern der Füllmaschine 2 kämmt. Auf jeden Fall sind in diesem Bereich aufgrund des zwangsweisen Flaschentransports Störungen nicht zu erwarten. Es kann daher im Bereich der Flaschenmündungen ein Tunnel 34 mit einer Dampfzuleitung 35 angeordnet werden, der ein Eindringen von Keimen in die Flaschenöffnungen weitestgehend verhindert (Fig. 3d) .
Die mit einem Einlau stern, einem Rotor und einem Auslaufstern versehene Füllmaschine 2 entspricht im Aufbau der Füllmaschine aus der deutschen Offenlegungsschrift 40 36 290. Sie weist demnacn mehrere am Umfang des Rotors angeordnete, gleichartige Füllorgane 17 sowie diesen zugeordnete, mit umlaufende Huborgane 36 auf. Die vom Rinser '4 kommenden leeren Flaschen 24 werden zuerst durch die Huborgane 36 teilweise an die Füllorgane 17 angehoben. Dabei dringt ein Rückgasrohr 10 in den Flaschenhals ein. Dieses wird durch zeitgesteuertes Öffnen eines Steuerventils 15 über Kanäle im Füllorgan 17 mit einer Leitung 13 verbunden, welche Sattdampf von z.B. 105 Grad Celsius enthält. Dieser strömt somit für eine vorbestimmte Zeit von beispielweise 2 Sekunden über das Rückgasrohr 10 bzw. die durch dessen Öffnung gebildete Düse mittig in die Flasche 24 bis zum Boden ein und entweicht durch den Ringspalt zwischen Rückgasrohr 10 und Flaschenmündung in einen Rückgaskanal 37 (Fig. 4). Dabei wird der gesamte Innenbereich der Flasche 24, die vom Rinser 4 her bereits ein sehr hohes Temperaturniveau aufweist, auf eine Temperatur weit über 100 Grad erhitzt. In der Füllmaschine 2 wird somit jede Flasche 24 durch Einblasen von Sattdampf einer dritten und letzten Innensterilisierung unterzogen. Dabei werden auch diejenigen Keime und Getränkeschädlinge, die die erste Innensterilisierung in der Reinigungsmaschine 1 und die zweite Innensterilisierung im Rinser 4 "überlebt" haben, mit hoher Sicherheit abgetötet. Insgesamt gesehen läßt sich mit der erfindungsgemäßen "fraktionierten Sterilisierung" eine wesentlich höhere Abtötungsrate erreichen als bei gleicher Sterilisationszeit und gleichem Energieeinsatz in einer einzigen Station.
Nach Schließen des Steuerventils 15 wird das Spanngasventil 38 des Füllorgans 17 geöffnet und dadurch aus einem Kanal 39 CO., über das Rückgasrohr 10 in die Flasche 24 eingeleitet. Dadurch wird der Sterilisationsdampf sowie das entstehende Kondensat weitestgehend aus der Flasche 24 hinaus ins Freie gespült. Daraufhin wirα die Flasche 24 durch weiteres Anheben des Huborgans 36 vollständig und dicht an das Füllorgan 17 angepreßt, so daß sie sich bei weiterhin geöffnetem Spanngasventil 38 bis zu dem eingestellten Gegendruck von z.B. 3 Bar mit C0_, füllt. Statt C0~ kann selbstverständlich auch Sterilluft als Spanngas und Spülgas benutzt werden. Nach vollendeter Vorspannung wird das Spanngasventil 38 geschlossen und daraufhin das Rückgasventii 40 und das Flüssigkeitsventil 41 gleichzeitig geöffnet. Nunmehr kann der abzufüllende, vorher beispielsweise durch Sterilfiltration keimfrei gemachte Fruchtsaft über die Produktleitung 42 und die Auslau Öff ung des Füllorgans 17 in die Flasche 24 einlaufen. Nach Erreichen der vorbestimmten Füllhöhe, gemessen durch eine elektrische Sonde 43, wird das Flüssigkeitsventil 41 geschlossen und somit der Füllvorgang beendet.
Daraufhin wird das Huborgan 36 mit der gefüllten Flasche 24 abgesenkt. Im Auslauf der Füllmaschine 2 werden die Flaschen 24 in normaler Transporthöhe von Transportsternen 7 übernommen und an die Verschließmaschine 3 weitergegeben. Durch Ξinblasen von Dampf mit einem Tunnel entsprechend Fig. 3ά kann dabei wiederum das Eindringen von Keimen verhindert werden. In der Versc.ließmaschine 3 werden dann die Flaschen 24 mit vorher durch Dampf keimfrei gemachten Kronenkorken oder dgl . verschlossen.
Im Falle des Füllens von Mehrwegflaschen kann in die Anlage nach Fig. 1 bis 4 problemlos eine übliche elektronische Leerfiascheninspektionsmaschine integriert werden, vorzugsweise zwischen dem Flascnenförderer 5 und dem Rinser 4. Dabei ist es zweckmäßig, die im Bereich cer Flaschenmündung angreifenden Zentrierglocken der Leerfiascheninspektionsmaschine sterilisierbar zu gestalten. Dies kann z.B. durch eine integrierte Heizung erfolgen, welche die Zentrierglocken konstant auf einer Temperatur von über ICO Grad hält. Auch ist es möglich, in bestimmten Zeitabständen eine chemische Sterilisation oder eine Wärmes eriiisation durch Abflammen oder Bestrahlen durch zuführ sr. •
Die Behandlung der Flaschen, Gläser oder dgl. Gefäße in der Reinigungsmaschine 1 kann auch durch Säure anstelle von Lauσe oder zusätzlich zur Lauσe erfolgen.

Claims

94/02522
1 5
Verfahren und Vorrichtung zum sterilen Abfüllen von
Getränken in Flaschen
PatentansDrüche
Verfahren zum sterilen Abfüllen von Getränken in Flaschen, bei dem die Flaschen zuerst in einer Reinigungsstation mittels Lauge gereinigt, dann zu einer separaten Füllstation transportiert, in dieser mit dem vorher entkeimten Getränk gefüllt und schließlich in einer Verschließstation verschlossen werden, wobei der Innenraum der gereinigten, leeren Flaschen durch Einleiten von Dampf und/oder Heißwasser sterilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Innenraumsterilisierung der Flaschen durch Einleiten von Dampf und/oder Heißwasser mehrmals nacheinander in räumlich getrennten Stationen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen zwischen den Stationen mit Innenraumsterilisierung aufrechtstehend mit offener Mündung transportiert werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen zwischen den zeitlich getrennten Innenraumsterilisierungen ohne Abdeckung, Belüftung, Bestrahlung oder dgl. Maßnahmen, die einer Verkeimung entgegenwirken, transportiert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Innenraumsterilisierung der Flaschen durch Einblasen von ≤attdampf mit einer Temperatur von mindestens 105 Grad Celsius erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Innenraumsterilisierung der Flaschen durch Einspritzen von überhitztem Wasser mit einer Temperatur von mindestens 105 Grad Celsius erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr bei jeder Innenraumsterilisierung der Flaschen derart bemessen ist, daß die Sterilisationstemperatur von mindestens 100 Grad Celsius nur im Innenbereich der Flaschen erreicht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Innenraumsterilisierungen in der Reiniσunσsstation durchgeführt wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Innenraumsterilisierungen in der Füllstation durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Innenraumsterilisierungen in einer zwischen der Reinigungsstation und der Füllstation angeordneten separaten Sterilisierstation durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Innenraumsterilisierungen in einem Raum mit überatmosphärischem Druck durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen während mindestens einer Innenraumsterilisation auf dem Kopf stehen, so daß ihre Mündung nach unten weist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich an mindestens eine Innenraumsterilisierung ein Ausblasen der Flaschen mit Sterilluft anschließt.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Reinigungsmaschine, einer Füllmaschine und einer Verschließmaschine, die über Flaschenförderer miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Maschinen (1, 2) mit einer Einrichtung (8, 10) zum Einführen von Dampf 1 8
und/oder Heißwasser ins Flascheninnere ausgestattet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Reinigungsmaschine (1) und der Füllmaschine (2) eine Spülmaschine/Rinser (4) eingeschaltet ist, die mit einer Einrichtung (9) zum Einführen von Dampf und/oder Heißwasser ins Flascheninnere ausgestattet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8, 9, 10) mindestens eine Düse aufweist, die an eine Dampf¬ und/oder Heißwasserleitung (11, 12, 13) angeschlossen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (9, 10) ein Steuerventil (14, 15) vorgeschaltet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) an eine Einrichtung (16) zur Erzeugung von überhitztem Wasser mit einer Temperatur von mindestens 105 Grad Celsius angeschlossen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9-, 10) ins Flascheninnere einführbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8, 9, 10) mit der Flasche mitführbar ist. T/EP94/02522
19
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (10) durch das Füllrohr oder Rückgasrohr eines Füllorgans (17) der Füllmaschine (1) gebildet wird.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9) durch das Spülrohr der Spülmaschine (4) bzw. des Rinsers gebildet wird.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (8) durch mindestens ein Spritzrohr der Reinigungsmaschine (1) gebildet wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzrohr (8) drehbar oder geradlinig verschiebbar in der Reinigungsmaschine (1) gelagert ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reinigungsmaschine (1) eine unter Überdruck stehende Druckkammer (18) mit einer syphonartigen Eingangsschleuse (19) und Ausgangsschleuse
(20) für die Flaschen ausgebildet ist und daß die Einrichtung (8) zur Einführung von Dampf und/oder Heißwasser und/oder überhitztem Wasser in dieser Druckkammer (18) angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (18) zwischen dem letzten Laugebad
(21) und der Abgabeeinrichtung (22), ggf. unter Zwischenschaltung von Wasserspritzungen (22, 23) angeordnet ist. 20
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Reinigungsmaschine (1) und der Füllmaschine (2) oder Spülmaschine/Rinser (4) eine LeerfIascheninspektionsmaschine eingeschaltet ist, deren an der Flaschenmündung angreifende Zentrierglocken sterilisierbar sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierglocken beheizbar sind.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13' bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Flaschenförderer (5) im Anschluß an die Reinigungsmaschine (1) zum mehrreihigen Transport der Flaschen ausgebildet und von oben und/oder von der Seite her im wesentlichen frei zugänglich ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung der Scharnierbandketten des mehrbahnigen Flaschenförderers (5) mit einem erhitzten Schmiermittel erfolgt.
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