EP3621915B1 - Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt Download PDF

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EP3621915B1
EP3621915B1 EP18723526.2A EP18723526A EP3621915B1 EP 3621915 B1 EP3621915 B1 EP 3621915B1 EP 18723526 A EP18723526 A EP 18723526A EP 3621915 B1 EP3621915 B1 EP 3621915B1
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EP
European Patent Office
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filling
valve
container
filling product
product
Prior art date
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EP18723526.2A
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EP3621915A1 (de
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Christian KUERZINGER
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/06—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
    • B67C3/10—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure preliminary filling with inert gases, e.g. carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • 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
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling

Definitions

  • the present application relates to a device and a method for filling a container with a filling product, in particular for filling a container with a carbonated filling product in a beverage bottling plant.
  • the carbonization of the filling product takes place before the container is actually filled with the filling product.
  • the filling product reservoir for example a ring bowl or a central boiler of a beverage bottling plant, in particular in a filler carousel of a beverage bottling plant, the filling product is already in carbonized form.
  • Devices of this type are, for example, from EP 0 697 369 A1 and DE 199 39 521 A1 known.
  • CO2 mixers and injectors are known, which are designed as separate devices and which ensure that the filling product can be carbonized to such an extent before it enters the filling product reservoir of the filling device that the desired level of carbonation is achieved.
  • the CO2 back pressure resulting from the desired level of carbonization then corresponds to the CO2 pressure which is maintained in the gas space above the level of the filling product in the filling product reservoir.
  • the non-carbonated filling product is first filled into the container to be filled and the carbonization is then carried out after the actual filling by means of a carbonization tube inserted into the container in the already filled container itself.
  • a device for carbonizing the filling product in which, in a first filling step, the non-carbonized filling product is filled into the container to be filled, then liquid CO2 is introduced into the container by means of another device on a transfer path between the filling device and a closing device and then a container lid is applied in the closing device.
  • a device is also known in which the filling product is first degassed by the application of pressure fluctuations, for example by means of an ultrasonic generator, and only then carbonization of the filling product is carried out. This is intended to counteract an excessive tendency to foam.
  • a device for filling a container with a filling product which comprises a filling valve for opening and closing a filling product flow between a filling product reservoir and the container to be filled for controlling the filling of the container with the filling product.
  • a carbonation device is provided, which communicates with the filling product throughflow of the filling valve in order to carbonize the filling product.
  • a carbonization device for carbonizing the filling product communicates with the filling product flow, further external devices for carbonizing or gassing the filling product can be dispensed with.
  • a simple and targeted carbonization of the respective filling products to be filled can be achieved with a carbonization quantity which corresponds to the desired exposure of the filling product to CO2.
  • the filling product carbonized by means of the carbonization device can either contain no CO2 at all before passing through the carbonization device, or it can already contain a lower than the desired proportion of CO2.
  • the carbonation device takes over the entire carbonation of the filling product.
  • CO2 is only added to the filling product.
  • the carbonation device comprises an injector for injecting CO2 into the filling product flow of the filling valve.
  • an injector for injecting CO2 into the filling product flow of the filling valve.
  • a particularly simple structure can be implemented if the injector includes a passage through a sleeve of the filling valve.
  • the carbonation device preferably comprises an injector which opens into the filling product flow below a sealing plane defined by a valve seat and a valve cone of the filling valve. Due to the arrangement below the sealing plane, ie between the sealing plane and the container to be filled, the carbonation device can act on the container or the interior of the container independently of the switching position of the filling valve.
  • a vacuum valve with a vacuum channel which communicates with the filling product flow is preferably provided.
  • the interior of the container can be brought to a predetermined ambient pressure by means of the vacuum valve.
  • the vacuum channel particularly preferably opens into the filling product flow below a sealing plane defined by a valve seat and a valve cone of the filling valve. Accordingly, the vacuum channel can interact with the container or the interior of the container independently of the switching position of the filling valve.
  • the vacuum channel can particularly preferably be introduced in a sleeve of the filling valve in order to achieve a structurally advantageous design.
  • the interior of the container can be brought to a negative pressure before filling.
  • the filling valve particularly preferably has a valve seat and a valve cone which can be received therein in a sealing manner and which forms a valve plane which is arranged essentially perpendicular to the flow direction of the filling product.
  • the carbonation device and in particular the injector for injecting CO2 into the filling product flow are preferably arranged below the filling valve seat and correspondingly downstream of the valve plane. In this way, the CO2 can be dosed exactly into the filling product flow controlled by the filling valve, and CO2 is only released into the filling product that is actually filled into the container. In this way, on the one hand, a further simplified system structure can be achieved, since the injector on Filling element and in particular can be attached to the filling valve, and on the other CO2 losses can be limited.
  • the carbonation device preferably has a valve for precisely controlling the inflow of CO2 into the filling product flow such that an exact dosing of CO2 into the filling product flow which flows into the container to be filled can be achieved.
  • This dosing can be made dependent on what type of filling product is filled in and how high the desired CO2 saturation or the desired CO2 proportion in the filling product filled into the container should be. It can also be made dependent on the CO2 absorption properties of the respective filling product and the filling speed.
  • a method for filling a container with a filling product is proposed, which can preferably be carried out using one of the devices described above, with a filling valve for opening and closing a filling product flow between a filling product reservoir and the container to be filled for controlling the filling of the container with the Filling product is provided, and the filling valve is opened to start the flow of the filling product through the filling product flow into the container to be filled.
  • a carbonation device carbonizes the filling product flowing through the filling product flow, by an injector of the
  • a device 1 for filling a container with a filling product is shown schematically.
  • the filling product is present in a filling product reservoir 10 which, in the exemplary embodiment shown, is designed in the form of a ring bowl in a filler carousel of a beverage bottling plant.
  • Fill product flows from the fill product reservoir 10 via a fill product opening 12 into a fill valve 2 which includes a fill valve sleeve 20 providing a fill product flow 22 .
  • a large number of filling valves 2 are typically arranged evenly on the circumference of the filler carousel in order to provide a large number of filling points in order to provide the required filling capacity and output.
  • the filling valve sleeve 20 of the filling valve 2 also has a filling valve seat 24 which is formed in the inner wall of the filling product sleeve 20 that delimits the filling product throughflow 22 .
  • a filling valve cone 26 can be lowered into the filling valve seat 24 such that when the filling valve cone 26 is completely lowered into the filling valve seat 24 , the filling product flow 22 is completely sealed. Accordingly, the filling product provided from the filling product reservoir 10 cannot then flow through the filling product flow 22 .
  • the complete closing of the filling product flow 22 by lowering the filling valve cone 26 into the filling valve seat 24 is achieved in a closing plane 28 .
  • the filling valve cone 26 when the filling valve cone 26 is open, i.e. when the filling valve cone 26 is lifted out of the filling valve seat 24, the filling product flows out of the filling product reservoir 10 through the filling product opening 12 into the filling product flow 22, then flows along the filling product cone 26 through the annular gap formed between the filling product cone 26 and the filling valve seat 24 to a filling product outlet 29, in order to then be filled into the container 100 to be filled.
  • This type of control of a filling product flow for filling a container to be filled 100 using a filling valve cone 26 that can be lowered into a filling valve seat 24 and lifted out of it again is known in principle.
  • the filling product outlet 29 ends at a receiving bell 30, on which the container 100 to be filled can be received with its mouth area 110 in a sealing manner. Accordingly, the filling product flows through the filling product outlet 29 directly through the mouth 110 into the container 100 to be filled.
  • a carbonization device 4 which opens into the filling product flow 22 of the filling valve 2 with a carbonization channel, which also acts as a CO 2 injector 40, and is correspondingly in communication with the filling product flow 22 and thus also with the filling product flowing through the filling product flow 22.
  • the injector 40 of the carbonization device 4 is arranged below the valve closure plane 28 , ie below the valve seat 24 .
  • the carbonation device 4 can thus introduce CO 2 via the injector 40 into the filling product flow which flows in the filling product flow 22 when the filling valve is open, ie the filling valve cone 26 is lifted out of the filling valve seat 24 .
  • the injector 40 can then inject the CO 2 into the fill product stream and dose it in a desired amount.
  • the filling valve 2 is closed, that is to say the filling valve cone 26 is lowered into the filling valve seat 24 in a sealing manner, then no filling product flows through the filling product flow 22 .
  • the injector 40 is arranged below the valve sealing plane 28 and correspondingly opens into the filling product flow 22 downstream of the valve seat 24, it is nevertheless connected to the interior of the container 100 to be filled.
  • the CO 2 can enter the interior of the container 100 to be filled in a controlled manner via a CO 2 supply 42 and via a carbonization valve 44 . It is thus possible to charge the container 100 to be filled with CO 2 independently of the presence or flow of a filling product stream through the filling product flow 22 .
  • a vacuum valve 5 is provided below the valve sealing plane 28, i.e. also below the valve seat 24, the vacuum valve 5 having a vacuum channel 50 and a vacuum connection 52, which can also be connected to a vacuum or negative pressure device, for example.
  • the container 100 is first pressed with its mouth area 110 sealingly against the filling bell 30 .
  • the valve cone 26 is still lowered into the valve seat 24 in a sealing manner, so that the filling valve is closed and accordingly no filling product flows through the filling product flow 22 .
  • the container 100 can be flushed with CO 2 with the filling valve 2 closed in order to reduce the oxygen content inside the container 100 .
  • the vacuum valve 5 is opened and at the same time the carbonization valve 44 is also opened in such a way that CO 2 can flow through the interior of the container 100 to be filled and can then be drawn off via the vacuum valve 5 .
  • the container 100 to be filled can also be evacuated by opening the vacuum valve 5 and applying a negative pressure or a vacuum to the vacuum connection 52 . Thereafter, the CO 2 flushing just described can then be carried out by opening the carbonization valve 44 .
  • the container 100 is then prestressed by the fact that the vacuum valve 5 is closed and the CO 2 injector or the carbonization device 4 with the carbonization valve 44 remains open.
  • CO 2 can get through the carbonization valve 44 and the injector 40 into the interior of the container 100 to be filled and correspondingly prestress the interior of the container 100 to the intended preload pressure.
  • the interior of the container 100 is evacuated by opening the vacuum valve 5 in order to provide a negative pressure or vacuum in the interior of the container 100 accordingly.
  • vacuum can also be understood to mean a negative pressure at an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 bar to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar.
  • the valve cone 26 is lifted out of the valve seat 24 and the filling product flow 22 between the filling product reservoir 10 and the container interior 100 is opened accordingly.
  • the filling product can now flow out of the filling product reservoir 10 into the container interior 100 . It flows past the injector 40 of the carbonation device 4 so that a metered, controlled metering of CO 2 into the filling product stream flowing into the container 100 can be achieved via the injector 40 of the carbonation device 4 .
  • the filling product flowing out of the reservoir 10 is enriched with CO 2 .
  • the filling product present in the filling product reservoir 10 can either itself already be carbonized with CO 2 and the addition via the carbonization device 4 merely involves an adjustment or subsequent dosing of CO 2 , or the filling product in the filling product reservoir 10 is completely uncarbonized and the desired complete carbonization of the Filling product takes place with the carbonization device 4 during the filling of the filling product.
  • the filling valve cone 26 is lowered back into the filling valve seat 24 so that the filling valve 2 is closed and the flow of filling product from the filling product reservoir 10 into the container 100 dries up and is stopped.
  • the carbonation valve 44 is also closed either simultaneously with the closing of the filling valve 2, or before this point in time or after this point in time.
  • the pressure bell 30 of the filling valve is followed by a pressure chamber 6 which is sealed to the container 100, for example by a chamber seal 60 which rests on the outside of the container 100.
  • the pressure chamber 6 or the interior space 62 of the pressure chamber 6 is thus sealed off from the environment in a gas-tight manner.
  • the pressure chamber 6 can be charged with CO 2 by opening a CO 2 valve 64 which is arranged in a CO 2 supply 66 . In this way, an overpressure with CO 2 is provided in the pressure chamber 6 .
  • the overpressure preferably corresponds to the saturation pressure of the CO 2 in the container 100 after it has been filled.
  • the mouth of the container 100 can be detached from the pressing bell 30 after the filling process has been completed, so that the interior of the container 100 is in communication with the interior 62 of the pressure chamber 6 .
  • the CO 2 bound in the filling product and the CO 2 not yet bound in the filling product but located in the container 100 are not released due to the CO 2 overpressure in the pressure chamber 6 . This can prevent the filling product from foaming over or leaking out of the filled container 100 .
  • the filled container 100 can then also be closed in the pressure chamber 6, for example by means of a closing device, not shown here, which applies a screw cap or a crown cap.
  • the pressure chamber 6 can be relieved in a defined manner via a relief valve 68 and a relief line 69 and the corresponding filled container 100 can then be discharged from the device 1 .
  • the container 100 filled with the carbonized filling product can be fed to further processing, for example to a sealer or labeller.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, insbesondere zum Befüllen eines Behälters mit einem karbonisierten Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage.
    • Stand der Technik
  • Zum Befüllen von Behältern mit karbonisierten Füllprodukten ist es bekannt, das karbonisierte Füllprodukt mittels eines Füllelements in einen zu befüllenden Behälter einzufüllen. Dabei ist es bekannt, den zu befüllenden Behälter zunächst mit COz vorzuspannen und das karbonisierte Füllprodukt dann mittels des Füllelements in den mit COz vorgespannten Behälter einzufüllen. Durch die Vorspannung des Behälters mit COz kann erreicht werden, dass während des Füllvorganges das im Füllprodukt gebundene COz nicht oder nur unwesentlich entbindet und entsprechend die Aufschäumneigung des Füllprodukts beim Einfüllen in den zu befüllenden Behälter reduziert wird. Vorrichtungen dieser Art, jedoch nicht unbedingt zum Abfüllen karbonisierter Füllprodukten, sind aus der EP 0 337 913 A2 , US 5,031,673 A , DE 10 2007 015 752 A1 und WO 2017/194515 A1 , die Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ ist, bekannt.
  • Die Karbonisierung des Füllproduktes findet dabei vor dem eigentlichen Befüllen des Behälters mit dem Füllprodukt statt. Im Füllproduktreservoir, beispielsweise einem Ringkessel oder einem Zentralkessel einer Getränkeabfüllanlage, insbesondere in einem Füllerkarussell einer Getränkeabfüllanlage, liegt das Füllprodukt bereits in karbonisierter Form vor. Entsprechend liegt in einem Gasraum oberhalb des Füllproduktspiegels in dem Füllproduktreservoir eine COz-Atmosphäre vor, welche dafür sorgt, dass das COz in dem karbonisierten Füllprodukt in dem Füllproduktreservoir ebenfalls nicht entbindet, sondern in der vorgesehenen Dosierung im Füllprodukt verbleibt. Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der EP 0 697 369 A1 und DE 199 39 521 A1 bekannt.
  • Zum Versehen des Füllprodukts mit COz vor dem Bereitstellen im Füllproduktreservoir sind dabei COz-Mischer und Injektoren bekannt, welche als separate Vorrichtungen ausgebildet sind und welche dafür sorgen, dass das Füllprodukt vor dem Eintritt in das Füllproduktreservoir der Abfüllvorrichtung entsprechend so weit karbonisiert werden kann, dass das gewünschte Karbonisierungsniveau erreicht wird. Der sich aus dem gewünschten Karbonisierungsniveau ergebende COz-Gegendruck entspricht dann dem COz-Druck, welcher im Gasraum oberhalb des Füllproduktspiegels in dem Füllproduktreservoir vorgehalten wird.
  • In einer alternativen, beispielsweise in der DE 100 28 676 A1 genannten Ausprägung, wird das unkarbonisierte Füllprodukt zunächst in den zu befüllenden Behälter eingefüllt und die Karbonisierung wird dann nach der eigentlichen Befüllung mittels eines in den Behälter eingeführten Karbonisierungsrohres im bereits befüllten Behälter selbst vorgenommen.
  • Aus der DE 202 20 674 U1 ist eine Vorrichtung zum Karbonisieren des Füllprodukts bekannt, bei welcher in einem ersten Füllschritt das nicht karbonisierte Füllprodukt in den zu befüllenden Behälter eingefüllt wird, dann mittels einer weiteren Vorrichtung auf einem Transferweg zwischen der Füllvorrichtung und einer Verschließvorrichtung flüssiges COz in den Behälter eingebracht wird und dann in der Verschließvorrichtung ein Behälterdeckel aufgebracht wird.
  • Aus der DE 10 2009 031 104 B3 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, in welcher das Füllprodukt zunächst durch das Aufbringen von Druckschwankungen, beispielsweise mittels eines Ultraschallerzeugers, entgast wird, um erst daraufhin eine Karbonisierung des Füllprodukts vorzunehmen. Auf diese Weise soll einer übermäßigen Aufschäumneigung entgegengewirkt werden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt anzugeben, welche einen weiter vereinfachten Aufbau einer Getränkeabfüllvorrichtung bereitstellt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Entsprechend wird eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt vorgeschlagen, welche ein Füllventil zum Öffnen und Schließen eines Füllproduktdurchflusses zwischen einem Füllproduktreservoir und dem zu befüllenden Behälter zum Steuern der Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt umfasst. Erfindungsgemäß ist eine Karbonisierungsvorrichtung vorgesehen, die zum Karbonisieren des Füllprodukts mit dem Füllproduktdurchfluss des Füllventils kommuniziert.
  • Dadurch, dass eine Karbonisierungsvorrichtung zum Karbonisieren des Füllprodukts mit dem Füllproduktdurchfluss kommuniziert, kann auf weitere externe Vorrichtungen zum Karbonisieren beziehungsweise Begasen des Füllprodukts verzichtet werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine einfache und zielgerichtete Karbonisierung der jeweiligen abzufüllenden Füllprodukte mit einer Karbonisierungsmenge erreicht werden, welche der gewünschten Beaufschlagung des Füllprodukts mit COz entspricht.
  • Es ergibt sich auf diese Weise auch ein vereinfachter Anlagenaufbau, da die Beaufschlagung des Füllprodukts mit dem COz erst kurz vor dem Einfüllen des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter stattfindet und auf diese Weise erreicht werden kann, dass die stromaufwärts dem Füllventil vorgelagerten Anlagenbereiche kleiner dimensioniert werden können und auf vorgelagerte Karbonisierungsvorrichtungen verzichtet werden kann.
  • Das mittels der Karbonisierungsvorrichtung karbonisierte Füllprodukt kann vor dem Passieren der Karbonisierungsvorrichtung entweder überhaupt kein COz umfassen, oder bereits einen geringeren als den gewünschten Anteil an COz enthalten. Im ersten Fall übernimmt die Karbonisierungsvorrichtung die gesamte Karbonisierung des Füllprodukts. Im zweiten Fall findet lediglich eine Nachdosierung von COz in das Füllprodukt statt.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Karbonisierungsvorrichtung einen Injektor zum Injizieren von COz in den Füllproduktdurchfluss des Füllventils. Dadurch, dass das COz mittels eines Injektors in den Füllproduktdurchfluss durch das Füllventil eingebracht werden kann, kann eine besonders exakte und genaue Dosierung von COz - beispielsweise gemessen mittels entsprechender Durchflussmesser (beispielsweise magnetische und/oder induktive Durchflussmesser)- erreicht werden, so dass zum einen eine hohe Füllproduktqualität erreicht werden kann, dies aber zum anderen auch auf eine wirtschaftliche Art und Weise erreicht werden kann, da nur die exakt benötigte Menge an COz in den Füllproduktstrom abgegeben werden muss. Ein Verlust von COz durch eine eventuelle Überdosierung kann auf diese Weise vermieden werden, so dass der vorgeschlagene Anlagenaufbau auch zu einem wirtschaftlicheren Betrieb führt.
  • Ein besonders einfacher Aufbau lässt sich realisieren, wenn der Injektor einen Durchgang durch eine Hülse des Füllventils umfasst.
  • Bevorzugt umfasst die Karbonisierungsvorrichtung einen Injektor, der unterhalb einer durch einen Ventilsitz und einen Ventilkegel des Füllventils definierten Abdichtungsebene in den Füllproduktdurchfluss einmündet. Durch die Anordnung unterhalb der Abdichtungsebene, also zwischen Abdichtungsebene und zu befüllendem Behälter, kann die Karbonisierungsvorrichtung unabhängig von der Schaltstellung des Füllventils auf den Behälter beziehungsweise den Behälterinnenraum wirken.
  • Weiterhin ist bevorzugt ein Vakuumventil mit einem Vakuumkanal, welcher mit dem Füllproduktdurchfluss kommuniziert, vorgesehen. Mittels des Vakuumventils kann der Innenraum des Behälters auf einen vorgegebenen Umgebungsdruck gebracht werden. Dabei mündet besonders bevorzugt der Vakuumkanal unterhalb einer durch einen Ventilsitz und einen Ventilkegel des Füllventils definierten Abdichtungsebene in den Füllproduktdurchfluss ein. Entsprechend kann der Vakuumkanal unabhängig von der Schaltstellung des Füllventils mit dem Behälter beziehungsweise dem Behälterinnenraum wechselwirken. Dabei kann besonders bevorzugt der Vakuumkanal in einer Hülse des Füllventils eingebracht sein, um eine baulich vorteilhafte Ausbildung zu erreichen. Mittels des Vakuumventils kann der Innenraum des Behälters vor der Befüllung auf einen Unterdruck gebracht werden.
  • Das Füllventil weist besonders bevorzugt einen Ventilsitz und einen darin abdichtend aufnehmbaren Ventilkegel auf, durch die eine im Wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Füllprodukts angeordnete Ventilebene ausgebildet wird. Die Karbonisierungsvorrichtung und insbesondere der Injektor zum Injizieren von COz in den Füllproduktdurchfluss sind bevorzugt unterhalb des Füllventilsitzes und entsprechend stromabwärts der Ventilebene angeordnet. Auf diese Weise kann eine Eindosierung des COz in den mittels des Füllventils gesteuerten Füllproduktstrom exakt stattfinden und eine Abgabe von COz findet nur in das Füllprodukt statt, welches tatsächlich auch in den Behälter eingefüllt wird. Auf diese Weise kann zum einen ein weiter vereinfachter Anlagenaufbau erreicht werden, da der Injektor am Füllelement und insbesondere am Füllventil angebracht werden kann, und zum anderen können COz-Verluste begrenzt werden.
  • Bevorzugt weist die Karbonisierungsvorrichtung ein Ventil zum exakten Steuern des Zustroms von COz in den Füllproduktdurchfluss auf, derart, dass eine exakte Dosierung von COz in den Füllproduktstrom, welcher in den zu befüllenden Behälter einfließt, erreicht werden kann. Diese Dosierung kann abhängig davon gemacht werden, welche Art von Füllprodukt eingefüllt wird und wie groß die gewünschte COz-Sättigung beziehungsweise der gewünschte COz-Anteil in dem in den Behälter abgefüllten Füllprodukt sein soll. Sie kann weiterhin von von den COz-Aufnahmeeigenschaften des jeweiligen Füllprodukts sowie der Einfüllgeschwindigkeit abhängig gemacht werden.
  • Die oben gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt vorgeschlagen, welches bevorzugt mittels einer der oben beschriebenen Vorrichtungen durchgeführt werden kann, wobei ein Füllventil zum Öffnen und Schließen eines Füllproduktdurchflusses zwischen einem Füllproduktreservoir und dem zu befüllenden Behälter zum Steuern der Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt vorgesehen ist, und das Füllventil geöffnet wird, um das Fließen des Füllprodukts durch den Füllproduktdurchfluss in den zu befüllenden Behälter zu starten. Erfindungsgemäß karbonisiert eine Karbonisierungsvorrichtung das den Füllproduktdurchfluss durchfließende Füllprodukt, indem ein Injektor der
  • Karbonisierungsvorrichtung COz in den Füllproduktdurchfluss des Füllventils injiziert.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt mit einer Karbonisierungsvorrichtung.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figur beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Um Redundanzen zu vermeiden, wird auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet.
  • In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt schematisch dargestellt. Das Füllprodukt liegt dabei in einem Füllproduktreservoir 10 vor, welches in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form eines Ringkessels in einem Füllerkarussell einer Getränkeabfüllanlage ausgebildet ist.
  • Das Füllprodukt fließt aus dem Füllproduktreservoir 10 über eine Füllproduktöffnung 12 in ein Füllventil 2, welches eine Füllventilhülse 20 umfasst, die einen Füllproduktdurchfluss 22 bereitstellt. In einer Getränkeabfüllanlage sind an dem genannten Füllerkarussell typischer Weise eine Vielzahl von Füllventilen 2 gleichmäßig am Umfang des Füllerkarussells angeordnet, um auf diese Weise eine Vielzahl von Füllstellen bereit zu stellen, um entsprechend die geforderte Füllleistung und Ausbringung bereit zu stellen.
  • Die Füllventilhülse 20 des Füllventils 2 weist weiterhin einen Füllventilsitz 24 auf, welcher in der den Füllproduktdurchfluss 22 begrenzenden Innenwand der Füllprodukthülse 20 eingeformt ist. In den Füllventilsitz 24 kann in prinzipiell bekannter Weise ein Füllventilkegel 26 abgesenkt werden, derart, dass bei einem vollständigen Absenken des Füllventilkegels 26 in den Füllventilsitz 24 eine vollständige Abdichtung des Füllproduktdurchflusses 22 erfolgt. Entsprechend kann das aus dem Füllproduktreservoir 10 bereitgestellte Füllprodukt dann nicht durch den Füllproduktdurchfluss 22 hindurchfließen. Der vollständige Verschluss des Füllproduktdurchflusses 22 durch das Absenken des Füllventilkegels 26 in den Füllventilsitz 24 wird in einer Verschlussebene 28 erreicht.
  • Das Füllprodukt fließt andererseits bei geöffnetem Füllventilkegel 26, also bei aus dem Füllventilsitz 24 herausgehobenen Füllventilkegel 26, aus dem Füllproduktreservoir 10 durch die Füllproduktöffnung 12 in den Füllproduktdurchfluss 22, strömt dann entlang des Füllproduktkegels 26 durch den zwischen dem Füllproduktkegel 26 und dem Füllventilsitz 24 gebildeten Ringspalt zu einem Füllproduktauslauf 29, um dann in den zu befüllenden Behälter 100 eingefüllt zu werden. Diese Art der Steuerung eines Füllproduktstroms zur Befüllung eines zu befüllenden Behälters 100 unter Verwendung eines in einen Füllventilsitz 24 absenkbaren und aus diesem wieder heraushebbaren Füllventilkegel 26 ist prinzipiell bekannt.
  • Der Füllproduktauslauf 29 endet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an einer Aufnahmeglocke 30, an welcher der zu befüllende Behälter 100 mit seinem Mündungsbereich 110 abdichtend aufgenommen werden kann. Entsprechend fließt das Füllprodukt durch den Füllproduktauslauf 29 direkt durch die Mündung 110 in den zu befüllenden Behälter 100.
  • Eine Karbonisierungsvorrichtung 4 ist vorgesehen, welche mit einem Karbonisierungskanal, der gleichzeitig als CO2 Injektor 40 wirkt, in den Füllproduktdurchfluss 22 des Füllventils 2 einmündet und entsprechend in Kommunikation mit dem Füllproduktdurchfluss 22 und damit auch mit dem den Füllproduktdurchfluss 22 durchfließenden Füllprodukt steht. Der Injektor 40 der Karbonisierungsvorrichtung 4 ist dabei unterhalb der Ventilverschlussebene 28, also unterhalb des Ventilsitzes 24, angeordnet.
  • Damit kann die Karbonisierungsvorrichtung 4 über den Injektor 40 CO2 in den Füllproduktstrom, welcher im Füllproduktdurchfluss 22 fließt, einbringen, wenn das Füllventil geöffnet ist, also der Füllventilkegel 26 aus dem Füllventilsitz 24 herausgehoben ist. Der Injektor 40 kann dann das CO2 in den Füllproduktstrom injizieren und in einer gewünschten Menge eindosieren.
  • Ist das Füllventil 2 geschlossen, also der Füllventilkegel 26 in den Füllventilsitz 24 dichtend abgesenkt, so findet kein Durchfluss von Füllprodukt durch den Füllproduktdurchfluss 22 statt. Der Injektor 40 ist jedoch, da er unterhalb der Ventildichtungsebene 28 angeordnet ist und entsprechend stromabwärts des Ventilsitzes 24 in den Füllproduktdurchfluss 22 einmündet, dennoch mit dem Innenraum des zu befüllenden Behälters 100 verbunden. Entsprechend kann über eine CO2-Zufuhr 42 und über ein Karbonisierungsventil 44 gesteuert das CO2 in den Innenraum des zu befüllenden Behälters 100 eintreten. Es ist damit möglich, den zu befüllenden Behälter 100 unabhängig vom Vorliegen beziehungsweise Fließen eines Füllproduktstroms durch den Füllproduktdurchfluss 22 mit CO2 zu beaufschlagen.
  • Weiterhin ist unterhalb der Ventilabdichtungsebene 28, also auch unterhalb des Ventilsitzes 24, ein Vakuumventil 5 vorgesehen, wobei das Vakuumventil 5 einen Vakuumkanal 50 und einen Vakuumanschluss 52 aufweist, welcher beispielsweise auch an einer Vakuum- beziehungsweise Unterdruckvorrichtung angeschlossen sein kann.
  • Um nun einen frischen zu befüllenden Behälter 100 mit dem Füllprodukt zu befüllen, wird in einer vorteilhaften Anwendung zunächst der Behälter 100 mit seinem Mündungsbereich 110 abdichtend an die Abfüllglocke 30 angepresst. Der Ventilkegel 26 ist dabei noch in den Ventilsitz 24 abdichtend abgesenkt, so dass das Füllventil geschlossen ist und entsprechend kein Füllprodukt durch den Füllproduktdurchfluss 22 fließt.
  • In einer ersten Ausführungsform kann der Behälter 100 bei geschlossenem Füllventil 2 mit CO2 gespült werden, um den Sauerstoffgehalt innerhalb des Behälters 100 zu reduzieren. Hierzu wird das Vakuumventil 5 geöffnet und gleichzeitig auch das Karbonisierungsventil 44 geöffnet, derart, dass CO2 durch den Innenraum des zu befüllenden Behälters 100 hindurchströmen kann und dann über das Vakuumventil 5 abgezogen werden kann.
  • Als vorgelagerter Schritt zur Beaufschlagung mit CO2 kann auch ein Evakuieren des zu befüllenden Behälters 100 durch Öffnen des Vakuumventils 5 und Anlegen eines Unterdrucks beziehungsweise eines Vakuums am Vakuumanschluss 52 erreicht werden. Danach kann dann die gerade beschriebene CO2-Spülung durch Öffnen des Karbonisierungsventils 44 durchgeführt werden.
  • Dann wird der Behälter 100 dadurch vorgespannt, dass das Vakuumventil 5 verschlossen wird und der CO2-Injektor beziehungsweise die Karbonisierungsvorrichtung 4 mit dem Karbonisierungsventil 44 geöffnet bleibt. Entsprechend kann über die CO2-Zufuhr 42 CO2 durch das Karbonisierungsventil 44 und den Injektor 40 in den Innenraum des zu befüllenden Behälters 100 gelangen und den Behälterinnenraum des Behälters 100 entsprechend auf den vorgesehenen Vorspanndruck vorspannen.
  • In einer Alternative wird der Innenraum des Behälters 100 durch Öffnen des Vakuumventils 5 evakuiert, um entsprechend in dem Innenraum des Behälters 100 einen Unterdruck oder ein Vakuum bereit zu stellen.
  • Hierin wird das Bereitstellen eines entsprechenden Unterdrucks im Behälter 100 auch als "Vakuum" bezeichnet. Mit Vakuum kann entsprechend auch ein Unterdruck bei einem Absolutdruck von 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bar bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, verstanden werden.
  • Liegt ein Unterdruck in dem Behälter 100 zu Beginn des Füllvorgangs vor, kann dies zu einem sehr schnellen oder quasi schlagartigen Einströmen des Füllprodukts in den Behälter 100 führen.
  • Ist nach der ersten Ausführungsform der vorgesehene Vorspanndruck im Behälter 100 erreicht oder ist nach der Alternative der vorgesehene Unterdruck im Behälter 100 erreicht, wird der Ventilkegel 26 aus dem Ventilsitz 24 herausgehoben und entsprechend der Füllproduktdurchfluss 22 zwischen dem Füllproduktreservoir 10 und dem Behälterinnenraum 100 geöffnet. Das Füllprodukt kann nun aus dem Füllproduktreservoir 10 in den Behälterinnenraum 100 einströmen. Dabei strömt es an dem Injektor 40 der Karbonisierungsvorrichtung 4 vorbei, so dass über den Injektor 40 der Karbonisierungsvorrichtung 4 ein dosiertes, kontrolliertes Zudosieren von CO2 in den in den Behälter 100 einströmenden Füllproduktstrom erreicht werden kann. Auf diese Weise kann durch die Steuerung sowohl des Füllproduktstromes mittels des Füllventils 2, als auch durch Steuerung des CO2-Stromes über den Injektor 40 eine kontrollierte und gesteuerte Einbringung von CO2 in den Füllproduktstrom erreicht werden. Entsprechend wird das aus dem Reservoir 10 strömende Füllprodukt mit CO2 angereichert. Dabei kann das in dem Füllproduktreservoir 10 vorliegende Füllprodukt entweder selbst bereits mit CO2 karbonisiert sein und die Zudosierung über die Karbonisierungsvorrichtung 4 besorgt lediglich eine Justage beziehungsweise Nachdosierung von CO2, oder aber das Füllprodukt im Füllproduktreservoir 10 ist vollständig unkarbonisiert und die gewünschte vollständige Karbonisierung des Füllproduktes findet mit der Karbonisierungsvorrichtung 4 während des Einfüllens des Füllproduktes statt.
  • Zum Abschließen des Füllvorganges wird der Füllventilkegel 26 wieder in den Füllventilsitz 24 abgesenkt, so dass das Füllventil 2 geschlossen wird und der Strom des Füllprodukts aus dem Füllproduktreservoir 10 in den Behälter 100 versiegt und gestoppt wird.
  • Dann wird das Karbonisierungsventil 44 entweder gleichzeitig mit dem Schließen des Füllventils 2, oder vor diesem Zeitpunkt oder nach diesem Zeitpunkt ebenfalls geschlossen.
  • An die Anpressglocke 30 des Füllventils schließt sich eine Druckkammer 6 an, die mit dem Behälter 100 beispielsweise über eine Kammerdichtung 60, die an der Außenseite des Behälters 100 anliegt, abgedichtet ist. Damit ist die Druckkammer 6 beziehungsweise der Innenraum 62 der Druckkammer 6 gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen. Nach oder während des Befüllens des Behälters 100 mit dem Füllprodukt kann die Druckkammer 6 durch Öffnen eines CO2 Ventils 64, das in einer CO2-Zufuhr 66 angeordnet ist, mit CO2 beaufschlagt werden. Auf diese Weise wird in der Druckkammer 6 ein Überdruck mit CO2 bereitgestellt. Der Überdruck entspricht bevorzugt dem Sättigungsdruck des CO2 in dem Behälter 100 nach dessen Befüllung.
  • Entsprechend kann die Mündung des Behälters 100 nach dem Abschluss des Füllvorgangs von der Anpressglocke 30 gelöst werden, so dass der Innenraum des Behälters 100 mit dem Innenraum 62 der Druckkammer 6 in Kommunikation steht. Das im Füllprodukt gebundene CO2 und das noch nicht in dem Füllprodukt gebundene, aber sich im Behälter 100 befindliche CO2 entbindet auf Grund des CO2 Überdrucks in der Druckkammer 6 nicht. Damit kann ein Überschäumen oder Auslaufen des Füllprodukts aus dem befüllten Behälter 100 vermieden werden.
  • In der Druckkammer 6 kann der befüllte Behälter 100 dann auch verschlossen werden beispielsweise mittels eines hier nicht gezeigten Verschließers, der einen Schraubverschluss oder einen Kronkorken aufbringt.
  • Die Druckkammer 6 kann dann nach dem Verschließen des Behälters 100 oder nach einer Beruhigung des Füllprodukts definiert über ein Entlastungsventil 68 und eine Entlastungsleitung 69 entlastet werden und dann der entsprechende befüllte Behälter 100 aus der Vorrichtung 1 ausgegeben werden.
  • Danach kann der mit dem karbonisierten Füllprodukt befüllte Behälter 100 der weiteren Verarbeitung zugeführt werden, beispielsweise zu einem Verschließer oder Etikettierer.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
    10
    Füllproduktreservoir
    12
    Füllproduktöffnung
    100
    Behälter
    2
    Füllventil
    20
    Füllventilhülse
    22
    Füllproduktdurchfluss
    24
    Füllventilsitz
    26
    Füllventilkegel
    28
    Ventilebene
    29
    Füllproduktauslauf
    30
    Anpressglocke
    4
    Karbonisierungsvorrichtung
    40
    Injektor
    42
    CO2-Zufuhr
    44
    Karbonisierungsventil
    5
    Vakuumventil
    50
    Vakuumkanal
    52
    Vakuumanschluss
    6
    Druckkammer
    60
    Kammerdichtung
    62
    Innenraum der Druckkammer
    64
    CO2 Ventil
    66
    CO2-Zufuhr
    68
    Entlastungsventil
    69
    Entlastungskanal

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem Füllprodukt, umfassend ein Füllventil (2) zum Öffnen und Schließen eines Füllproduktdurchflusses (22) zwischen einem Füllproduktreservoir (10) und dem zu befüllenden Behälter (100) zum Steuern der Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Karbonisierungsvorrichtung (4) zum Karbonisieren des Füllprodukts mit dem Füllproduktdurchfluss (22) des Füllventils (2) kommuniziert und die Karbonisierungsvorrichtung (4) einen Injektor (40) zum Injizieren von COz in den Füllproduktdurchfluss (22) umfasst.
  2. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (40) einen Durchgang durch eine Hülse (20) des Füllventils (2) umfasst.
  3. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbonisierungsvorrichtung (4) einen Injektor (40) umfasst, der unterhalb einer durch einen Ventilsitz (24) und einen Ventilkegel (26) des Füllventils (2) definierten Abdichtungsebene (28) in den Füllproduktdurchfluss (22) einmündet.
  4. Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumventil (5) mit einem Vakuumkanal (50) zur Bereitstellung eines Unterdrucks im Innenraum des Behälters (100) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkanal (50) unterhalb einer durch einen Ventilsitz (24) und einen Ventilkegel (26) des Füllventils (2) definierten Abdichtungsebene (28) in den Füllproduktdurchfluss (22) einmündet.
  6. Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkanal (50) in einer Hülse (20) des Füllventils (2) eingebracht ist.
  7. Verfahren zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem Füllprodukt, bevorzugt mittels einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Füllventil (2) zum Öffnen und Schließen eines Füllproduktdurchflusses (22) zwischen einem Füllproduktreservoir (10) und dem zu befüllenden Behälter (100) zum Steuern der Befüllung des Behälters mit dem Füllprodukt vorgesehen ist, und das Füllventil (2) geöffnet wird, um das Fließen des Füllprodukts durch den Füllproduktdurchfluss (22) in den zu befüllenden Behälter (100) zu starten,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Karbonisierungsvorrichtung (4) das den Füllproduktdurchfluss (22) durchfließende Füllprodukt karbonisiert, indem ein Injektor (40) der Karbonisierungsvorrichtung (4) COz in den Füllproduktdurchfluss (22) injiziert.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karbonisierungsvorrichtung (4) unterhalb einer durch einen Ventilsitz (24) und einen Ventilkegel (26) des Füllventils (2) definierten Abdichtungsebene (28) angeordnet ist und vor dem Öffnen des Füllventils (2) eine Karbonisierung und/oder Vorspannung des zu befüllenden Behälters (100) mit COz mittels der Karbonisierungsvorrichtung (4) durchgeführt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumventil (5) mit einem Vakuumkanal (50), welcher mit dem Füllproduktdurchfluss (22) kommuniziert, vorgesehen ist und vor dem Öffnen des Füllventils (2) ein Bereitstellen eines Unterdrucks in dem zu befüllenden Behälter (100) vorgenommen wird.
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