EP2338830B1 - Kühleinrichtung zum Stabilisieren einer Behältnisstruktur - Google Patents

Kühleinrichtung zum Stabilisieren einer Behältnisstruktur Download PDF

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EP2338830B1
EP2338830B1 EP10194464.3A EP10194464A EP2338830B1 EP 2338830 B1 EP2338830 B1 EP 2338830B1 EP 10194464 A EP10194464 A EP 10194464A EP 2338830 B1 EP2338830 B1 EP 2338830B1
Authority
EP
European Patent Office
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containers
cooling
filling
filling device
tempering
Prior art date
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Revoked
Application number
EP10194464.3A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2338830A3 (de
EP2338830A2 (de
Inventor
Peter Knapp
Alexander Schau
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43770617&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2338830(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP2338830A2 publication Critical patent/EP2338830A2/de
Publication of EP2338830A3 publication Critical patent/EP2338830A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2338830B1 publication Critical patent/EP2338830B1/de
Revoked legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
    • B67C3/045—Apparatus specially adapted for filling bottles with hot liquids
    • 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
    • B67C3/14—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 specially adapted for filling with hot liquids
    • 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
    • B67C3/22—Details
    • B67C2003/226—Additional process steps or apparatuses related to filling with hot liquids, e.g. after-treatment

Definitions

  • the present invention is directed to an apparatus and a method for cooling containers according to the preambles of claims 1 and 6.
  • PET blanks referred to below as preforms
  • preforms are first blown into PET bottles in a blow molding machine.
  • the bottles are passed by means of a transfer device (or transport device) to a filler in order to be filled there with (hot) filling material.
  • the bottles which have not yet been closed are subsequently "nitrogen-dried" with nitrogen and sealed shortly thereafter.
  • This process is also known as nitro-hotfill process.
  • the bottle bottom is cooled in the transfer area between a blowing machine and a filler by means of water jets working in series.
  • the hot, closed bottle is preferably transported by means of at least one conveyor belt to the bottle cooler. In the recooler, the hot bottle is cooled to room temperature.
  • the tempering device is a cooling device for cooling the bottom region of the container.
  • the floor area is not only to be understood as the area which is intended to be set up on a flat surface, but also encompasses the distance between the individual contact areas, which can be brought into contact with the erection level, in the longitudinal direction of the container staggered areas.
  • the bottom region of the container preferably comprises the bottom wall region, which extends at least in sections on the outside of the container in its longitudinal direction and which adjoins the base surface.
  • This embodiment is advantageous because by means of the cooling device, a targeted cooling of the bottom portion, is feasible, whereby a targeted increase in the stability of each treated container in the applied area is possible.
  • the injection point of the respective container can be specifically cooled by means of the cooling device.
  • the container is acted upon by the tempering device with a flowable medium, which is preferably a fluid and is particularly preferably water or air.
  • the tempering device for cooling has a solid body, which consists for example of cooled or coolable metal, ice or the like.
  • the cooling temperature is lower than 40 ° C, preferably lower than 30 ° C and more preferably between 20 ° C and 30 ° C or lower.
  • This embodiment is advantageous, since the supplied fluid is preferably temperature-controlled and, depending on the container or liquid supplied, a medium can be used for cooling, which has the respectively corresponding or suitable heat conduction coefficient.
  • the filling means is a heated fluid, i. a liquid or gas can be introduced into the container, wherein the fluid is ideally hotter than 30 ° C, preferably hotter than 50 ° C, and more preferably hotter than 70 ° C.
  • the fluid is particularly preferably a liquid food, wherein it is also conceivable that other flowable substances in the containers can be filled.
  • the cooling device is at least partially in the region of the filling device and / or arranged after the filling device, that it forms at least one cooling section, so that at least in sections a temporary or continuous cooling of the transported bottles is feasible.
  • cooling section water injection to the bottom of the bottle
  • a supplementary cooling section could thus begin at the end of the aforementioned cooling section and only end before a further filling device, in particular a droppler. It can thus be the entire route, in which the bottles are preferably transported hanging, to allow cooling of the soil. It is thus possible during the filling process to cool the ground, whereby heating of the soil can be avoided.
  • a dropper is understood as meaning a device which at least supplies nitrogen to the containers or introduces them into the containers. It is particularly preferable for the containers to be closed by the dropper or after the dropper by means of a closure device. It is also conceivable that the cooling section also extends in the dropper and only partially along the transport path provided after the dropper.
  • the cooling device in the region of the filling device on rigid and / or dynamic air and / or water nozzles, so that water is supplied to the outer wall of the container.
  • a nozzle attachment according to the transfer distance or cooling distance is possible.
  • rigid air and / or water nozzles are already providable in the area of the filling device and / or in the transfer section after the filling device.
  • Rigid means hereby preferably stationary and more preferably immovable, with stationary also pivotal and / or rotational movements of the nozzles are conceivable.
  • Dynamic air and / or water nozzles drive preferably with the bottle or the filling valve.
  • the dynamic air and / or water nozzles are preferably movable, wherein movably is to be understood as being pivotable, rotatable and / or relative to the environment relatively movable.
  • a movement of dynamic air and / or water jets can be done depending on the transport speed and the transport path of the containers.
  • the dynamic water nozzles are movable such that they at least partially the same or approximately the same speed as the transported containers and thus the direction of movement and the speed of movement of the containers at least partially with the direction of movement and movement speed of the air and / or water nozzles substantially to match.
  • the water feed could be done with dynamic water nozzles, for example via rotary distributor, whereby a targeted and more effective cooling would be possible.
  • dynamic and rigid air and / or water nozzles are conceivable or dynamic air and / or water nozzles can be temporarily used as a rigid nozzle or as limited in their degrees of freedom movement nozzles.
  • the device has a further filling device, wherein the further filling device is arranged in the transport path of the containers after the first filling device, which preferably fills the containers with hot or heated liquids.
  • the further filling device here is preferably to be understood as a dropper, which preferably provides a fluid and particularly preferably a gas and particularly preferably nitrogen for introduction into the container or introduces it into the container.
  • a blow molding machine for forming preforms into containers or bottles is preferably provided.
  • the containers are preferably at least partially made of plastic and are particularly preferably PET bottles.
  • a recooler is provided in the transport path of the containers after the further filling device and the container can be cooled during transfer from the further filling device to the recooler at least temporarily by means of at least one cooling device.
  • the transfer preferably takes place at least in sections with a conveyor belt.
  • This embodiment is advantageous because, after the containers have been closed, an increase in pressure takes place within the container due to the nitrogen supplied in the further filling device and thus deformation of the container bottom is prevented by the resulting bottom cooling.
  • the cooling device and at least one further cooling device in the region between the further filling device and the recooler partially designed as a water bath and / or water nozzles or air nozzles.
  • the cooler d. H. A conveyor belt chain on which the bottles are standing runs in a water bath.
  • a water bath is likewise providable in the area between the blow molding machine and the droppler or the further filling device.
  • the water and / or air nozzles could be arranged for example in the interior of the conveyor belts such that through them the respective fluid upwards, d. H. preferably in the direction of the containers, can be injected.
  • the chain links required for this must be adapted, d. H. it can be holes in the chain links are introduced or to be able to inject the water jet from the interior of the conveyor belt on the bottom of the bottle can.
  • air nozzles the supply of recycle air from the blow molding machine is conceivable.
  • Cooling sectors imaginable, through which the bottle bottoms are acted upon with cooling. Cooling sectors thus describe sections of the entire transfer path, which may be formed for example by water and / or air nozzles, water baths, the like and combinations thereof.
  • the bottles need a defined time to reach the recooler.
  • the bottles require about 1.5-3.5 minutes, and more preferably about 2.5 minutes, until they reach the recooler.
  • the bottle bottom as described above, a very elevated process is exposed, d. H.
  • the bottom of the bottle must compensate for a bottle internal pressure of approx. 1 - 3 bar, preferably 1.3 - 2.0 bar, for hot material.
  • the soil is no longer subjected to such a high load during the filling phase and during transport since there is a continuous or section-wise and preferably substantially permanent cooling process.
  • the soil weight of the container or of the bottle can be reduced and / or on the other hand the internal pressure of the bottle can be increased.
  • a further embodiment further comprises a sterilization device for closures.
  • the advantage of a process in which containers are filled with hot liquids is, inter alia, that after a closing operation the containers can be pivoted so that the hot product rests not only against the container inner wall but also against the closure inner wall. The hot product thus leads to a sterilization or sterilization of the closure.
  • a rotating station is arranged in the treatment section between the filler and the outlet from the plant, in which the containers can be rotated or pivoted at least temporarily, at least partially.
  • a bottom cooling of the container is made in this turning station.
  • the containers are rotated between 75 degrees and 100 degrees, more preferably between 85 degrees and 95 degrees, so that they are transported approximately horizontally. In this position, the container bottom cooling can then be carried out or continued.
  • the application of cooling medium can be done by means of nozzles.
  • the means of transport which detects the containers in the turning station, formed circumferentially, such as in a transport chain.
  • a cooling medium is preferably also used for cooling the container bottoms.
  • the two media are taken from one and the same stock and returned to them.
  • the invention thus relates preferably to process-related processes for a filling process in which the supply of nitrogen into the containers takes place, in particular the invention relates to a nitro-hotfill filling process which takes place using nitrogen.
  • the present invention is also directed to a method for filling containers, in particular bottles, according to claim 6.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device 1 for filling containers.
  • the arrow P is a feed direction, characterized in the preforms of a previously arranged means are supplied via the transport path section 2 of a blow molding machine 4 for forming the preforms in bottles.
  • the bottles produced in the blow molding machine 4 can be supplied via the transport path section 6 to a filler 8 for filling the bottles with a preferably heated substance and particularly preferably a heated liquid.
  • the containers filled in the filler 8 can be fed via the transport path section 10 to a further filling device 12 for further filling of the containers with a gas.
  • a further filling device 12 for further filling of the containers with a gas.
  • a closure device not shown
  • the sealed bottles are subsequently transported via the transport route section 14 to a recooler 16.
  • a recooler 16 In this recooler 16, the cooling of the containers and the liquid provided therein and / or the gas provided therein takes place.
  • the containers or preforms are at least partially suspended and / or stationary transportable.
  • the transport sections 2, 6, 10, 14 preferably consist of at least one rotary conveyor and / or at least one linear conveyor unit (3, 14).
  • a linear conveyor unit 3, 14 can also promote the containers or preforms to be transported by curves.
  • the transport movement is at least partially not about a single axis of rotation. It is also conceivable that a transfer of the bottles from the blow molding machine 4 to the filling device 8 and / or from the filling device 8 to the further filling device 12 takes place directly, ie. H. one or more transport path section 6, 10 are not provided.
  • blow molding machine 4 and the filling device 8 as well as the further filling device 12 can likewise be regarded as conveying devices in which or in the region thereof an equally active and / or passive cooling in combination with one another or individually is conceivable.
  • cooling devices are preferably provided at least in sections in all transport devices.
  • cooling devices are provided only in individual transport path sections 2, 4, 6, 8, 12, 14, 16 or can be understood in sections as a cooling device.
  • a cooling device can be used as bath cooling, d. H. be carried out at least in sections for cooling a portion of the transported container or the transported containers.
  • a bath cooling preferably has a cooled or coolable substance, which is preferably flowable and particularly preferably liquid.
  • the substance is preferably water, it being possible for the water to be mixed with one or more additives as required.
  • the bath cooling can be equipped with a cooling device for cooling the substance provided in the bath and / or have a circulation for the exchange of the heated substance.
  • the bath cooling is supplemented or replaced by cooling by means of water nozzles and / or air nozzles.
  • the cooling device or cooling devices are particularly preferably controllable by means of a control device and / or sensor device, wherein parameters selected from the group at least consisting of conveying speed, filling speed, filling temperature, material of the preforms, size of the bottle, the like and combination thereof are taken into account.
  • the filling of the liquid in the filling device 8 and / or the gas in the wide filling device 12 is possible in blocked, temporarily blocked and unblocked machines.
  • the blow molding machine 4 and the filling device 8 are preferably separate from one another and are interconnected, for example, by an air conveyor (not shown).
  • the floor cooling of the containers is preferably carried out only by means of the operating air used by the air transporter. On a floor cooling can thus be dispensed with between the blowing machine and the filling preferably, if or because the duration of the transport the bottles are sufficient to cool the bottles.
  • embodiments are conceivable which have cooling devices only when filling the containers in the filling device and / or downstream devices or transport sections.
  • a combined arrangement ie an arrangement in which both an air conveyor and a further device for cooling the container bottoms between the blowing machine and the filling device is provided, is also conceivable.
  • a head space sterilizer for sterilizing the closure means with which the containers are closable, and / or in particular for sterilizing the head region or mouth region of the containers (inside and / or outside) is provided.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a conveyor line 18 is shown.
  • the conveying path has a first conveying section, which extends between the reference numerals 20 and 22.
  • this conveying section is preferably carried out by means of a blow molding machine, the deformation of preforms into containers.
  • a ground aftercooling is preferably carried out in the transport section between the reference numerals 20 and 22, a ground aftercooling is preferably carried out.
  • the conveying path 18 preferably passes through a filling device, in which a bottom cooling of the containers takes place.
  • a transport of the containers on a conveyor belt 26 is preferably carried out.
  • the containers are conveyed on the conveyor belt 26 through section cooling regions 28, 30 to be cooled therein at least in a bottom region , It's from the Fig. 2 that the section cooling areas 28, 30 can be designed to have different lengths and can be provided in any number and at any point in the conveyor line 18.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung ist gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6 auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen von Behältnissen gerichtet. Beim sogenannten Hot-Fill-Abfüllen von Flüssigkeiten in PET-Flaschen werden zunächst PET-Rohlinge, im Folgenden Vorformlinge genannt, in einer Blasmaschine zu PET-Flaschen geblasen. Anschließend werden die Flaschen mittels einer Transfereinrichtung (oder Transporteinrichtung) zu einem Füller geleitet, um dort mit (heißem) Füllgut abgefüllt zu werden. Die noch nicht verschlossenen Flaschen werden im Anschluss mit Stickstoff "bedroppelt" und kurz darauf verschlossen. Dieses Verfahren ist auch als Nitro-Hotfill-Prozess bekannt. Der Flaschenboden wird im Transferbereich zwischen einer Blasmaschine und einem Füller mittels in Reihe arbeitender Wasserstrahlen gekühlt. Anschließend wird die heiße, verschlossene Flasche bevorzugt mittels mindestens einem Transportband zum Flaschenkühler transportiert. Im Rückkühler wird die heiße Flasche auf Zimmertemperatur abgekühlt.
  • Aus der WO 2006/079754 A2 ist ein Verfahren bekannt, mittels dem der Boden einer Flasche derart geformt wird, dass die sich während dem Abfüllen einer erhitzten Flüssigkeit durch Hitze und Druck ergebenden Belastungen, die auf die Flasche wirken, nicht zu einer ungewünschten Deformation der Flasche führen.
  • Ab dem Zeitpunkt, sobald sich die heiße Flüssigkeit in der Flasche befindet, wird der Boden sehr stark thermisch belastet; nach dem Verschließen wird die Belastung des Bodens durch den Druckanstieg, der wiederum durch das Eindröppeln des Stickstoffs erzeugt wird, weiter verstärkt. Der bisherige Prozess erfordert daher eine sehr genaue Einstellung aller veränderbaren Parameter, da sich sonst der Boden ungewollt verformt bzw. nach außen hervor tritt. Dies bedeutet z. B., dass das Zentrum des Bodens Kontakt zur Standfläche bekommt und dadurch die Flasche nicht mehr kontrolliert stehen kann.
  • Aus der DE 20 2007 008 120 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, durch welche die mit einer Blasmaschine erzeugten Behältnisse bis zur Ankunft an einem Füller abkühlbar sind.
  • Aus der US 4,450,878 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereit zu stellen, welche es ermöglicht, dass trotz hoher thermischer Beanspruchung und hoher Druckbeanspruchung die Verformung von frisch befüllten Behältnissen vermieden werden kann.
  • Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der zuvor genannten Aufgabe mittels einer Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, nach Anspruch 1.
  • Dies ist vorteilhaft, da in Abhängigkeit der thermischen Belastung und/oder der Druckbelastung, die auf die Behältnisse wirkt, eine aktive und/oder passive Temperierung der Behältnisse möglich ist. Hieraus ergibt sich, dass die Kühlung an die jeweiligen Randbedingungen bzw. Zustände anpassbar ist oder aber auch mit Standardeinstellungen betreibbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist die Temperierungseinrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Bodenbereichs des Behältnisses. Der Bodenbereich ist hierbei nicht nur als der Bereich zu verstehen, der zum Aufstellen auf einer ebenen Fläche vorgesehen ist, sondern umfasst ebenfalls die zwischen den einzelnen Kontaktbereichen, die mit der Aufstellebene in Kontakt bringbar sind, in Längsrichtung des Behältnisses versetzt angeordnete Bereiche. Ebenfalls umfasst der Bodenbereich des Behältnisses bevorzugt den Bodenwandungsbereich, der sich zumindest abschnittsweise an der Außenseite des Behältnisses in dessen Längsrichtung erstreckt und der sich an die Standfläche anschließt.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da mittels der Kühleinrichtung eine gezielte Abkühlung des Bodenbereichs, durchführbar ist, wodurch eine gezielte Erhöhung der Stabilität des jeweils behandelten Behältnisses in dem beaufschlagten Bereich möglich ist. Besonders bevorzugt ist mittels der Kühleinrichtung der Anspritzpunkt des jeweiligen Behältnisses gezielt kühlbar.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Behältnis durch die Temperierungseinrichtung mit einem fließfähigen Medium, das bevorzugt ein Fluid ist und besonders bevorzugt Wasser oder Luft ist, beaufschlagbar.
  • Es ist ebenfalls vorstellbar, dass die Temperierungseinrichtung zum Kühlen einen Festkörper aufweist, der beispielsweise aus gekühltem bzw. kühlbaren Metall, Eis oder dergleichen besteht. Die Kühltemperatur ist dabei niedriger als 40°C, bevorzugt niedriger als 30°C und besonders bevorzugt zwischen 20°C und 30°C oder niedriger.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da das zugeführte Fluid bevorzugt temperierbar ist und je nach Behältnis oder zugeführter Flüssigkeit ein Medium zum Kühlen verwendet werden kann, das den jeweils entsprechenden bzw. geeigneten Wärmeleitungskoeffizienten aufweist.
  • Mittels der Fülleinrichtung ist ein erwärmtes Fluid, d.h. eine Flüssigkeit oder ein Gas in das Behältnis einbringbar, wobei das Fluid idealer Weise heißer als 30°C, bevorzugt heißer als 50°C und besonders bevorzugt heißer als 70°C ist. Das Fluid ist besonders bevorzugt ein flüssiges Nahrungsmittel, wobei ebenfalls denkbar ist, dass andere fließfähige Substanzen in den Behältnissen abfüllbar sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kühleinrichtung mindestens abschnittsweise derart im Bereich der Fülleinrichtung und/oder nach der Fülleinrichtung angeordnet, dass sie mindestens eine Kühlstrecke ausbildet, damit zumindest abschnittsweise eine zeitweise oder kontinuierliche Kühlung der transportieren Flaschen durchführbar ist.
  • Dies ist vorteilhaft, da so die Kühlstrecke (Wasseranspritzung an den Flaschenboden), die sich im Transferbereich zwischen einer Blasmaschine, insbesondere einer Streckblasmaschine, und mindestens einer Fülleinrichtung befindet, verlängerbar ist. Eine ergänzende Kühlstrecke könnte somit am Ende der zuvor genannten Kühlstrecke beginnen und erst vor einer weiteren Fülleinrichtung, insbesondere einem Droppler, enden. Es kann somit die komplette Wegstrecke, bei der die Flaschen bevorzugt hängend transportiert werden, genutzt werden, um eine Abkühlung des Bodens zu ermöglichen. Es ist somit während des Füllvorgangs möglich den Boden zu kühlen, wodurch eine Erwärmung des Bodens vermieden werden kann.
  • Als Droppler wird eine Einrichtung verstanden, die den Behältnissen zumindest Stickstoff zuführt bzw. in die Behältnisse einbringt. Besonders bevorzugt ist durch den Droppler oder nach dem Droppler durch eine Verschlusseinrichtung ein Verschließen der Behältnisse möglich. Es ist weiter vorstellbar, dass sich die Kühlstrecke ebenfalls im Droppler und lediglich abschnittsweise entlang dem nach dem Droppler vorgesehenen Transportweg erstreckt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Kühleinrichtung im Bereich der Fülleinrichtung starre und/oder dynamische Luft und/oder Wasserdüsen auf, damit Wasser der Außenwandung des Behältnisses zuführbar ist. Bei starren Luft- und/oder Wasserdüsen ist eine Düsenanbringung entsprechend der Transferstrecke bzw. Kühlstrecke möglich. Bevorzugt sind starre Luft- und/oder Wasserdüsen bereits im Bereich der Fülleinrichtung und/oder in der Transferstrecke nach der Fülleinrichtung vorsehbar.
  • Starr bedeutet hierbei bevorzugt stationär und besonders bevorzugt unbeweglich, wobei bei stationär ebenfalls Schwenk- und/oder Drehbewegungen der Düsen vorstellbar sind.
  • Dynamische Luft- und/oder Wasserdüsen fahren bevorzugt mit der Flasche bzw. dem Füllventil mit. Dies bedeutet, dass die dynamischen Luft- und/oder Wasserdüsen bevorzugt beweglich sind, wobei beweglich als schwenkbar, drehbar und/oder gegenüber der Umgebung relativ bewegbar zu verstehen ist. Eine Bewegung der dynamischen Luft- und/oder Wasserdüsen kann in Abhängigkeit der Transportgeschwindigkeit und des Transportweges der Behältnisse erfolgen. Besonders bevorzugt sind die dynamischen Wasserdüsen derart bewegbar, dass sie zumindest abschnittsweise die gleiche oder näherungsweise die gleiche Geschwindigkeit wie die transportierten Behältnisse aufweisen und somit die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit der Behältnisse zumindest abschnittsweise mit der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit der Luft- und/oder Wasserdüsen im Wesentlichen übereinstimmen.
  • Die Wassereinspeisung könnte bei dynamischen Wasserdüsen beispielsweise über Drehverteiler erfolgen, wodurch eine gezielte und effektivere Kühlung möglich wäre. Daneben sind auch kombinierte Anordnungen dynamischer und starrer Luft- und/oder Wasserdüsen denkbar oder dynamische Luft- und/oder Wasserdüsen können zeitweise als starre Düsen oder als in ihren Bewegungsfreiheitsgraden eingeschränkte Düsen verwendet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine weitere Fülleinrichtung auf, wobei die weitere Fülleinrichtung im Transportweg der Behältnisse nach der ersten Fülleinrichtung, welche die Behältnisse bevorzugt mit heißen bzw. erhitzten Flüssigkeiten befüllt, angeordnet ist. Die weitere Fülleinrichtung ist hierbei bevorzugt als Droppler zu verstehen, der bevorzugt ein Fluid und besonders bevorzugt ein Gas und besonders bevorzugt Stickstoff zum Einbringen in das Behältnis bereitstellt bzw. im Behältnis einbringt.
  • Im Transportweg der Flaschen vor der ersten Fülleinrichtung ist bevorzugt eine Blasmaschine zum Umformen von Vorformlingen in Behältnisse bzw. Flaschen vorgesehen. Die Behältnisse bestehen bevorzugt zumindest teilweise aus Kunststoff und sind besonders bevorzugt PET-Flaschen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Transportweg der Behältnisse nach der weiteren Fülleinrichtung ein Rückkühler vorgesehen und das Behältnis ist während des Transfers von der weiteren Fülleinrichtung zum Rückkühler zumindest zeitweise mittels mindestens einer Kühleinrichtung kühlbar. Der Transfer erfolgt bevorzugt zumindest abschnittsweise mit einem Transportband. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass im Wesentlichen der vollständige Transfer von der weiteren Fülleinrichtung zum Rückkühler mittels eines Transportbandes erfolgt. Gleich nach dem Verschließen werden die Flaschen auf dem Transportband zum Rückkühler transportiert. Auch hierbei könnte schon eine aktive oder passive Bodenkühlung stattfinden.
  • Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da durch den in der weiteren Fülleinrichtung zugeführten Stickstoff nach dem Verschließen der Behältnisse ein Druckanstieg innerhalb des Behältnisses erfolgt und somit durch die erfolgende Bodenkühlung eine Deformierung des Behältnisbodens verhindert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kühleinrichtung und mindestens eine weitere Kühleinrichtung im Bereich zwischen der weiteren Fülleinrichtung und dem Rückkühler teilweise als Wasserbad und/oder Wasserdüsen bzw. Luftdüsen aufweisend ausgebildet. Zum einen ist es möglich die Flaschen in einem Wasserbad zum Kühler zu transportieren, d. h. eine Transportbandkette, auf der die Flaschen stehen, läuft in einem Wasserbad.
  • Ein Wasserbad ist jedoch ebenfalls im Bereich zwischen der Blasmaschine und dem Droppler bzw. der weiteren Fülleinrichtung vorsehbar.
  • Zum anderen könnten die Wasser- und/oder Luftdüsen beispielsweise im Inneren der Transportbänder derart angeordnet sein, dass durch sie das jeweilige Fluid nach oben, d. h. bevorzugt in Richtung der Behältnisse, gespritzt werden kann. Die dafür benötigten Kettenglieder müssen dafür angepasst werden, d. h. es können Löcher in den Kettengliedern eingebracht werden bzw. sein, um den Wasserstrahl aus dem Inneren des Transportbandes auf den Flaschenboden spritzen zu können. Im Falle der Verwendung von Luftdüsen ist die Speisung mit Recycle-Luft aus der Blasmaschine vorstellbar.
  • Die Bodennachkühlung, wie zuvor beschrieben, muss nicht auf der kompletten Transportbandstrecke bis zum Flaschenkühler verbaut sein. Es sind ebenfalls "Kühlsektoren" vorstellbar, durch welche die Flaschenböden mit Kühlung beaufschlagbar sind. Kühlsektoren beschreiben somit Abschnitte der gesamten Transferstrecke, die beispielsweise durch Wasser- und/oder Luftdüsen, Wasserbäder, dergleichen und Kombinationen daraus ausgebildet sein können.
  • Die Flaschen brauchen je nach Vorrichtungsgröße eine definierte Zeit, um zu dem Rückkühler zu gelangen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benötigen die Flaschen ca. 1,5-3,5 Minuten und besonders bevorzugt ca. 2,5 Minuten, bis sie zum Rückkühler gelangen. In dieser Zeit ist der Flaschenboden, wie oben beschrieben, einem sehr erhöhten Prozess ausgesetzt, d. h. in dieser Phase muss der Flaschenboden einen Flascheninnendruck von ca. 1 - 3 bar bevorzugt 1,3 - 2,0 bar bei heißem Füllgut kompensieren. Durch die zuvor genannten Einrichtungen wird der Boden während der Füllphase und während des Transports nicht mehr so stark belastet, da ein kontinuierlicher oder abschnittsweise und bevorzugt im Wesentlichen permanenter Kühlvorgang stattfindet. Dadurch kann zum einen das Bodengewicht des Behältnis bzw. der Flasche reduziert werden und/oder zum anderen der Flascheninnendruck erhöht werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung umfasst weiterhin eine Sterilisationsvorrichtung für Verschlüsse. Der Vorteil bei einem Prozess bei dem Behälter mit heißen Flüssigkeiten befüllt werden, ist unter anderem der, dass nach einem Verschließvorgang die Behälter geschwenkt werden können, sodass das heiße Produkt nicht nur an der Behälterinnenwandung sondern auch an der der Verschlussinnenwandung anliegt. Das heiße Produkt führt damit zu einer Entkeimung bzw. Sterilisation des Verschlusses. Dazu ist in der Behandlungsstrecke zwischen dem Füller und dem Auslauf aus der Anlage eine Drehstation angeordnet, in der die Behälter zumindest zeitweise, zumindest teilweise gedreht bzw. geschwenkt werden können. Vorzugsweise wird auch in dieser Drehstation eine Bodenkühlung des Behälters vorgenommen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Behälter zwischen 75 Grad und 100 Grad, noch bevorzugter zwischen 85 Grad und 95 Grad gedreht, sodass sie in etwa waagrecht transportiert werden. In dieser Position kann alsdann die Behälterbodenkühlung durchgeführt bzw. fortgesetzt werden. Die Beaufschlagung mit Kühlmedium kann mittels Düsen erfolgen.
  • In einer weiterführenden Ausgestaltung ist das Transportmittel, das die Behälter in der Drehstation erfasst, umlaufend ausgebildet, wie z.B. bei einer Transportkette. Um das Transportmittel im laufe des Betriebes bezüglich der Temperatur nicht zu sehr zu belasten, kann es im Rücklauf mit einem Kühlmedium beaufschlagt werden. Das gleiche Kühlmedium wird vorzugsweise auch für die Kühlung der Behälterböden verwendet. Weiterhin ist es denkbar, dass die beiden Medien aus ein und demselben Vorrat entnommen und in diesen zurückgeführt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich somit bevorzugt auf prozesstechnische Abläufe für einen Abfüllprozess, bei dem die Zuführung von Stickstoff in die Behältnisse erfolgt, insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Nitro-Hotfill-Abfüllprozess, der unter Verwendung von Stickstoff erfolgt.
  • Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Verfahren zum Befüllen von Behältnissen, insbesondere von Flaschen, nach Anspruch 6 gerichtet.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnungen erläutert, in welcher beispielhaft Füllvorrichtungen für die Befüllung von Behältnissen dargestellt sind. Bauteile der Füllvorrichtung, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile nicht in allen Figuren beziffert oder erläutert sein müssen.
  • Darin zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste schematische Darstellung einer Fülleinrichtung; und
    Fig. 2
    ein Beispiel für eine Kühlstrecke, wie sie bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Befüllen von Behältnissen. Mit dem Pfeil P ist eine Zuführrichtung gekennzeichnet, in der Vorformlinge aus einer zuvor angeordneten Einrichtung über den Transportstreckenabschnitt 2 einer Blasmaschine 4 zum Umformen der Vorformlinge in Flaschen zugeführt werden.
  • Die in der Blasmaschine 4 erzeugten Flaschen sind über den Transportstreckenabschnitt 6 einem Füller 8 zum Befüllen der Flaschen mit einer bevorzugt erhitzten Substanz und besonders bevorzugt einer erhitzten Flüssigkeit zuführbar.
  • Die im Füller 8 befüllten Behältnisse sind über den Transportstreckenabschnitt 10 einer weiteren Fülleinrichtung 12 zum weiteren Befüllen der Behältnisse mit einem Gas zuführbar. In der weiteren Fülleinrichtung 12 oder im Transportweg der Behältnisse nach der weiteren Fülleinrichtung 12 erfolgt mittels einer Verschlusseinrichtung (nicht gezeigt) eine Verschließung der Flaschen.
  • Die verschlossenen Flaschen werden im Anschluss über den Transportstreckenabschnitt 14 zu einem Rückkühler 16 transportiert. In diesem Rückkühler 16 erfolgt die Abkühlung der Behältnisse und der darin vorgesehenen Flüssigkeit und/oder dem darin vorgesehen Gas.
  • In den Transportstreckenabschnitten 2, 6, 10, 14 sind die Behältnisse bzw. Vorformlinge zumindest abschnittsweise hängend und/oder stehend transportierbar. Abschnittsweise bestehen die Transportstreckenabschnitte 2, 6, 10, 14 bevorzugt aus mindestens einem Rotationsförderer und/oder mindestens einer Linearfördereinheit (3, 14). Eine Linearfördereinheit 3, 14 kann ebenfalls die zu transportierenden Behältnisse bzw. Vorformlinge durch Kurven fördern. Die Transportbewegung erfolgt jedoch zumindest abschnittsweise nicht um eine einzige Drehachse. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass ein Transfer der Flaschen von der Blasmaschine 4 zu der Fülleinrichtung 8 und/oder von der Fülleinrichtung 8 zu der weiteren Fülleinrichtung 12 direkt erfolgt, d. h. ein oder mehrere Transportstreckenabschnitt 6, 10 nicht vorgesehen sind.
  • Es ist ferner denkbar, dass in jedem der vorhandenen Transportstreckenabschnitte 2, 6, 10, 14 oder zumindest abschnittsweise in einzelnen der Streckenabschnitte 2, 6, 10, 14 eine aktive und/oder passive Kühlung eines Bereichs und insbesondere des Bodenbereichs der transportierten Flaschen erfolgt.
  • Die Blasmaschine 4 und die Fülleinrichtung 8 sowie die weitere Fülleinrichtung 12 können ebenfalls als Transporteinrichtungen angesehen werden, in denen bzw. in deren Bereich eine ebenfalls aktive und/oder passive Kühlung in Kombination miteinander oder einzeln vorstellbar ist. Zur Kühlung der Behältnisse sind zumindest abschnittsweise bevorzugt in allen Transporteinrichtungen Kühleinrichtungen vorgesehen.
  • Es ist hierbei jedoch ebenfalls denkbar, dass die Kühleinrichtungen lediglich in einzelnen Transportstreckenabschnitte 2, 4, 6, 8, 12, 14, 16 vorgesehen werden oder abschnittsweise als eine Kühleinrichtung verstanden werden können.
  • Eine Kühleinrichtung kann hierbei als Badkühlung, d. h. zumindest abschnittsweise zum Kühlen eines Bereichs des transportierten Behältnisses bzw. der transportierten Behältnisse ausgeführt sein. Eine Badkühlung weist bevorzugt eine gekühlte bzw. kühlbare Substanz auf, die bevorzugt fließfähig und besonders bevorzugt flüssig ist. Die Substanz ist in einer Ausführungsform bevorzugt Wasser, wobei das Wasser je nach Anforderung mit einem oder mehreren Additiven versetzt sein kann. Die Badkühlung kann mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen der im Bad vorgesehen Substanz ausgestattet sein und/oder eine Zirkulation zum Austausch der erwärmten Substanz aufweisen.
  • Es ist ebenfalls denkbar, dass die Badkühlung durch eine Kühlung mittels Wasserdüsen und/oder Luftdüsen ergänzt bzw. ersetzt wird. Die Kühlungseinrichtung bzw. Kühlungseinrichtungen sind besonders bevorzugt mittels einer Steuereinrichtung und/oder Sensoreinrichtung steuerbar, wobei dazu Parameter ausgewählt aus der Gruppe zumindest bestehend aus Fördergeschwindigkeit, Füllgeschwindigkeit, Fülltemperatur, Material der Vorformlinge, Größe der Flasche, dergleichen und Kombination daraus berücksichtigt werden.
  • Die Abfüllung der Flüssigkeit in der Fülleinrichtung 8 und/oder des Gases in der weiten Fülleinrichtung 12 ist bei geblockten, zeitweise geblockten und nicht geblockten Maschinen möglich. In dem Falle nicht geblockter Maschinen stehen die Blasmaschine 4 und die Fülleinrichtung 8 bevorzugt getrennt voneinander und sind beispielsweise mit einem Lufttransporteur (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Bei der Verwendung eines Lufttransporteurs erfolgt die Bodenkühlung der Behältnisse bevorzugt lediglich mittels der vom Lufttransporteur verwendeten Betriebsluft. Auf eine Bodenkühlung kann somit zwischen der Blasmaschine und der Fülleinrichtung bevorzugt verzichtet werden, wenn bzw. da die Dauer des Transportes der Flaschen zur Kühlung der Flaschen ausreichend ist. Es sind somit Ausführungsformen denkbar, die lediglich beim Füllen der Behältnisse in der Fülleinrichtung und/oder nachgelagerten Einrichtungen bzw. Transportabschnitten Kühleinrichtungen aufweisen. Eine kombinierte Anordnung, d.h. eine Anordnung, in der sowohl ein Lufttransporteur und eine weitere Einrichtung zum Kühlen der Behältnisböden zwischen der Blasmaschine und der Fülleinrichtung vorgesehen ist, ist jedoch ebenfalls vorstellbar.
  • Ferner ist denkbar, dass zumindest im Bereich zwischen der Fülleinrichtung und dem Rückkühler ein Kopfraum-Sterilisator zum Sterilisieren der Verschlussmittel, mit denen die Behältnisse verschließbar sind, und/oder insbesondere zum Sterilisieren des Kopfbereichs bzw. Mündungsbereich der Behältnisse (innenseitig und/oder außenseitig) vorgesehen ist.
  • In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Förderstrecke 18 gezeigt. Die Förderstrecke weist einen ersten Förderabschnitt auf, der sich zwischen den Bezugszeichen 20 und 22 erstreckt. In diesem Förderabschnitt erfolgt bevorzugt mittels einer Blasmaschine die Umformung von Vorformlingen in Behältnisse. In dem Transportabschnitt zwischen den Bezugszeichen 20 und 22 erfolgt bevorzugt eine Bodennachkühlung. Zwischen den Bezugszeichen 22 und 24 verläuft die Förderstrecke 18 bevorzugt durch eine Fülleinrichtung, in der eine Bodenkühlung der Behältnisse erfolgt. In dem Förderstreckenabschnitt, der sich zwischen dem Bezugszeichen 24 und dem Bezugszeichen 32 erstreckt, erfolgt bevorzugt ein Transport der Behältnisse auf einem Transportband 26. Die Behältnisse werden auf dem Transportband 26 durch Sektionskühlbereiche 28, 30 geleitet, um darin zumindest in einem Bodenbereich abgekühlt zu werden. Es geht aus der Fig. 2 hervor, dass die Sektionskühlbereiche 28, 30 unterschiedlich lang ausgebildet sein können und in einer beliebigen Anzahl und an einer beliebigen Stelle in der Förderstrecke 18 vorgesehen werden können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2, 6, 10, 14
    Transportstreckenabschnitt
    3, 14
    Linearfördereinheit
    4
    Blasmaschine
    8
    Fülleinrichtung
    12
    weitere Fülleinrichtung
    16
    Rückkühler
    18
    Förderstrecke
    20, 22, 24, 32
    Förderabschnitte
    26
    Transportband
    28, 30
    Sektionskühlbereiche
    P
    Pfeil

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältnissen, insbesondere von Flaschen, mit einem erwärmten Fluid, mit mindestens einer Transporteinrichtung (2, 6, 10, 14) zum Transportieren der Behältnisse, wenigstens einer Fülleinrichtung (8) zum Befüllen der Behältnisse mit erwärmtem Fluid und einer Temperierungseinrichtung zum Temperieren eines Bodenbereichs der Behältnisse, wobei die Temperierungseinrichtung zumindest zeitweise zumindest teilweise im oder unter dem Bodenbereich der transportierten Behältnisse angeordnet ist und die Fülleinrichtung (8) zumindest zeitweise zumindest teilweise in oder über einem Mündungsbereich der transportierten Behältnisse angeordnet ist, wobei die Temperierungseinrichtung derart an der Vorrichtung (1) angeordnet ist, dass eine Temperierung während und/oder nach dem Befüllen möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine weitere Fülleinrichtung (12) aufweist, wobei die weitere Fülleinrichtung (12) im Transportweg der Behältnisse nach der Fülleinrichtung (8) angeordnet ist und im Transportweg der Behältnisse nach der weiteren Fülleinrichtung (12) ein Rückkühler (16) vorgesehen ist, wobei die Temperierungseinrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Bodenbereichs des Behältnisses ist, und wobei mittels der Kühleinrichtung eine gezielte Abkühlung des Bodenbereichs durchführbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis durch die Temperierungseinrichtung mit einem fließfähigen Medium, das bevorzugt ein Fluid ist und besonders bevorzugt Wasser oder Luft ist, beaufschlagbar ist.
  3. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kühleinrichtung zumindest abschnittsweise derart im Bereich der Fülleinrichtung (8) und/oder nach der Fülleinrichtung (8) angeordnet ist, dass sie mindestens eine Kühlstrecke ausbildet, damit zumindest abschnittsweise eine zeitweise oder kontinuierliche Kühlung der transportierten Flaschen durchführbar ist.
  4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung im Bereich der Fülleinrichtung (8) starre und/oder dynamische Wasserdüsen aufweist, um Wasser der Außenwandung des Behältnisses zuzuführen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung oder mindestens eine weitere Kühleinrichtung im Bereich zwischen der weiteren Fülleinrichtung (12) und dem Rückkühler (16) teilweise als Wasserbad und/oder Wasserdüsen bzw. Luftdüsen aufweisend ausgebildet ist.
  6. Verfahren zum Befüllen von Behältnissen, insbesondere von Flaschen, mit einem erwärmten Fluid, wobei die Behältnisse mit mindestens einer Transporteinrichtung (2, 6, 10, 14) transportiert werden und mit einer Fülleinrichtung (8), die zumindest zeitweise zumindest teilweise in oder über einem Mündungsbereich der transportierten Behältnisse angeordnet ist, mit erwärmtem Fluid befüllt werden und mit einer Temperierungseinrichtung, die zumindest zeitweise zumindest teilweise im oder unter einem Bodenbereich der transportierten Behältnisse angeordnet ist, temperiert werden, wobei mittels der Temperierungseinrichtung die Behältnisse zumindest zeitweise während und/oder nach dem Befüllen gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine weitere Fülleinrichtung (12) aufweist, wobei die weitere Fülleinrichtung (12) im Transportweg der Behältnisse nach der Fülleinrichtung (8) angeordnet wird und im Transportweg der Behältnisse nach der weiteren Fülleinrichtung (12) ein Rückkühler (16) vorgesehen wird, wobei die Temperierungseinrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Bodenbereichs des Behältnisses ist, und wobei mittels der Kühleinrichtung eine gezielte Abkühlung des Bodenbereichs durchführbar ist.
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