EP1162167B1 - Procédé et dispositif pour remplir des bouteilles, boítes et récipients similaires de produit liquide - Google Patents

Procédé et dispositif pour remplir des bouteilles, boítes et récipients similaires de produit liquide Download PDF

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EP1162167B1
EP1162167B1 EP01112180A EP01112180A EP1162167B1 EP 1162167 B1 EP1162167 B1 EP 1162167B1 EP 01112180 A EP01112180 A EP 01112180A EP 01112180 A EP01112180 A EP 01112180A EP 1162167 B1 EP1162167 B1 EP 1162167B1
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EP
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filling
pressure
gas
container
carbonisation
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EP01112180A
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Ludwig Clüsserath
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KHS Maschinen und Anlagenbau AG
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KHS Maschinen und Anlagenbau AG
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    • 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
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/10—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure preliminary filling with inert gases, e.g. carbon dioxide
    • 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
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    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/065—Filling siphons, e.g. carbonating beverages during filling

Definitions

  • the invention relates to a method for filling bottles, cans or the same container with a liquid filling, in particular with drinks according to Preamble of claim 1 and a filling machine according to the preamble Claim 19.
  • a filling machine according to the preamble Claim 19.
  • EP-A-697 369 such a Process or machine described.
  • the object of the invention is to demonstrate a method which simplifies the manufacture of bottled carbonated products, in particular also of carbonated beverages.
  • the peculiarity of the invention is that the displacement of the contents with Carbonic acid, i.e. not carbonizing the product in one Carbonation device, but in the filling machine, i.e. in the respective Container is done.
  • the filling material for example water or a fully mixed beverage without CO2 or with a reduced or negligible CO2 content
  • the container at the supplied each filling point and only mixed with CO2 gas there so that the The contents in the container finally have the required CO2 content.
  • the filling machine is used for filling Containers, namely bottles 2 with a liquid filling material in the form of a Beverages, for example with lemonades, table and mineral water, and then adding the filling material in the respective bottle 2 with carbon dioxide or CO2 gas (carbonization).
  • a liquid filling material in the form of a Beverages, for example with lemonades, table and mineral water, and then adding the filling material in the respective bottle 2 with carbon dioxide or CO2 gas (carbonization).
  • the filling machine 1 has in a known manner a rotor 3 rotating around a vertical machine axis in uniform Angular spacing distributes a large number of filling points, each by one Filling element 4 and a container carrier 5 are formed, which in the illustrated Embodiment, the respective bottle 2 on a bottle neck in the area of Bottle mouth 2 'formed behind and controlled by a fixed flange Lift curve 6 and a lifting cylinder 7 a vertical lifting movement for lifting and Lowering the bottle 2 against the associated filling element 4 or from this performs.
  • the upright bottles 2 are placed on one by a conveyor 8 Bottle inlet 9 fed to filling stations 4/5 individually.
  • the filled bottles 2 with the carbonized contents are filled at a bottle outlet 10 4/5 removed and handed over to the transporter 8.
  • the rotor 3 is in the direction of arrow A of Figure 1 driven all round.
  • the filling machine 1 shows how to carry out the aforementioned method steps the embodiment shown a training from that in Figure 2 for a Filling element 4 is shown in detail.
  • the filler tube-free filler element 4 has in a housing 11 a liquid channel 12 with a liquid valve, which by an actuator, not shown, for initiating the actual Filling phase is opened and closed again at the end of the filling phase.
  • the liquid channel 12 is provided with an annular bowl 14 provided on the rotor 3 or connected to the local product space 14 'occupied by the product, and via a line 12 '.
  • the product space 14 " is connected to the liquid product via a line 15 provided.
  • the product level is kept at a predetermined level.
  • the Gas space 14 " is supplied via a gas line 16 with CO2 gas under atmospheric pressure provided.
  • Each filling element 4 also has a return gas tube 22, which is on the filling element 4 attached bottle 2 with its lower, open end in the interior of the Bottle 2 and with its upper, open end in a formed in the housing 11
  • Gas channel 23 'opens the component of further executed in the housing 11 and in Fig. 2 is generally designated 23 gas paths.
  • the return gas pipe 22 is on the underside of the housing 11 from the annular liquid opening 12 "of the Liquid channel 12 enclosed, the (liquid opening) in the direction of flow of the filling material follows the liquid valve 13.
  • the gas paths 23 are on Individually controllable control valve device 24 provided for each filling element 4 controllable so that the interior of the respective filling element 4 with the Bottle mouth 2 'in the sealing position provided bottle 2 for the individual process or treatment steps etc.
  • control valve assembly 24 has the Embodiment shown three individually controllable control valves 24 ', which in suitably control the inner gas paths 23, i.e. especially opening and Conclude.
  • each filling element 4 also has a carbonization tube 25, which inside of the return gas tube 22 and is arranged coaxially with it, in such a way that the carbonization tube 25 with its lower, open end relatively far above that protrudes lower, open end of the return gas tube 22. With the top end it is Carbonization tube 25 sealed by the gas space or channel 23 ' passed and connected to the ring channel 20 via a line 26.
  • Line 26 is provided individually for each filling element 4 Control valve 27 and also a volume or quantity measuring device 28 with which which, when the control valve 27 is open, flows through the line 26 and at the bottom, open end of the carbonization tube 25 emerging amount of CO2 gas measured becomes.
  • the line 26 is connected to the gas channel 23 'via a check valve 29.
  • the check valve 29 is further designed so that it for opens a gas flow from line 26 into gas channel 23 'for gas flow in the opposite direction but locks.
  • annular return gas channel 30 is formed between the inside diameter of the return gas pipe 22 and the outside diameter the carbonization tube 25 between the inside diameter of the return gas pipe 22 and the outside diameter the carbonization tube 25 is an annular return gas channel 30 is formed, the lower end of the return gas pipe 22 is open and at the upper end of the return gas pipe in the gas channel 23 'opens.
  • the described process steps are the following in the execution Filling a bottle 2 possible, the filling machine 1 before the start of filling of course with all the media required for filling (filling material and CO2 gas in the Ring boiler 14 and CO2 gas are supplied under pressure in the ring channel 20):
  • control valve 27 is opened and at the same time the Control valve assembly 24 is controlled so that this in the direction of flow part of the liquid channel 12 formed below the liquid valve 13 with the Ring channel 19 is connected.
  • CO2 gas thus flows via the opened valve 27 into the carbonization tube 25 and enters at the bottom, far into the bottle 2 protruding end of this tube in the direction of the bottle bottom and thus displaces the air in the bottle 2 from below, which passes through the Ring opening 12 "reaches the channel 19 from the bottle.
  • a certain proportion of CO2 gas passes through the check valve 29 into the gas channel 23 ', from there into the Return gas channel 30 also flows in via the lower open end of the gas channel 30 the interior of the bottle 2 and contributes to the displacement of the air from the bottle 2.
  • the duration of the rinsing process is, for example, one Time control set.
  • the gas channel 23 'with the ring channel is via the control valve device 24 17 connected, so that in the bottle 2 the pressure of the gas space 14 ", i.e. at shown embodiment sets the atmospheric pressure. Then that will Liquid valve 13 opened so that the filling material via the ring opening 12 "along the Inner surface of bottle 2 flows into the bottle interior. As soon as the target filling quantity is reached, the liquid valve 13 is closed. In parallel to this is also about the control valve device 24 interrupts the connection to the ring channel 17. to Control of the target filling quantity is in the ring bowl 14 with the liquid channel 12 connecting line 12 'in the illustrated embodiment Volume measuring device 33 is provided.
  • the level of the product level in bottle 2 is below the lower level Gas channel 30 opens, but well above the lower end of the carbonization tube 25th
  • the filled bottle is first pre-stressed with CO2 gas.
  • CO2 gas arrives at this level in the above the product level formed and not occupied by the contents of the respective bottle 2.
  • the bias pressure is so set that when prestressing the pressure in the bottle 2 to a pressure level increases, which is in the range of the saturation pressure.
  • the preload required amount of gas is very small since the head space of the respective bottle 2 only has a relatively small volume and only this headspace with the span gas filled and brought to the tension or saturation pressure.
  • a CO2 pressure is regulated in the ring channel 20, which is clearly above the Saturation pressure, i.e. above the external pressure at which the desired amount of CO2 gas is dissolved in the finished beverage.
  • Control valve 27 opened so that 25 carbon gas under pressure through the carbonization tube flows into the filling in a jet. Due to the relatively long length, this is Carbonation tube 25 immersed deep in the contents.
  • the one you want Degree of carbonization or the desired amount of that supplied during carbonization CO2 gas is in the illustrated embodiment on the Volume measuring device 28 controlled. Basically, however, is also a time control or a combination of time control and mass or volume measurement possible.
  • the control valve 27 is closed. about the control valve assembly 24 becomes the gas channel 23 'and thus the interior of the Bottle 2 connected to the ring channel 19, whereby the pressure in the bottle 2 throttled to a regulated pressure that is significantly below the CO2 saturation pressure is in the product or beverage. At this pressure level takes place then a temporary calming of the filling takes place. Still in the product remaining gas bubbles rise to the surface without any appreciable foam formation Surface on.
  • the carbonizing tube 25 is over the Check valve 29 connected to the gas channel 23 ', so that this residual CO2 gas the carbonization tube 25 via the gas channel 23 ′ and the control valve arrangement 24 is also discharged into the ring channel 19.
  • the pressure in the carbonization tube 25 is significant higher than the gas pressure in the bottle head space or in the gas channel 30 and gas space 23 ', so that the check valve 29 is closed during the carbonation process. Only after carbonation has been completed, i.e. after the valve 27 closes equal pressure between the carbonation tube 25 and the bottle head space a, so that the pressures during the pre-relief and calming phase in the carbonation tube 25 and in the head space of the bottle 2 when open Check valve 29 can dismantle in parallel, to avoid a harmful gas leakage from carbonization tube 25 as above has been described.
  • the gas path is preferably a throttle element, for example a nozzle with a predetermined flow cross section provided so that the internal pressure of the bottle 2nd is reduced in a controlled manner to atmospheric pressure.
  • the additional process time required for carbonization can be determined by a Acceleration of the filling are compensated in the previous filling step, in particular because it is compared to products containing CO2 the filling with still products or drinks much faster and therefore in can be done in a shorter time.
  • the filling machine 1 can therefore be the same Filling capacity can be dimensioned in today's order of magnitude, but with the advantage that a separate carbonation plant is no longer is needed.
  • the invention has been described above using an exemplary embodiment. It it goes without saying that numerous changes and modifications are possible without that this leaves the inventive idea on which the invention is based.
  • the respective bottle 2 pretensioned Prestressing or saturation pressure to provide an additional ring channel that the CO2 gas leads under saturation pressure and is common to all filling elements 4.
  • pretension the bottles 2 the bias or saturation pressure before the filling step, then the Gas space 14 "of the ring bowl 14 which is under prestressing or saturation pressure CO2 gas.
  • the above-described version in which the pretensioning only after the filling phase takes place, but has the advantage that only small amounts of CO2 gas for the biasing is required as described above.

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Claims (23)

  1. Procédé pour remplir des bouteilles, boítes ou récipients similaires (2) d'un produit de remplissage liquide, par utilisation d'une machine de remplissage (1) à plusieurs positions de remplissage qui comportent chacune un élément de remplissage (4) contre lequel le récipient (2) respectif s'applique en position étanche, par son embouchure de récipient (2'), au moins pendant une partie d'un processus de remplissage et par lequel le volume intérieur du récipient est rempli du produit de remplissage liquide, de manière commandée, au cours d'une phase de remplissage, et est alimenté en gaz CO2 sous pression au cours d'au moins d'une étape du procédé, caractérisé en ce que le produit de remplissage liquide est additionné d'acide carbonique ou est carboné, dans le récipient (2) respectif, par introduction du gaz CO2 sous pression.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carbonation du produit de remplissage s'effectue dans le récipient (2) après achèvement de la phase de remplissage.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le produit de remplissage introduit dans le récipient (2) pendant la phase de remplissage est un produit sans teneur en CO2 ou un produit à teneur en CO2 qui est sensiblement inférieure à la teneur en CO2 du produit de remplissage conditionné.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carbonation du produit de remplissage dans le récipient (2) s'effectue à travers au moins une ouverture de gaz immergée dans le produit de remplissage liquide, par introduction du gaz CO2 sous pression.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la carbonation du produit de remplissage s'effectue à travers un tube de carbonation (25) qui est immergé par une extrémité inférieure, formant l'ouverture de gaz, à travers l'ouverture de récipient (2'), dans le produit de remplissage liquide, à distance au-dessous du niveau du produit de remplissage.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant la carbonation du produit de remplissage liquide il est procédé à une précontrainte du récipient (2) à une pression de précontrainte ou de saturation.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la précontrainte du récipient s'effectue dans une phase de précontrainte qui précède la phase de remplissage.
  8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la précontrainte du récipient s'effectue après la phase de remplissage.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour la carbonation, on introduit le gaz CO2 dans le produit de remplissage liquide, à une pression qui est nettement supérieure à la pression de précontrainte ou de saturation.
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque récipient (2) est précontraint avant la carbonation à une pression de précontrainte ou de saturation.
  11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume intérieur du récipient (2) est rincé avec un gaz inerte au cours d'une étape du procédé qui précède la phase de remplissage.
  12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lavage s'effectue avec le gaz inerte ou le gaz CO2 à travers le tube de carbonation (25).
  13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le remplissage du récipient (2) s'effectue sous pression atmosphérique pendant la phase de remplissage.
  14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le remplissage du récipient (2) s'effectue sous contre-pression pendant la phase de remplissage.
  15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après la carbonation, la détente du récipient s'effectue à la pression atmosphérique.
  16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la détente à la pression atmosphérique s'effectue en au moins deux étapes, à savoir d'abord une pré-détente à une pression de pré-détente supérieure à la pression atmosphérique, puis une détente résiduelle à la pression atmosphérique.
  17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est prévu une phase de stabilisation entre la détente à la pression de pré-détente et la détente résiduelle.
  18. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après la carbonation et pendant la détente, il se produit aussi une détente du volume intérieur du tube de carbonation (25).
  19. Machine de remplissage pour remplir des bouteilles, boítes ou récipients similaires (2) d'un produit de remplissage liquide, avec plusieurs positions de remplissage qui comportent chacune un élément de remplissage (4) contre lequel le récipient (2) respectif s'applique en position étanche au moins pendant une partie d'un processus de remplissage, par son embouchure de récipient (2'), et par lequel le volume intérieur du récipient est rempli du produit de remplissage liquide, de manière commandée, au cours d'une phase de remplissage, et est alimenté en gaz CO2 sous pression au cours d'au moins une étape du procédé, caractérisée par des moyens (25) pour carboner le produit de remplissage liquide dans chaque récipient (2), par introduction du gaz CO2 sous pression dans le produit de remplissage.
  20. Machine de remplissage selon la revendication 19, caractérisée par au moins une ouverture de gaz sur l'élément de remplissage, qui est immergée dans le produit de remplissage liquide et à travers laquelle s'effectue la carbonation du produit de remplissage dans le récipient (2) par introduction du gaz CO2 sous pression.
  21. Machine de remplissage selon la revendication 20, caractérisée par un tube de carbonation (25) qui forme l'ouverture de gaz, par une extrémité inférieure, et qui s'éloigne du côté inférieur de l'élément de remplissage (4).
  22. Machine de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de remplissage (4) sont des éléments sans tube de remplissage.
  23. Machine de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tube de carbonation (25) part d'une ouverture d'un canal de retour de gaz (30) en s'éloignant du côté inférieur de l'élément de remplissage (4).
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