EP2669200B1 - Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit integrierter Kopfraumbegasung - Google Patents

Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit integrierter Kopfraumbegasung Download PDF

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EP2669200B1
EP2669200B1 EP13170054.4A EP13170054A EP2669200B1 EP 2669200 B1 EP2669200 B1 EP 2669200B1 EP 13170054 A EP13170054 A EP 13170054A EP 2669200 B1 EP2669200 B1 EP 2669200B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzles
nozzle carrier
gas
container
closure
Prior art date
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Active
Application number
EP13170054.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2669200A1 (de
Inventor
Holger Müller
Stephan Hartmann
Josef Doblinger
Roland Lange
Max Brikmann
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
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2669200A1 publication Critical patent/EP2669200A1/de
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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
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/222—Head-space air removing devices, e.g. by inducing foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/04—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied
    • B65B31/043—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied the nozzles acting horizontally between an upper and a lower part of the container or wrapper, e.g. between container and lid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B3/00—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps
    • B67B3/003—Pretreatment of caps, e.g. cleaning, steaming, heating or sterilizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
    • B67B2201/00—Indexing codes relating to constructional features of closing machines
    • B67B2201/08—Aseptic features

Definitions

  • the present invention relates to a device for closing containers with closures, preferably for closing containers with plastic screw caps, roll-on closures or bottle caps.
  • metering nitrogen For metering nitrogen, it is known, for example, to introduce a drop of liquid nitrogen through the mouth of the container, the liquid nitrogen then evaporating in the headspace of the container and correspondingly displacing the oxygen contained therein.
  • Corresponding metering devices include a nitrogen nozzle mounted on the pitch circle above the mouths of the respective containers so that a drop of liquid nitrogen can be metered through the mouth into the head space. Accordingly, the nozzle is arranged directly above the mouth, so that closing the container with a closure at the same time for metering in the nitrogen plug is impossible.
  • simultaneous capping with the metering in of the nitrogen plug is also undesirable in the use of liquid nitrogen because the nitrogen must first evaporate to displace the oxygen before the respective plug is applied. Accordingly, part of the treatment angle is used here to await the evaporation of the nitrogen droplet.
  • a corresponding system is for example from the EP 1 651 555 B1 known.
  • gaseous nitrogen is injected via a first side-mounted nozzle in the headspace of the container and via a disposed on the opposite side of the second nitrogen nozzle, gaseous nitrogen is injected into the closure.
  • a displacement of the oxygen is achieved both in the headspace of the container and in the closure.
  • a corresponding system is for example from the WO 2010/087097 A1 known.
  • Another device for gassing both the headspace and the closure is from the JP 2004-161350 A
  • a single, arranged between the closure and the headspace of the container nozzle carrier is provided, which each comprises upwardly directed nozzles for rinsing the closure and downwardly directed nozzles for rinsing the headspace.
  • US 2007/0056251 A1 discloses an apparatus according to the preamble of claim 1 and a method for reducing the oxygen content in the headspace of a container during the closing operation.
  • the DE 2363428 A1 discloses a device for reducing the amount of air in bottled beverages.
  • the US 4602473 A shows an apparatus for sealing containers and for replacing bottleneck air with an inert gas.
  • the US 3246447 A shows a closure head for the closure of containers, which removes air from the container before its hermetic sealing.
  • the device for closing containers with closures comprises a conveyor star for conveying the container and at least one closing element for closing the container conveyed with the conveyor star. It further comprises a nozzle carrier with upwardly directed nozzles for blowing purge gas into the closure and with downwardly directed nozzles for injecting purge gas into the head space of the container.
  • the nozzle carrier is arranged outside the effective range of the closing element.
  • the nozzle carrier Due to the fact that the nozzle carrier is arranged outside the effective range of the closing element, a gassing can take place during the entire closing operation and the lowering movement of the closing element can be started at an early stage.
  • the gassing process can be started when the headspace of the Container and the closure are still freely accessible, so that the nitrogen gas can be injected obliquely from below into the closure, which is already in the closing element, and from obliquely upwards into the headspace of the container guided in the guide star. Due to the arrangement of the nozzle carrier with the nozzles outside the effective range of the closing element, the gas flow, which is applied via the nozzles of the nozzle carrier, can be maintained correspondingly, until the closure is completely seated on the container.
  • the gas flow with the oxygen-free gas can be maintained by the lateral arrangement of the nozzle carrier outside the effective range of the closing element during the complete closing operation. Accordingly, the residual oxygen content in the headspace after putting on the closure or after the conclusion of the closing process is particularly low.
  • the nozzle carrier is preferably outside the pitch circle in such a way that it is possible to inject the nitrogen into the head space and closure.
  • the nozzle carrier can be correspondingly also mounted within the pitch circle so that a corresponding injection of nitrogen is made possible.
  • the nozzle carrier extends over an angular portion along the pitch circle, which is extended between the position of picking the respective closure up to a position of complete placement or complete closure of the closure.
  • the nozzle carrier extends over this angular range.
  • the nozzle carrier preferably has a multiplicity of gas nozzles which are directed upwards in order to inject gas into the closure. Furthermore, a plurality of gas nozzles are preferably provided, which are directed downward to allow injection of the gas into the headspace of the container.
  • the nozzles are arranged along the nozzle carrier at different angles in order to allow the most accurate possible injection into the closure and the head space of the container.
  • the container In a screw capper for screwing plastic caps on bottles, the container is usually performed on a neck ring at a constant height, whereas the closing element is lowered with the screw cap received therein to the mouth of the container.
  • the gas nozzles are preferably arranged such that the lower gas nozzles, which aim into the head space of the container, are arranged at always the same angle on the nozzle carrier, but the upper nozzles, which aim into the closure, are arranged at different angles, that the gas flow follows the lowering movement of the closure.
  • the upwardly directed nozzles at the beginning of the gassing are directed upwards steeper than to the end of the gassing out.
  • additional upwardly directed Um réelleungsdüsen above the upwardly directed nozzles and / or additional downwardly directed Um réelleungsdüsen below the downwardly directed nozzles and / or additional Um réelleungsdüsen between the upwardly directed nozzles and the downwardly directed nozzles are provided.
  • a type of purge gas curtain can be provided around the area of the closure and the mouth of the container to be closed.
  • the purge gas preferably an inert gas
  • the additional circulation nozzles are arranged only in a section of the nozzle carrier with respect to its angular extent.
  • the risk of contamination of the containers by the intake of ambient air into the container is the end of the lowering process highest, since the ambient air can then no longer be removed by subsequent flushing with purge gas from the container.
  • An arrangement of the additional rinsing nozzles in the angular range of the nozzle carrier, which corresponds to the completion of the lowering operation of the closure on the mouth of the container, is therefore preferred. In this way, purge gas can be saved at the beginning of the lowering process.
  • the additional rinsing nozzles are designed so that the purge gas exiting therefrom has a lower flow than that of the upwardly directed nozzles and / or the downwardly directed nozzles.
  • This lower flow is preferably achieved by selecting a corresponding diameter of the additional circulation nozzles. Due to the lower flow or a lower pulse of the exiting gas, the ambient atmosphere is washed away by a very gentle purge gas flow, but without destroying the purge gas atmosphere.
  • the additional circulation nozzles can be fed via a separate from the upwardly directed nozzles and the downwardly directed nozzles purge gas, which is preferably acted upon by a lower purge gas pressure.
  • this separate purge gas supply can advantageously be connected to another purge gas source, which supplies a different pressure, or which supplies another purge gas or inert gas.
  • the separate purge gas can also be connected via a pressure reducing valve to the first purge gas source.
  • the respective cleaning area can be widened even during a cleaning process, and the cleaning liquid can be specifically applied to specific areas of the installation or to the surfaces of the installation.
  • the upwardly directed nozzles may splash into the capping head and inject the additional upwardly directed dishwashing nozzles from the outside onto the capping head.
  • nozzle carrier By arranging the nozzle carrier with the nozzles outside the effective range of the closing element, it is furthermore possible to lower the closing element earlier than would be possible with an arrangement of a nitrogen nozzle between the closure and the container.
  • an angle section of the pitch circle for purging the head space and the closure can also be reduced or reduced so that the performance of the capper can be increased.
  • the nozzle carrier has a valve for introducing a cleaning liquid, for example cleaning foam or hot liquor.
  • a cleaning liquid for example cleaning foam or hot liquor.
  • FIG. 1 schematically a cross-section through a portion of the device for closing containers 2 with a closure 3 is shown.
  • the container 2 has an opening 20 to which the closure 3 is to be screwed.
  • the closure 3 preferably has an internal thread 30, which is screwed to a corresponding external thread in the region of the mouth 20 of the container 2.
  • a head space 24 is provided, which is initially filled with ambient air from the filling plant.
  • the closure 3 has in its interior an internal volume 32, which is originally also filled with ambient air.
  • a nozzle carrier 4 with an upwardly flowing nozzle 40 for flowing in a guided in the nozzle carrier 4, or in a cavity 44 of the nozzle carrier 4, gas is provided.
  • the upwardly directed nozzle 40 is aligned so that the gas stream is flowed into the interior 32 of the closure 3.
  • a downwardly directed nozzle 42 is provided, which is oriented so that the gas flow leaving it flows into the head space 24 of the container 2.
  • the nozzle carrier 4 is arranged in its height so that the nozzles 40, 42 at the beginning of the rinsing preferably at about the same distance from the respective inlet openings, ie the mouth 20 and the opening of the shutter 3, have.
  • the closure 3 is lowered onto the mouth 20 of the container 2, so that here the distances to the nozzle carrier 4 change.
  • FIG. 1 is further seen that the nozzle carrier 4 is formed in a ring portion having a radius such that the nozzle carrier 4 is outside the mouth 20 and outside of the closure 3. In other words, the closure 3 can be lowered to the mouth 20 without the nozzle carrier 4 being in the way.
  • FIG. 1 shown rhombic shape of the nozzle carrier 4, which has a corresponding taper in the upper region.
  • This taper can be designed to be complementary to the outer dimensions of a closing element. Accordingly, even when the closure 3 is fully seated on the mouth 20 of the container 2, the nozzle carrier 4 can still be provided and correspondingly continue to provide a purge gas flow.
  • the nozzle carrier 4 is arranged so that it also outside the sphere of action of an in FIG. 1 Closing element, not shown, for closing the container 2 with the closure 3 is formed.
  • This arrangement results, for example FIG. 2 according to which the individual closing elements 6 can be lowered completely onto the respective containers 2 in order to apply the closures 3, but without colliding with the nozzle carrier 4.
  • purge gas which is supplied through the inner space 44 of the nozzle carrier 4 to the nozzles 40, 42, preferably nitrogen - that is N 2 - used.
  • nitrogen - that is N 2 - used.
  • suitable gases in particular inert gases, but can also be used for rinsing.
  • FIG. 1 two additional circulation nozzles 41 and 43 are shown, which are arranged on the nozzle carrier 4.
  • the additional rinse nozzle 41 is above the upwardly directed nozzle 40, and the additional rinse nozzle 43 is disposed below the downwardly directed nozzle 42.
  • the additional circulation nozzles 41, 43 serve to form a kind of purge gas curtain around the closure 3 and the mouth 20 around, in order to reduce the intake of ambient air into the container 2 or even in turbulence resulting from the relative movement between the closure 3 and the mouth 20 during the closing process to avoid.
  • the additional flow-around nozzles 41, 43 can be adapted in their diameter so that a very gentle purging gas flow, the ambient atmosphere from the closure region rinses.
  • a further channel for the supply of the circulating gas in the nozzle carrier 4.
  • another purge gas source can then be connected to another purge gas and / or another pressure.
  • the further channel can also be connected via a pressure reducing valve to the first purge gas source, so that only a different pressure for the purge gas is provided here. In this way, the purge gas exiting the additional purge nozzles 41, 43 may have a lower flow rate and thus a lower pulse, so that the purge gas atmosphere thus formed will not be blown around the occlusion area.
  • the additional circulation nozzles 41, 43 furthermore have the advantage that cleaning agents can be applied to them in a targeted manner through them.
  • the upwardly directed nozzles 40 inject into the closing element 6, and the additional flow nozzle 41 sprays from the outside onto the closing element 6. This allows the desired cleaning effect or the desired cleaning range to be determined in a targeted manner.
  • the additional circulation nozzles 41, 43 may preferably be arranged only in a section of the nozzle carrier 4 with respect to its angular extent.
  • the risk of loading the container 2 by drawing ambient air into the container 2 is the highest at the conclusion of the lowering process, since the ambient air can not be removed from the container 2 by subsequent flushing with flushing gas.
  • An arrangement of the additional circulation nozzles 41, 43 in the angular region of the nozzle carrier 4, which corresponds to the completion of the lowering operation of the closure 3 on the mouth 20 of the container 2, is therefore preferred. In this way, purge gas can be saved at the beginning of the lowering process.
  • FIG. 2 For example, an exemplary apparatus 1 for closing containers is shown in a schematic perspective view, wherein no containers are shown here.
  • the containers are usually conveyed by means of the schematically indicated conveyor star 5.
  • the conveyor star 5 In the conveyor star 5 the in FIG. 2
  • the containers are held at their respective neck rings and guided in a circle by means of the conveying star 5.
  • closing elements 6 On the respective receiving pockets for the mouths of the container in the conveyor star 5 closing elements 6 are provided, by means of which closures, such as in FIG. 1 shown closure 3, can be applied to the mouths 20 of the container.
  • the respective closures are transferred via a pick wheel 60 on the pitch circle of Verschegaetti 6, removed at the tangential transfer point by a downward movement of the Verschbieides 6 from the pick wheel 60, and then subsequently lowered to an orifice of a container and connected thereto.
  • the closing element 6 is intended to screw a plastic screw cap onto a PET bottle.
  • other closing elements 6 are also conceivable in this configuration, such as, for example, closing elements for rolling on roll-on closures or for applying crown corks.
  • angular portion of the pitch circle of the nozzle carrier 4 is provided, wherein the corresponding angular portion of the pitch circle is selected so that the gas stream can be injected into the head space volume of the container to be closed and the closure, which is already in the closing element 6, also with the gas flow can be applied. Accordingly, ambient air or oxygen is displaced both from the head space and from the volume defined by the closure by the inflowing N 2 gas.
  • the closing operation of the container can take place, although a gas flow is provided by means of the nozzles 40, 42 arranged in the nozzle carrier 4 and the circulating nozzles 41, 43.
  • the closing element 6 can perform the necessary for the closing stroke movement in the presence of the nozzle carrier 4 completely. Accordingly, the entire closing operation, be accompanied by the gas purging, at least until the complete placement of the closure on the mouth of the container. This ensures that the residual oxygen in the headspace volume of the then sealed container is very low.
  • the nozzle carrier 4 it is preferable for the nozzle carrier 4 to be provided with nozzles pointing downwards for injecting the gas stream into the nozzle Equip the headspace of the container that here a constant current, preferably at a constant angle takes place.
  • the orientation of the nozzles pointing upwards in the nozzle carrier 4 preferably varies so that an optimal injection of the respective gas stream into the through the closure defined volume takes place.
  • the nozzles arranged in the nozzle carrier 4 and pointing upwards can be oriented differently over the length of the nozzle carrier 4.
  • the cross section of the nozzle carrier 4 can change over its length, whereby, for example, the flow emerging from the respective nozzles can be kept essentially the same over the entire length of the nozzle carrier.
  • FIG. 2 Even if in FIG. 2 a preferred variant is shown to the effect that the nozzle carrier 4 outside the pitch circle on which the mouths of the container and the closing elements 6 are guided, can be arranged in a variant of the nozzle carrier 4 on the inside, ie within the pitch circle ,
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the device 1 for closing containers shown, wherein the individual closing elements 6 can be seen. About an inlet star 70 and an outlet star 72 to be closed containers are supplied. The closures can be transferred to the closing elements 6 via the picking wheel 60.
  • the nozzle carrier 4 which is provided with the corresponding, downwardly and upwardly radiating nozzles 40, 42 for introducing the purge gas into the headspace volume of a container as well as into the volume defined by a closure.
  • the nozzle carrier 4 extends over a relatively wide angular portion of the pitch circle, so that a blowing of the purge gas, preferably N 2 , both in the head space and in the volume formed by the closure is possible until the closure completely on the mouth of Container is placed. In this way it can be achieved that hardly any oxygen enters the closure or the headspace volume even after the rinsing process.
  • FIG. 3 is further indicated on the nozzle carrier 4 schematically a valve 8, which allows the integration into the cleaning circuit of the device 1 (so-called cleaning-in-place) for rinsing the nozzle carrier 4 with hot liquor, with foam or other cleaning fluid. Accordingly, the nozzle carrier 4 can be cleaned from the inside and all nozzles 40, 42 and wash-around nozzles 41, 43 can be flushed with the cleaning liquid. Due to the simple geometric shape, such as in FIG. 1 is shown, the nozzle carrier 4 can also be easily rinsed or cleaned from the outside, in particular also because no horizontal surfaces are provided, on which the cleaning liquid could accumulate.
  • the conveying star 5 and the undersides of the closing elements 6 can also be rinsed. According to the construction shown, in addition to the advantageous handling in the displacement of oxygen from the headspace volume, at the same time an improved behavior during cleaning.
  • FIG. 4 schematically shows a circuit diagram for supplying the purge gas to the individual purge valves 40, 42.
  • the purge gas is introduced at the gas inlet 90, for example N 2 with an overpressure of 6 to 8 bar.
  • the gas is then transferred via two sterilized filter cartridges 94 to the corresponding nozzles 40, 42.
  • the sterilization of the gas to be injected in the filter cartridges 94 counteracts the entry of germs into the container to be closed.
  • superheated steam for sterilizing both the filter cartridges 94 and the nozzles 40, 42 or the nozzle carrier can be introduced into the system.
  • the corresponding superheated steam is present, for example, at a pressure of 3 bar and can be applied via corresponding feed lines 980 into the filter cartridges 94 or via a feed line 982 directly to the nozzles 40, 42 or the nozzle carrier 4.
  • additional circulation nozzles 41, 43 are arranged in the nozzle carrier 4, then they are also subjected to flushing gas and sterilization medium accordingly.
  • a supply line 984 for scouring liquor in the nozzle carrier 4 or in the cavity 44 is also shown.
  • the feed line 984 is equipped with a CIP system (cleaning-in-place system) connected, so that the cleaning process can be integrated into the cleaning circuit of the device 1.
  • CIP system cleaning-in-place system
  • the filter cartridges 94 are designed so that the N 2 is sterile filtered, so that it can be used for application in an aseptic system for the aseptic filling of beverages.
  • a gassing of the head space and the closure can be achieved until the closure is completely placed on the container to be closed, so that the re-entry of atmospheric oxygen is greatly reduced to completely prevented.
  • the resulting low-oxygen atmosphere in the headspace of the container counteracts the oxidation of oxygen-sensitive products.
  • a simple and reliable sanitation can be achieved by the corresponding geometry of the nozzle carrier 4 and the possibility of easy flow through the nozzle carrier 4, the nozzles 40, 42 and the Um Cyprusungsdüsen 41, 43 with sterile steam, hot liquor, foam or other sanitation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Vacuum Packaging (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen, bevorzugt zum Verschließen von Behältern mit Kunststoffschraubverschlüssen, Anrollverschlüssen oder Kronkorken.
    • Stand der Technik
  • Beim Verschließen von Behältern mit Verschlüssen ist es insbesondere beim Abfüllen sauerstoffempfindlicher Getränke bekannt, das Kopfraumvolumen des jeweiligen Behälters mit einem inerten Gas oder mit Stickstoff zu spülen, um den Sauerstoff aus dem Kopfraum des Behälters zu verdrängen.
  • Zur Dosierung von Stickstoff ist es beispielsweise bekannt, durch die Mündung des Behälters hindurch einen Tropfen flüssigen Stickstoffs einzubringen, wobei der flüssige Stickstoff dann im Kopfraum des Behälters verdampft und entsprechend den darin enthaltenen Sauerstoff verdrängt. Entsprechende Dosiervorrichtungen umfassen eine Stickstoffdüse, welche auf dem Teilkreis über den Mündungen der jeweiligen Behälter angebracht ist, so dass ein Tropfen flüssigen Stickstoffs durch die Mündung in den Kopfraum eindosiert werden kann. Entsprechend ist die Düse direkt über der Mündung angeordnet, so dass ein Verschließen des Behälters mit einem Verschluss gleichzeitig zum Eindosieren des Stickstoffpfropfens unmöglich ist. Ein gleichzeitiges Verschließen mit dem Eindosieren des Stickstoffpfropfens ist jedoch bei der Verwendung flüssigen Stickstoffs auch unerwünscht, da der Stickstoff zunächst verdampfen muss, um den Sauerstoff zu verdrängen, bevor der jeweilige Verschluss aufgebracht wird. Entsprechend wird hier ein Teil des Behandlungswinkels darauf verwendet, das Verdampfen des Stickstofftropfens abzuwarten. Ein entsprechendes System ist beispielsweise aus der EP 1 651 555 B1 bekannt.
  • Ein weiteres System ist bekannt, bei welchem gasförmiger Stickstoff über eine erste seitlich angebrachte Düse in den Kopfraum des Behälters eingedüst wird und über eine auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete zweite Stickstoffdüse, gasförmiger Stickstoff in den Verschluss eingedüst wird. Auf diese Weise wird ein Verdrängen des Sauerstoffs sowohl im Kopfraum des Behälters als auch im Verschluss erreicht. Ein entsprechendes System ist beispielsweise aus der WO 2010/087097 A1 bekannt.
  • Eine weitere Vorrichtung zum Begasen sowohl des Kopfraumes als auch des Verschlusses ist aus der JP 2004-161350 A bekannt, wobei hier ein einzelner, zwischen dem Verschluss und dem Kopfraum des Behälters angeordneter Düsenträger vorgesehen ist, welcher jeweils nach oben gerichtete Düsen zum Spülen des Verschlusses und nach unten gerichtete Düsen zum Spülen des Kopfraums umfasst.
  • In der US 2007/0056251 A1 werden eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren offenbart, um den Sauerstoffgehalt im Kopfraum eines Behälters während des Verschließvorgangs zu reduzieren. Die DE 2363428 A1 offenbart eine Einrichtung zum Verringern des Luftanteils bei in Flaschen abgefüllten Getränken.
  • Die US 4602473 A zeigt eine Vorrichtung zum Versiegeln von Behältern und zum Ersetzen von im Flaschenhals befindlicher Luft durch ein inertes Gas.
  • Die US 3246447 A zeigt einen Verschließkopf für das Verschließen von Behältern, welcher vor ihrem hermetischen Verschließen Luft aus dem Behälter entfernt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verschließvorgang und das Verdrängen von Sauerstoff aus dem Kopfraumvolumen noch weiter zu optimieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Entsprechend umfasst die Vorrichtung zum Verschließen von Behältern mit Verschlüssen einen Förderstern zum Fördern der Behälter und mindestens ein Verschließelement zum Verschließen der mit dem Förderstern geförderten Behälter. Weiterhin umfasst sie einen Düsenträger mit nach oben gerichteten Düsen zum Einblasen von Spülgas in den Verschluss und mit nach unten gerichteten Düsen zum Einblasen von Spülgas in den Kopfraum des Behälters. Erfindungsgemäß ist der Düsenträger außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes angeordnet.
  • Dadurch, dass der Düsenträger außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes angeordnet ist, kann während des gesamten Verschließvorganges eine Begasung stattfinden und die Absenkungsbewegung des Verschließelements kann zu einem frühen Stadium begonnen werden. Insbesondere kann der Begasungsvorgang begonnen werden, wenn der Kopfraum des Behälters sowie der Verschluss noch frei zugänglich sind, so dass das Stickstoffgas von schräg unten in den Verschluss, welcher sich bereits im Verschließelement befindet, und von schräg oben in den Kopfraum des im Führungsstern geführten Behälters eingeblasen werden kann. Durch die Anordnung des Düsenträgers mit den Düsen außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelementes kann entsprechend der Gasstrom, welcher über die Düsen des Düsenträgers aufgebracht wird, aufrechterhalten bleiben, bis der Verschluss vollständig auf den Behälter aufgesetzt ist.
  • Entsprechend findet ein zuverlässiges Durchspülen sowohl des Kopfraumvolumens als auch des Innenvolumens des Verschlusses statt, so dass hier eine sauerstoffarme bis sauerstofffreie Atmosphäre hergestellt werden kann, welche eine besonders vorteilhafte Wirkung auf die Lagerfähigkeit der entsprechend abgefüllten Getränke aufweist. Mit anderen Worten kann durch die seitliche Anordnung des Düsenträgers außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelements während des vollständigen Verschließvorganges der Gasstrom mit dem sauerstofffreien Gas aufrechterhalten werden. Entsprechend ist der Restsauerstoffgehalt im Kopfraum nach dem Aufsetzen des Verschlusses beziehungsweise nach dem Abschluss des Verschließvorganges besonders gering.
  • Der Düsenträger liegt bevorzugt außerhalb des Teilkreises derart, dass ein Einblasen des Stickstoffs in Kopfraum und Verschluss ermöglicht wird. In einer Alternative kann der Düsenträger entsprechend auch innerhalb des Teilkreises so angebracht sein, dass ein entsprechendes Einblasen des Stickstoffs ermöglicht wird.
  • Der Düsenträger erstreckt sich über einen Winkelabschnitt entlang des Teilkreises, welcher zwischen der Position des Pickens des jeweiligen Verschlusses bis hin zu einer Position des vollständigen Aufsetzens beziehungsweise des vollständigen Verschließens des Verschlusses ausgedehnt ist. Der Düsenträger erstreckt sich über diesen Winkelbereich. Durch einen entsprechend langen Einwirkungsabschnitt des Gases kann entsprechend eine wirkungsvolle Verdrängung des Sauerstoffs aus Kopfraum und Verschluss bis hin zum vollständigen Verschließen des Behälters mit dem Verschluss erreicht werden. Gleichzeitig kann aufgrund der langen Einwirkungszeit des Gasstroms auch der Einblasdruck beziehungsweise die Einblasgeschwindigkeit des Gases verringert werden.
  • Der Düsenträger weist bevorzugt eine Vielzahl von Gasdüsen auf, welche entsprechend nach oben gerichtet sind, um in den Verschluss Gas einzublasen. Weiterhin sind bevorzugt eine Vielzahl von Gasdüsen vorgesehen, welche nach unten gerichtet sind, um ein Einblasen des Gases in den Kopfraum des Behälters zu ermöglichen.
  • In einer besonders bevorzugten Variante sind die Düsen entlang des Düsenträgers in unterschiedlichen Winkeln angeordnet, um ein möglichst treffgenaues Einblasen in den Verschluss und den Kopfraum des Behälters zu ermöglichen. Bei einem Schraubverschließer zum Aufschrauben von Kunststoffverschlüssen auf Flaschen wird der Behälter üblicherweise an einem Halsring in einer gleichbleibenden Höhe geführt, wohingegen das Verschließelement mit dem darin aufgenommenen Schraubverschluss auf die Mündung des Behälters abgesenkt wird. Entsprechend sind die Gasdüsen bevorzugt so angeordnet, dass die unteren Gasdüsen, welche in den Kopfraum des Behälters zielen, unter immer dem gleichen Winkel an dem Düsenträger angeordnet sind, die oberen Düsen jedoch, welche in den Verschluss zielen, in unterschiedlichen Winkeln so angeordnet werden, dass der Gasstrom der Absenkungsbewegung des Verschlusses folgt. Damit sind die nach oben gerichteten Düsen zu Beginn des Begasungsvorganges steiler nach oben gerichtet, als zum Ende der Begasung hin.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung sind zusätzliche nach oben gerichtete Umspülungsdüsen oberhalb der nach oben gerichteten Düsen und/oder zusätzliche nach unten gerichtete Umspülungsdüsen unterhalb der nach unten gerichteten Düsen und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen zwischen den nach oben gerichteten Düsen und den nach unten gerichteten Düsen vorgesehen. Durch die zusätzlichen Umspülungsdüsen kann eine Art Spülgasvorhang um den Bereich des Verschlusses und der Mündung des zu verschließenden Behälters bereitgestellt werden. So kann auch bei der Bewegung des Verschlusses relativ zu der Mündung beim eigentlichen Verschließen des Behälters eine weitgehende bis vollständige Abschirmung mit dem Spülgas, bevorzugt einem Inertgas, erreicht werden. Das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter beim Verschließen des Behälters durch die auftretenden Turbulenzen kann verringert oder gar vermieden werden und entsprechend kann die Lagerfähigkeit der abgefüllten Getränke weiter verbessert werden.
  • Bevorzugt sind die zusätzlichen Umspülungsdüsen nur in einem Abschnitt des Düsenträgers bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet. Das Risiko einer Belastung der Behälter durch das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter ist zum Abschluss des Absenkungsvorganges am höchsten, da die Umgebungsluft dann nicht mehr durch nachfolgendes Spülen mit Spülgas aus dem Behälter entfernt werden kann. Eine Anordnung der zusätzlichen Umspülungsdüsen in dem Winkelbereich des Düsenträgers, welcher mit dem Abschluss des Absenkungsvorganges des Verschlusses auf die Mündung des Behälters korrespondiert, ist daher bevorzugt. Auf diese Weise kann Spülgas zu Beginn des Absenkungsvorganges eingespart werden.
  • Besonders bevorzugt sind die zusätzlichen Umspülungsdüsen so ausgebildet, dass das aus diesen austretende Spülgas eine geringere Strömung aufweist, als das aus den nach oben gerichteten Düsen und/oder den nach unten gerichteten Düsen. Diese geringere Strömung wird bevorzugt durch Auswahl eines entsprechenden Durchmessers der zusätzlichen Umspülungsdüsen erreicht. Durch die geringere Strömung beziehungsweise einen geringeren Impuls des austretenden Gases wird über eine sehr sanfte Spülgasströmung die Umgebungsatmosphäre wegspült, ohne jedoch die Spülgasatmosphäre zu zerstören.
  • In diesem Zusammenhang können die zusätzlichen Umspülungsdüsen über eine von den nach oben gerichteten Düsen und den nach unten gerichteten Düsen getrennte Spülgaszufuhr gespeist werden, welche bevorzugt mit einem niedrigeren Spülgasdruck beaufschlagbar ist. An diese getrennte Spülgaszufuhr kann vorteilhaft eine weitere Spülgasquelle angeschlossen werden, welche einen anderen Druck liefert, oder welche ein anderes Spülgas oder Inertgas liefert. Die getrennte Spülgaszufuhr kann aber auch über ein Druckreduzierventil an die erste Spülgasquelle angeschlossen sein.
  • Über die zusätzlichen Umspülungsdüsen kann auch bei einem Reinigungsvorgang der jeweilige Reinigungsbereich erweitert werden und bestimmte Anlagenbereiche oder Anlagenoberflächen gezielt mit der Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Beispielsweise können die nach oben gerichteten Düsen in den Verschließkopf spritzen und die zusätzlichen nach oben gerichteten Umspülungsdüsen von außen auf den Verschließkopf spritzen.
  • Durch die Anordnung des Düsenträgers mit den Düsen außerhalb des Wirkbereichs des Verschließelementes ist es weiterhin möglich, das Verschließelement früher abzusenken, als dies bei einer Anordnung einer Stickstoffdüse zwischen Verschluss und Behälter möglich wäre. Entsprechend kann hier auch ein Winkelabschnitt des Teilkreises für das Spülen des Kopfraums sowie des Verschlusses verkleinert werden beziehungsweise verringert werden, so dass die Leistung des Verschließers erhöht werden kann.
  • Weiterhin kann durch den langen Einwirkungszeitraum des Gasstromes sowie die gegenüber zwischen Behälter und Verschluss angeordneten Düsen deutlich flachere Einblasung des Stickstoffs der Druck beziehungsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Spülgases reduziert werden, so dass ein Herausspritzen von Produkt aus den jeweiligen Behältern durch das eingedüste Gas auf diese Weise vermieden werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Variante weist der Düsenträger ein Ventil zum Einbringen einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Reinigungsschaum oder Heißlauge, auf. Auf diese Weise kann der Düsenträger mit den daran angebrachten Düsen vollständig gereinigt werden und kann darüber hinaus, bei entsprechender Druckführung, ebenso dazu verwendet werden, den Förderstern durch die Düsen des Düsenträgers mit Reinigungsmittel zu beaufschlagen und insbesondere das Verschließelement von unten mit der Reinigungsflüssigkeit zu beaufschlagen. Auf diese Weise wird eine effektive Reinigung sowohl des Düsenträgers mit den Düsen als auch der Gesamtvorrichtung erreicht.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    den Düsenträger, ein Verschluss, sowie einen Behälter in einer schematischen Schnittdarstellung;
    Figur 2
    eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern in einer schematischen perspektivischen Darstellung;
    Figur 3
    eine Vorrichtung zum Verschließen von Behältern in einer schematischen Draufsicht; und
    Figur 4
    eine schematische verfahrenstechnische Anbindung.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • In Figur 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Abschnitt der Vorrichtung zum Verschließen von Behältern 2 mit einem Verschluss 3 gezeigt. Der Behälter 2 weist eine Mündung 20 auf, auf welche der Verschluss 3 aufgeschraubt werden soll. Dazu weist der Verschluss 3 bevorzugt ein Innengewinde 30 auf, welches mit einem entsprechenden Außengewinde im Bereich der Mündung 20 des Behälters 2 verschraubt wird.
  • Im Bereich zwischen der Mündung 20 und der Flüssigkeitsoberfläche 22 des in dem Behälter 2 eingefüllten Produktes ist ein Kopfraum 24 vorgesehen, welcher ursprünglich mit Umgebungsluft aus der Abfüllanlage gefüllt ist. Der Verschluss 3 weist in seinem Inneren ein Innenvolumen 32 auf, welches ursprünglich ebenfalls mit Umgebungsluft gefüllt ist.
  • Ein Düsenträger 4 mit einer nach oben strömenden Düse 40 zum Einströmen eines in dem Düsenträger 4, beziehungsweise in einem Hohlraum 44 des Düsenträgers 4, geführten Gases ist vorgesehen. Die nach oben gerichtete Düse 40 ist dabei so ausgerichtet, dass der Gasstrom in den Innenraum 32 des Verschlusses 3 eingeströmt wird.
  • Weiterhin ist eine nach unten gerichtete Düse 42 vorgesehen, welche so ausgerichtet ist, dass der sie verlassende Gasstrom in den Kopfraum 24 des Behälters 2 einströmt.
  • Der Düsenträger 4 ist dabei in seiner Höhe so angeordnet, dass die Düsen 40, 42 zu Beginn des Spülvorganges bevorzugt in etwa den gleichen Abstand von den jeweiligen Eintrittsöffnungen, also der Mündung 20 sowie der Öffnung des Verschlusses 3, aufweisen. Während des Verschließvorganges wird der Verschluss 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 abgesenkt, so dass sich hier die Abstände zum Düsenträger 4 verändern.
  • Aus Figur 1 ist weiterhin zu erkennen, dass der Düsenträger 4 in einem Ringabschnitt ausbildet ist, welcher einen Radius derart aufweist, dass der Düsenträger 4 außerhalb der Mündung 20 und außerhalb des Verschlusses 3 liegt. Mit anderen Worten kann der Verschluss 3 auf die Mündung 20 abgesenkt werde, ohne dass der Düsenträger 4 im Weg wäre.
  • Hierzu dient unter anderem auch die in Figur 1 exemplarisch gezeigte rhombische Form des Düsenträgers 4, welche entsprechend eine Verjüngung im oberen Bereich aufweist. Diese Verjüngung kann komplementär zu den Außendimensionen eines Verschließelementes ausgebildet sein. Entsprechend kann auch beim vollständigen Aufsetzen des Verschlusses 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 der Düsenträger 4 noch vorgesehen sein und entsprechend weiterhin für einen Spülgasstrom sorgen.
  • Der Düsenträger 4 ist dabei so angeordnet, dass er auch außerhalb des Wirkungsbereiches eines in Figur 1 nicht gezeigten Verschließelementes zum Verschließen des Behälters 2 mit dem Verschluss 3 ausgebildet ist. Diese Anordnung ergibt sich beispielsweise aus Figur 2, gemäß welcher die einzelnen Verschließelemente 6 vollständig auf die jeweiligen Behälter 2 abgesenkt werden können, um die Verschlüsse 3 aufzubringen, ohne dabei aber mit dem Düsenträger 4 zusammenzustoßen.
  • Als Spülgas, welches durch den Innenraum 44 des Düsenträgers 4 den Düsen 40, 42 zugeführt wird, wird bevorzugt Stickstoff - also N2 - verwendet. Andere geeignete Gase, insbesondere Inertgase, können aber auch zur Spülung verwendet werden.
  • In Figur 1 sind zwei zusätzliche Umspülungsdüsen 41 und 43 gezeigt, welche am Düsenträger 4 angeordnet sind. Die zusätzliche Umspülungsdüse 41 ist oberhalb der nach oben gerichteten Düse 40, und die zusätzliche Umspülungsdüse 43 ist unterhalb der nach unten gerichteten Düse 42 angeordnet. Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 dienen dazu, eine Art Spülgasvorhang um den Verschluss 3 und die Mündung 20 herum auszubilden, um auch bei durch die Relativbewegung zwischen Verschluss 3 und Mündung 20 beim Verschließvorgang entstehenden Turbulenzen das Einziehen von Umgebungsluft in den Behälter 2 zu reduzieren oder zu vermeiden.
  • Die zusätzlichen Umströmungsdüsen 41, 43 können in ihrem Durchmesser so angepasst werden, dass eine sehr sanfte Spülgasströmung die Umgebungsatmosphäre vom Verschließbereich wegspült. Dabei sind die in der Figur 1 gezeigten zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 an den spülgasführenden Hohlraum 44 des Düsenträgers 4 angeschlossen.
  • Alternativ ist es jedoch in einer nicht gezeigten Ausführungsvariante möglich, im Düsenträger 4 einen weiteren Kanal für die Zuführung des Umspülungsgases vorzusehen. An diesem Kanal kann dann beispielsweise eine weitere Spülgasquelle mit einem anderen Spülgas und/oder einem anderen Druck angeschlossen werden. In einer weiteren Alternative kann der weitere Kanal auch über ein Druckreduzierventil an die erste Spülgasquelle angeschlossen werden, so dass hier lediglich ein anderer Druck für das Spülgas bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann das Spülgas, welches aus den zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 austritt, eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit und damit einen niedrigeren Impuls aufweisen, so dass die derart ausgebildete Spülgasatmosphäre um den Verschließbereich herum nicht fortgeblasen wird.
  • Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 weisen weiterhin den Vorteil auf, dass durch sie weitere Oberflächen gezielt mit Reinigungsmittel beaufschlagt werden können. Beispielsweise spritzen die nach oben gerichteten Düsen 40 in das Verschließelement 6 und die zusätzliche Umströmungsdüse 41 spritzt von außen auf das Verschließelement 6. Damit lässt sich die gewünschte Reinigungswirkung oder der gewünschte Reinigungsbereich gezielt festlegen.
  • Die zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 können bevorzugt nur in einem Abschnitt des Düsenträgers 4 bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet sein. Das Risiko einer Belastung der Behälter 2 durch Einziehen von Umgebungsluft in die Behälter 2 ist zum Abschluss des Absenkungsvorganges am höchsten, da die Umgebungsluft nicht mehr durch nachfolgendes Spülen mit Spülgas aus dem Behälter 2 entfernt werden kann. Eine Anordnung der zusätzlichen Umspülungsdüsen 41, 43 in dem Winkelbereich des Düsenträgers 4, welcher mit dem Abschluss des Absenkungsvorganges des Verschlusses 3 auf die Mündung 20 des Behälters 2 korrespondiert, ist daher bevorzugt. Auf diese Weise kann Spülgas zu Beginn des Absenkungsvorganges eingespart werden.
  • In Figur 2 ist eine exemplarische Vorrichtung 1 zum Verschließen von Behältern in einer schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei hier keine Behälter gezeigt sind. Die Behälter werden üblicherweise mittels des schematisch angedeuteten Fördersterns 5 gefördert. Im Förderstern 5 der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform werden die Behälter an ihren jeweiligen Halsringen gehalten und mittels des Fördersterns 5 entsprechend im Kreis geführt. Über den jeweiligen Aufnahmetaschen für die Mündungen der Behälter im Förderstern 5 sind Verschließelemente 6 vorgesehen, mittels welchen Verschlüsse, so wie der in Figur 1 gezeigte Verschluss 3, auf die Mündungen 20 der Behälter aufgebracht werden können.
  • Hierzu werden die jeweiligen Verschlüsse über ein Pickrad 60 auf den Teilkreis der Verschließelemente 6 überführt, an dem tangentialen Übergabepunkt durch ein Herabbewegen des Verschließelementes 6 vom Pickrad 60 abgenommen, und dann nachfolgend auf eine Mündung eines Behälters abgesenkt und mit diesem verbunden.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verschließelement 6 dazu vorgesehen, einen Kunststoffschraubverschluss auf eine PET-Flasche aufzuschrauben. Es sind jedoch andere Verschließelemente 6 in ebenfalls dieser Konfiguration denkbar, so wie beispielsweise Verschließelemente zum Anrollen von Anrollverschlüssen oder zum Aufbringen von Kronkorken.
  • In einem Winkelabschnitt des Teilkreises ist der Düsenträger 4 vorgesehen, wobei der entsprechende Winkelabschnitt des Teilkreises so ausgewählt ist, dass der Gasstrom in das Kopfraumvolumen des zu verschließenden Behälters eingedüst werden kann und der Verschluss, welcher sich bereits im Verschließelement 6 befindet, ebenfalls mit dem Gasstrom beaufschlagt werden kann. Entsprechend wird Umgebungsluft beziehungsweise Sauerstoff sowohl aus dem Kopfraum als auch aus dem durch den Verschluss definierten Volumen durch das eingeströmte N2-Gas verdrängt.
  • Durch die Anordnung des Düsenträgers 4 derart, dass er außerhalb des Wirkungsbereiches des Verschließelementes 6 liegt, kann der Verschließvorgang des Behälters stattfinden, obwohl ein Gasstrom mittels der im Düsenträger 4 angeordneten Düsen 40, 42 und der Umspülungsdüsen 41, 43 bereitgestellt wird. Mit anderen Worten kann das Verschließelement 6 die für den Verschließvorgang notwendige Hubbewegung auch in Anwesenheit des Düsenträgers 4 vollständig durchführen. Entsprechend kann der gesamte Verschließvorgang, zumindest bis zum vollständigen Aufsetzen des Verschlusses auf die Mündung des Behälters, von der Gasspülung begleitet werden. Hierdurch wird erreicht, dass der Restsauerstoff im Kopfraumvolumen des dann verschlossenen Behälters sehr gering ist.
  • In dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es in einer Variante bevorzugt, den Düsenträger 4 derart mit nach unten gerichteten Düsen zum Einblasen des Gasstromes in den Kopfraum des Behälters auszustatten, dass hier ein konstanter Strom, bevorzugt unter einem konstanten Winkel, stattfindet.
  • Da sich der Verschluss 3 zusammen mit dem Verschließelement 6 absenkt, damit der Verschluss 3 auf den Behälter aufgeschraubt werden kann, variiert die Ausrichtung der nach oben zeigenden Düsen im Düsenträger 4 bevorzugt so, dass stets ein optimales Einblasen des jeweiligen Gasstromes in das durch den Verschluss definierte Volumen stattfindet.
  • Entsprechend können die in dem Düsenträger 4 angeordneten und nach oben gerichteten Düsen über die Länge des Düsenträgers 4 hinweg unterschiedlich orientiert sein. Weiterhin kann sich der Querschnitt des Düsenträgers 4 über seine Länge ändern, wodurch beispielsweise die aus den jeweiligen Düsen austretende Strömung über die ganze Länge des Düsenträgers hinweg im Wesentlichen gleich gehalten werden kann.
  • Auch wenn in Figur 2 eine bevorzugte Variante dahingehend gezeigt ist, dass der Düsenträger 4 außerhalb des Teilkreises, auf welchem die Mündungen der Behälter sowie die Verschließelemente 6 geführt werden, angeordnet ist, kann in einer Variante der Düsenträger 4 auch auf der Innenseite, also innerhalb des Teilkreises, angeordnet sein.
  • In Figur 3 ist eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung 1 zum Verschließen von Behältern gezeigt, wobei die einzelnen Verschließelemente 6 zu erkennen sind. Über einen Einlaufstern 70 und einen Auslaufstern 72 werden die zu verschließenden Behälter zugeführt. Über das Pickrad 60 können die Verschlüsse an die Verschließelemente 6 übergeben werden.
  • Schematisch gezeigt ist wiederum der Düsenträger 4, welcher mit den entsprechenden, nach unten sowie nach oben strahlenden Düsen 40, 42 zum Einbringen des Spülgases in das Kopfraumvolumen eines Behälters sowie in das durch einen Verschluss definierte Volumen versehen ist. Wie sich aus Figur 3 ergibt, erstreckt sich der Düsenträger 4 über einen relativ weiten Winkelabschnitt des Teilkreises, so dass ein Einblasen des Spülgases, bevorzugt N2, sowohl in den Kopfraum als auch in das durch den Verschluss gebildete Volumen möglich ist, bis der Verschluss vollständig auf die Mündung des Behälters aufgesetzt ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch nach dem Spülvorgang kaum noch Sauerstoff in den Verschluss oder das Kopfraumvolumen eintritt.
  • In Figur 3 ist weiterhin an dem Düsenträger 4 schematisch ein Ventil 8 angedeutet, welches die Einbindung in den Reinigungskreislauf der Vorrichtung 1 (sogenanntes cleaning-in-place) zum Spülen des Düsenträgers 4 mit Heißlauge, mit Schaum oder einer anderen Reinigungsflüssigkeit ermöglicht. Entsprechend kann der Düsenträger 4 von innen gereinigt werden und sämtliche Düsen 40, 42 und Umspülungsdüsen 41, 43 können mit der Reinigungsflüssigkeit durchspült werden. Durch die einfache geometrische Form, so wie sie beispielsweise in Figur 1 gezeigt ist, kann der Düsenträger 4 auch einfach von außen gespült beziehungsweise gereinigt werden, insbesondere auch deshalb, weil keine horizontalen Flächen vorgesehen sind, auf welchen sich die Reinigungsflüssigkeit stauen könnte.
  • Weiterhin kann bei Beaufschlagung des Düsenträgers 4 mit dem Reinigungsmedium auch der Förderstern 5 sowie die Unterseiten der Verschließelemente 6 gespült werden. Entsprechend ergibt sich über die gezeigte Konstruktion, neben dem vorteilhaften Handling bei der Verdrängung von Sauerstoff aus dem Kopfraumvolumen, gleichzeitig auch ein verbessertes Verhalten beim Reinigen.
  • Figur 4 zeigt schematisch ein Schaltschema zum Zuführen des Spülgases zu den einzelnen Spülventilen 40, 42. Insbesondere wird das Spülgas am Gaseinlass 90 eingeführt, beispielsweise N2 mit einem Überdruck von 6 bis 8 bar. Über diverse Messvorrichtungen sowie einen Druckminderer 92 wird das Gas dann über zwei sterilisierte Filterkerzen 94 an die entsprechenden Düsen 40, 42 übergeben. Das Sterilisieren des einzublasenden Gases in den Filterkerzen 94 wirkt einem Eintrag von Keimen in den zu verschließenden Behälter entgegen.
  • Über einen Sterilisationsdampfanschluss 96 kann Heißdampf zum Sterilisieren sowohl der Filterkerzen 94 als auch der Düsen 40, 42 beziehungsweise des Düsenträgers in das System aufgebracht werden. Der entsprechende Heißdampf liegt beispielsweise mit einem Druck von 3 bar an und kann über entsprechende Zuführleitungen 980 in die Filterkerzen 94 beziehungsweise über eine Zuführleitung 982 direkt auf die Düsen 40, 42 beziehungsweise den Düsenträger 4 aufgebracht werden.
  • Wenn in dem Düsenträger 4 auch zusätzliche Umspülungsdüsen 41, 43 angeordnet sind, so werden diese entsprechend auch mit Spülgas und Sterilisationsmedium beaufschlagt.
  • Eine Zuführleitung 984 für Spüllauge in den Düsenträger 4 beziehungsweise in dessen Hohlraum 44 ist ebenfalls gezeigt. Die Zuführleitung 984 ist mit einer CIP-Anlage (cleaning-in-place Anlage) verbunden, so dass der Reinigungsvorgang in den Reinigungskreislauf der Vorrichtung 1 eingebunden werden kann.
  • Die Filterkerzen 94 sind dabei so ausgebildet, dass das N2 steril filtriert wird, so dass es zur Anwendung in einer aseptischen Anlage zum aseptischen Abfüllen von Getränken verwendet werden kann.
  • Entsprechend kann durch die beschriebene Vorrichtung zum Verschließen von Behältern ein Begasen des Kopfraumes sowie des Verschlusses erreicht werden, bis der Verschluss vollständig auf den zu verschließenden Behälter aufgesetzt ist, so dass das erneute Eintreten von Luftsauerstoff stark reduziert bis vollkommen unterbunden wird. Die entstehende sauerstoffarme Atmosphäre im Kopfraum des Behälters wirkt einer Oxidation sauerstoffempfindlicher Produkte entgegen.
  • Durch das Aufbringen des Stickstoffs unter reduziertem Druck kann weiterhin ein Herausspritzen des Produkts beim Einblasen des Stickstoffs im Wesentlichen verhindert werden, was auch durch das relativ flache Einblasen des Stickstoffs unterstützt wird.
  • Weiterhin kann durch die entsprechende Geometrie des Düsenträgers 4 sowie die Möglichkeit des einfachen Durchströmens des Düsenträgers 4, der Düsen 40, 42 sowie der Umspülungsdüsen 41, 43 mit Sterildampf, Heißlauge, Schaum oder anderen Sanitationsmedien eine einfache und zuverlässige Sanitation erreicht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Behälter
    20
    Mündung
    22
    Flüssigkeitsoberfläche
    24
    Kopfraumvolumen
    3
    Verschluss
    30
    Innengewinde
    32
    Innenvolumen des Verschlusses
    4
    Düsenträger
    40
    nach oben strömende Düse
    41
    zusätzliche nach oben strömende Umspülungsdüse
    42
    nach unten strömende Düse
    43
    zusätzliche nach unten strömende Umspülungsdüse
    44
    Hohlraum des Düsenträgers
    5
    Förderstern
    6
    Verschließelement
    60
    Pickrad
    70
    Einlaufstern
    72
    Auslaufstern
    8
    Ventil für Spüllauge
    90
    Gaseinlass
    92
    Druckminderer
    94
    sterile Filterkerze
    96
    Sterilisationsdampfanschluss
    980
    Zuführleitung
    982
    Zuführleitung
    984
    Zuführleitung für Spüllauge

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1) zum Verschließen von Behältern (2) mit Verschlüssen (3), umfassend einen Förderstern (5) zum Fördern der Behälter (2) und mindestens ein Verschließelement (6) zum Verschließen der mit dem Förderstern (5) geförderten Behälter (2), weiterhin umfassend einen Düsenträger (4) mit nach oben gerichteten Düsen (40) zum Einblasen von Spülgas in den Verschluss (3) und mit nach unten gerichteten Düsen (42) zum Einblasen von Spülgas in den Kopfraum (24) des Behälters (2), wobei der Düsenträger (4) außerhalb des Wirkungsbereichs des Verschließelementes (6) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Düsenträger (4) in einem Winkelbereich zwischen der Position einer Pickstation (60) und der Position, an welcher der Behälter (2) vollständig verschlossen ist, angeordnet ist und sich über den Winkelbereich hinweg erstreckt.
  2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) außerhalb des Teilkreises, auf dem die Mündungen der Behälter (2) sowie die Verschließelemente (6) geführt werden, liegt.
  3. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) innerhalb des Teilkreises, auf dem die Mündungen der Behälter (2) sowie die Verschließelemente (6) geführt werden, liegt.
  4. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der nach oben gerichteten Düsen (40) unterschiedliche Gasaustrittswinkel bezüglich des Düsenträgers (4) aufweisen.
  5. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Umspülungsdüsen (41) oberhalb der nach oben gerichteten Düsen (40) und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen (43) unterhalb der nach unten gerichteten Düsen (42) und/oder zusätzliche Umspülungsdüsen zwischen den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) nur in einem Abschnitt des Düsenträgers (4) bezüglich dessen Winkelerstreckung angeordnet sind.
  7. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) so ausgebildet sind, dass das aus ihnen austretende Spülgas eine geringere Strömung aufweist, als das aus den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) austretende Spülgas, bevorzugt durch Auswahl eines entsprechenden Durchmessers der zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43).
  8. Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Umspülungsdüsen (41, 43) eine von den nach oben gerichteten Düsen (40) und den nach unten gerichteten Düsen (42) getrennte Spülgaszufuhr aufweisen, welche bevorzugt mit einem anderen Spülgasdruck beaufschlagbar ist.
  9. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (4) einen im Wesentlichen rhombischen Querschnitt aufweist.
  10. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Düsenträger (4) eine Gassterilisiervorrichtung (94) vorgesehen ist, welche zum Sterilisieren des aus den Düsen (40, 42) ausgegebenen Gases dient.
  11. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (8) zum Einleiten eines Reinigungsmediums in den Düsenträger (4) vorgesehen ist.
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