EP3647258B1 - Verfahren zum abfüllen von getränken in flaschen und füllmaschine - Google Patents

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EP3647258B1
EP3647258B1 EP19199529.9A EP19199529A EP3647258B1 EP 3647258 B1 EP3647258 B1 EP 3647258B1 EP 19199529 A EP19199529 A EP 19199529A EP 3647258 B1 EP3647258 B1 EP 3647258B1
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EP
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return gas
filling
valve
valves
channel
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Walter Neumayer
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Krones AG
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Krones AG
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Publication date
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    • B67C3/2614—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling
    • B67C3/2617—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks specially adapted for counter-pressure filling the liquid valve being opened by mechanical or electrical actuation

Definitions

  • the invention relates to a method for bottling beverages, in particular spirits, in bottles and a filling machine for beverages, in particular spirits according to the preamble of claim 1 or 6, and as known from EP 2 386 518 A1 .
  • the vacuum can be used to keep the filling valves drip-free after the bottles have been removed.
  • the filling level can be corrected by sucking the beverage out through the return gas tube that is still immersed.
  • the filling valves are preferably connected to a partially filled and ring-shaped product container.
  • a partially filled and ring-shaped product container Like for example from the EP 2 386 518 A1 is known, further annular channels may be present for the return gas and the suction.
  • the disadvantage of such vacuum correction fillers and the corresponding filling methods is that, as a rule, only a single filling speed is possible for bottling beverages.
  • the time required for the filling process has to be minimized and, on the other hand, the flow rate of the beverage has to be limited in order to enable the bottles to be filled in a controlled manner at the end of the filling process.
  • the filling process may have to be able to be carried out with different types of beverages.
  • the stated object is achieved with a method for bottling beverages, in particular spirits, according to claim 1.
  • the drink is held in a ring-shaped product channel under overpressure and, when the filling valves connected to it are opened, it runs into the bottles with overfilling.
  • return gas flows through return gas valves assigned to the filling valves into an annular return gas channel.
  • overfilled beverages are sucked off into an annular vacuum channel by opening associated vacuum valves.
  • the beverage can be placed under one for bottling provide suitable excess pressure in the product channel that accelerates the filling process as a whole. Consequently, the flow rate of the beverage to be filled can be significantly increased compared to a product container kept at ambient pressure.
  • the overpressure refers to the interior of the bottle, which is preferably kept at ambient pressure when the beverage is filled.
  • the overpressure can be limited, for example by reducing the pressure, in such a way that the beverage is only filled in with level control. After the filling valve has been closed, overfilled beverages can be sucked off independently of the overpressure in the product channel.
  • the method according to the invention is therefore filling level-controlled overpressure filling with integrated vacuum correction of the filling level.
  • the return gas first flows through a first return gas valve and then, with a return gas flow that is throttled in comparison thereto and bypassing the first return gas valve, through a second return gas valve.
  • the filling speed can be increased in the initial and middle phase of the filling process and simultaneously reduced in a final phase of the filling process in such a way that the actual filling process is ended by the beverage rising up in the return gas pipe with a targeted overfilling of the bottles, i.e. level-controlled.
  • the first return gas valve is closed when the second return gas valve opens. This enables a reproducible and comparatively simple control of the return gas flow towards the end of the filling process.
  • the first and second return gas valve can, for example, be switched centrally at the same time or with a suitable time offset in relation to one another.
  • the return gas valves and the vacuum valves are preferably mechanically switched between the open and closed positions.
  • the return gas valves and the vacuum valves are then designed as so-called switching valves, which makes it possible to control the filling process in a comparatively simple manner.
  • An overpressure of 0.01 to 0.2 bar and in particular of 0.02 to 0.05 bar is preferably generated in the product channel.
  • this allows the flow rate of the drink to be increased significantly and thus the filling time to be reduced.
  • the filling process can then still be reliably carried out by the beverage rising up in the return gas pipe against itself controlled by the overpressure building up in the closed return gas pipe and terminated when the beverage in the bottle is suitably overfilled.
  • Comparatively high overpressures are primarily suitable for products with a comparatively high viscosity and vice versa.
  • the beverage preferably fills the product channel completely. With regular filling, no gas space forms above the beverage in the product channel. As a result, the beverage can be held at the specified overpressure precisely and easily.
  • the beverage When overfilled, the beverage preferably rises in return gas pipes until the supply of beverage into the bottles comes to a standstill.
  • the bottles are then lowered by a predetermined correction stroke from the filling valve into a correction position, and overfilled beverage is sucked out through the return gas pipes up to a fill level predetermined by the correction stroke.
  • the fill level of the beverage in the bottle can be adjusted reliably and precisely to a target value. Furthermore, the filling valves can be kept drip-free. The process is therefore particularly suitable for high-quality beverages such as spirits or wine. In addition, no actively operated probe is required for setting the filling level, the operation of which would be problematic in an atmosphere with a significant partial pressure of alcohol.
  • a filling machine for beverages in particular spirits, according to claim 6.
  • This comprises a filler carousel with a product channel, return gas channel and vacuum channel each configured in the form of a ring on its rotor, with the product channel for holding the beverage under overpressure (in relation to the volume to be filled Bottles) is formed and connected to a variety of filling valves for the bottles.
  • Return gas valves are assigned to the filling valves, which can be opened individually under mechanical control for return gas to flow out of the cylinders into the return gas channel.
  • there are vacuum valves assigned to the filling valves and connected to the vacuum channel which can be opened individually and under machine control for sucking out overfilled beverages from the bottles. This has the advantages described with regard to claim 1.
  • a vacuum valve and a first and a second return gas valve are connected to the return gas pipes assigned to the filling valves.
  • the return gas tubes can be used either for the outflow of return gas or for the suction of beverage from the bottles that have been lowered by a correction stroke.
  • the second return gas valve is located in a bypass line around the first return gas valve, and the connection from the return gas pipe to the return gas channel through the second return gas valve is throttled compared to the connection through the first return gas valve.
  • This enables a comparatively simple reduction or increase in the return gas flow through the return gas pipe by alternately opening and closing the first and second return gas valve.
  • the second return gas valve in the bypass line can be arranged comparatively flexibly at a suitable point in the area of a peripheral filling station.
  • the filling machine is designed in such a way that the first return gas valve can be closed when the second return gas valve is opened.
  • the second return gas valve is preferably arranged above the vacuum valve and/or the first return gas valve.
  • the vacuum valve and the first return gas valve can then be connected directly to the vacuum channel and the return gas channel.
  • the return gas pipe can be arranged on the filling valve in a proven manner. Second return gas valves arranged above enable compact filling stations, which can be arranged on a filler carousel to save space.
  • Each filling valve is preferably assigned a valve block comprising a connecting line from the outlet of the first return gas valve to the return gas channel and the bypass line between the connecting line and the inlet of the first return gas valve and/or the vacuum valve, the second return gas valve being arranged on/in the valve block.
  • the return gas valves and the vacuum valves are preferably arranged on an upper ring carrier carrying the return gas channel and the vacuum channel, and the filling valves are arranged on a lower ring carrier carrying the product channel.
  • This enables a compact arrangement of the individual valves on the rotor of the filling machine and thus minimizes the need for connecting lines, connections or the like.
  • the individual valves can, for example, be flanged directly and/or by means of valve blocks to the assigned ring channels.
  • the filling valves can preferably be opened by pressing the bottles upwards against a mechanical spring preload.
  • Filling valves of this type have proven themselves for level-controlled bottling of beverages and essentially work purely fluid-mechanically. No actively operated components are therefore required on the filling valve to control the filling process. This is particularly advantageous for alcoholic beverages due to the comparatively volatile alcohol.
  • the return gas valves and the vacuum valves are preferably electronically controllable switching valves. This enables a flexible temporal adjustment of switching times and a comparatively inexpensive and simple design of the individual filling elements on the rotor.
  • the filling machine preferably includes a compressed air supply for the product channel to produce an overpressure there of 0.01 to 0.2 bar and in particular 0.02 to 0.05 bar, for example by means of pressure reduction from a central compressed air line or associated media supply.
  • the filling machine 1 for filling beverages 2 into bottles 3 comprises a (schematically indicated) filler carousel 4, on the rotor of which a plurality of filling stations 5 are fastened in a manner known in principle.
  • the filling stations 5 each comprise a filling valve 6, a return gas pipe 7, a vacuum valve 8 designed as a switching valve, a first return gas valve 9 designed as a switching valve and a second return gas valve 10 designed as a switching valve.
  • Each filling station 5 is also assigned a lifting device 11 (only partially shown) with a centering bell 6a for guiding the bottles 3 against the filling valve 6 .
  • the lifting device 11 enables the bottles 3 to be pressed upwards against the pretension of a spring 6b formed on the filling valve 6 in order to open the filling valve 6.
  • the lifting device 11 enables the bottles 3 to be lowered from the filling valve 6 in a targeted manner by a correction stroke 12 .
  • the bottle 3 is lowered by the correction stroke 12 to a correction position 14 with the filling valve 6 closed. There, overfilled beverage 2 is sucked out of the bottle 3 up to a target fill level predetermined by the correction position 14 .
  • annular product channel 15 for the product 2 is fastened to the filler carousel 4 by means of a lower ring carrier 16, as well as an annular return gas channel 17 and an annular vacuum channel 18 by means of an upper ring carrier 19.
  • the beverage 2 is held in the product channel 15 under an overpressure relative to the filling valves 6 and the interior of bottles 3 attached thereto.
  • the beverage 2 preferably fills the ring-shaped product channel 15 completely. Consequently, no gas space can form above the beverage 2 within the product channel 15 during the ongoing bottling operation. As a result, the excess pressure in the product channel 15 can be set and maintained precisely and easily and largely independently of external influences.
  • the vacuum valve 8 and the first and second return gas valve 9, 10 are, for example, integrated into a valve block 20 and/or arranged on it.
  • both a connecting line 21 from the vacuum valve 8 to the vacuum channel 18 and a connecting line 22 from the first return gas valve 9 to the return gas channel 17 are formed in the valve block 20 .
  • the second return gas valve 10 is connected on the one hand to the return gas pipe 7 and on the other hand to the return gas channel 17 via a bypass line 23 for bypassing the first return gas valve 9 .
  • the figure 2 shows the valve block 20 in a first switching state of the first return gas valve 9 and the second return gas valve 10 for comparatively rapid filling, in particular in an initial and middle phase of the respective filling process.
  • the first return gas valve 9 is open during rapid filling and the second return gas valve 10 is closed.
  • the vacuum valve 8 is closed during the filling process, ie when the return gas 24 is flowing out.
  • the figure 3 illustrates a second switching state of the return gas valves 9, 10 for comparatively slow filling, in particular in a final phase of the filling process. Accordingly, the first return gas valve 9 is then closed and the second return gas valve 10 is opened, so that the return gas 24 bypasses the first return gas valve 9 via the bypass line 23 . When the first return gas valve 9 is closed and the second return gas valve 10 is open, there is a slower return gas flow 24b for slower filling.
  • a bypass line 23 and/or the second return gas valve 10 (only in the figure 3 shown) cross-section narrowing panel 23a or the like can be integrated.
  • the outflow of the return gas 24 through the valve block 20, ie from the return gas pipe 7 into the annular return gas duct 17, can be throttled in a simple manner as a result.
  • the aperture 23a could also be exchangeable in order to implement different throttle levels. In principle, throttles that can be adjusted in other ways or suitably reduced line cross-sections would also be conceivable.
  • the increased flow resistance between the return gas pipe 7 and the return gas channel 17 in the second switching state reduces the flow rate of the beverage 2 to be filled into the bottles 3 in any case figure 3 the vacuum valve 8 is closed.
  • an overpressure of 0.01 to 0.2 bar and in particular of 0.02 to 0.05 bar in the product channel 15 there is preferably an overpressure of 0.01 to 0.2 bar and in particular of 0.02 to 0.05 bar in the product channel 15 .
  • the overpressure can be produced, for example, by reducing the pressure from a central compressed air supply (not shown), which is known in principle.
  • the flow rate of the beverage 2 can be reduced, particularly in a final phase of the filling process, so that the inflow of the beverage 2 comes to a standstill as it rises in the return gas pipe 7 in a level-controlled manner, i.e. purely fluid-mechanically.
  • the beverage 2 rising up in the return gas pipe 7 causes the beverage 2 to be overfilled with respect to a desired filling height of the beverage 2 in the bottles 3 when the bottles 3 are finally withdrawn from the filling valves 6 .
  • the bottles 3 can be lowered downwards from the filling valve 6 by the correction stroke 12, so that the return gas pipe 7 still protrudes into the respective bottle 3 and is immersed in the beverage 2 up to the desired filling level.
  • the vacuum valve 8 can finally be opened, so that overfilled drink 2 is drawn off from the bottles 3 through the return gas pipe 7 into the annular vacuum channel 18.
  • Such a vacuum correction of the fill level is known in principle and is therefore not explained in detail at this point.
  • the combination of the overpressure bottling of the beverage 2 held in the product channel 15 makes it possible to achieve both accelerated bottling overall and precise bottling in conjunction with the vacuum correction of the fill level, and thus economical utilization of high-quality beverages.
  • Beverages 2 are filled into bottles 3 under overpressure after they have opened the associated filling valve 6 by pressing on them.
  • initially only the first return gas valve 9 is opened for comparatively quick filling in order to fill a large part of the quantity of beverage to be filled at a comparatively high flow rate.
  • the first return gas valve 9 is closed and the second return gas valve 10 is opened for slower filling.
  • the inflow of the beverage 2 ends automatically when it rises up in the return gas pipe 7.
  • the vacuum valve 8 is opened and the overfilled drink 3 is sucked out up to the desired filling level. This completes the bottling of beverage 2.
  • the following fillings can in principle also be carried out with the filling machine 1 .
  • Equal pressure filling is possible, i.e. with a product channel 15 at ambient pressure, with the bottles 3 opening the filling valves 6, as described above, and return gas flowing through the opened first return gas valves 9 into the return gas channel 17 for rapid filling.
  • the filling valves 6 are closed in each case, so that the filling process is ended as a result.
  • Equal pressure filling is also possible as described above with additional vacuum correction of the filling level, with the vacuum valve 8 being opened to correct the filling level immediately after closing the first return gas valve 9 for rapid filling.
  • the filling valve 6 is first opened by the bottles 3 in the manner described and the vacuum valve 8 is only temporarily opened in a targeted manner. Subsequently, ie with the vacuum valve 8 closed, the first return gas valve 9 is opened for rapid filling, the bottle 3 is lowered by the correction stroke 12 and the vacuum valve 8 is opened again for vacuum correction of the fill level.

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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Getränken, insbesondere Spirituosen, in Flaschen und eine Füllmaschine für Getränke, insbesondere Spirituosen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6, und wie bekannt aus der EP 2 386 518 A1 .
  • Insbesondere für vergleichsweise hochwertige und alkoholhaltige Getränke, wie Spirituosen oder Wein, hat sich eine Abfüllung in Flaschen unter Gleichdruckatmosphäre und mit einer Vakuumkorrektur des Füllstands bewährt. Das Vakuum kann hierbei einerseits dazu verwendet werden, die Füllventile nach dem Abziehen der Flaschen tropffrei zu halten. Zum anderen lässt sich nach Absenken der Flasche vom Füllventil um einen vorgegebenen Korrekturhub die Füllhöhe korrigieren, indem das Getränk durch das noch eintauchende Rückgasrohr abgesaugt wird.
  • Die Füllventile sind vorzugsweise an einem teilgefüllten und ringförmigen Produktbehälter angeschlossen. Wie beispielsweise aus der EP 2 386 518 A1 bekannt ist, können für das Rückgas und die Absaugung weitere ringförmige Kanäle vorhanden sein. Nachteilig bei derartigen Vakuumkorrekturfüllern und den entsprechenden Füllverfahren ist jedoch, dass in der Regel nur eine einzige Füllgeschwindigkeit zur Abfüllung von Getränken in Flaschen möglich ist. Hierbei ist einerseits die für den Abfüllvorgang insgesamt benötigten Zeit zu minimieren und andererseits die Fließgeschwindigkeit des Getränks zu begrenzen, um eine kontrollierte Füllung der Flaschen am Ende des Füllvorgangs zu ermöglichen. Zudem muss der Füllvorgang gegebenenfalls mit unterschiedlichen Getränkesorten durchführbar sein.
  • Bisher konnten diese Gesichtspunkte gleichzeitig nicht zufriedenstellend optimiert werden. Es besteht daher Bedarf für diesbezüglich verbesserte Abfüllverfahren und Füllmaschinen.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Abfüllen von Getränken, insbesondere Spirituosen, in Flaschen gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach wird das Getränk in einem ringförmigen Produktkanal unter Überdruck vorgehalten und läuft durch Öffnen daran angeschlossener Füllventile unter Überfüllung in die Flaschen. Dabei strömt Rückgas durch den Füllventilen zugeordnete Rückgasventile in einen ringförmigen Rückgaskanal. Ferner wird dabei überfülltes Getränk nach Schließen der Füllventile und zugeordneter Rückgasventile durch Öffnen zugeordneter Vakuumventile in einen ringförmigen Vakuumkanal abgesaugt.
  • Da die Rückgasventile und die Vakuumventile unabhängig voneinander zum Öffnen und Schließen geschaltet werden können, lässt sich das Getränk unter einem für die Abfüllung geeigneten und den Abfüllprozess insgesamt beschleunigenden Überdruck im Produktkanal vorhalten. Folglich kann die Fließgeschwindigkeit des abzufüllenden Getränks gegenüber einem auf Umgebungsdruck gehaltenen Produktbehälter nennenswert erhöht werden.
  • Der Überdruck bezieht sich auf den Innenraum der Flaschen, der beim Einfüllen des Getränks vorzugsweise auf Umgebungsdruck gehalten wird.
  • Der Überdruck kann beispielsweise durch Druckminderung so begrenzt werden, dass das Getränk ausschließlich füllstandgeregelt eingefüllt wird. Nach dem Schließen des Füllventils kann überfülltes Getränk unabhängig vom Überdruck im Produktkanal abgesaugt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit eine füllstandgeregelte Überdruckabfüllung mit integrierter Vakuumkorrektur des Füllstands.
  • Erfindungsgemäß strömt das Rückgas jeweils zuerst durch ein erstes Rückgasventil und dann mit einem demgegenüber gedrosselten Rückgasstrom und unter Umgehung des ersten Rückgasventils durch ein zweites Rückgasventil ab. Somit lässt sich zum einen die Füllgeschwindigkeit in einer anfänglichen und mittleren Phase des Füllvorgangs erhöhen und gleichzeitig in einer abschließenden Phase des Füllvorgangs so reduzieren, dass der eigentliche Füllvorgang durch Hochsteigen des Getränks im Rückgasrohr mit einer gezielten Überfüllung der Flaschen, also füllstandgeregelt, beendet wird.
  • Erfindungsgemäß wird das erste Rückgasventil beim Öffnen des zweiten Rückgasventils geschlossen. Dies ermöglicht eine reproduzierbare und vergleichsweise einfache Steuerung des Rückgasstroms gegen Ende des Füllvorgangs. Das erste und zweite Rückgasventil können beispielsweise gleichzeitig oder mit einem geeigneten Zeitversatz zueinander zentral geschaltet werden.
  • Vorzugsweise werden die Rückgasventile und die Vakuumventile zwischen geöffneter und geschlossener Stellung maschinell geschaltet. Die Rückgasventile und die Vakuumventile sind dann als sogenannte Schaltventile ausgebildet, wodurch eine vergleichsweise einfache Steuerung des Abfüllprozesses ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise wird im Produktkanal ein Überdruck von 0,01 bis 0,2 bar und insbesondere von 0,02 bis 0,05 bar erzeugt. Zum einen lässt sich dadurch die Fließgeschwindigkeit des Getränks nennenswert erhöhen und somit die Fülldauer reduzieren. Zum anderen kann der Füllvorgang dann noch zuverlässig durch das Hochsteigen des Getränks im Rückgasrohr gegen den sich im geschlossenen Rückgasrohr aufbauenden Überdruck kontrolliert und bei geeigneter Überfüllung des Getränks in der Flasche beendet werden. Vergleichsweise hohe Überdrücke eignen sich vorrangig für Produkte mit vergleichsweise hoher Viskosität und umgekehrt.
  • Vorzugsweise füllt das Getränk den Produktkanal vollständig aus. Bei regulärer Abfüllung bildet sich im Produktkanal somit kein Gasraum über dem Getränk aus. Dadurch lässt sich das Getränk präzise und auf einfache Weise auf dem vorgegebenen Überdruck vorhalten.
  • Vorzugsweise steigt das Getränk bei der Überfüllung in Rückgasrohren hoch, bis die Zufuhr des Getränks in die Flaschen jeweils zum Erliegen kommt. Anschließend werden die Flaschen um einen vorgegebenen Korrekturhub vom Füllventil bis in eine Korrekturstellung abgesenkt, und überfülltes Getränk wird bis zu einer durch den Korrekturhub vorgegebenen Füllhöhe durch die Rückgasrohre abgesaugt.
  • Somit lässt sich die Füllhöhe des Getränks in den Flaschen zuverlässig und exakt an einen Sollwert angleichen. Ferner können die Füllventile tropffrei gehalten werden. Somit eignet sich das Verfahren besonders für hochwertige Getränke, wie beispielsweise Spirituosen oder Wein. Zudem ist für die Einstellung der Füllhöhe keine aktiv betriebene Sonde erforderlich, deren Betrieb in einer Atmosphäre mit nennenswertem Partialdruck von Alkohol problematisch wäre.
  • Die gestellte Aufgabe wird ebenso gelöst mit einer Füllmaschine für Getränke, insbesondere Spirituosen, gemäß Anspruch 6. Diese umfasst ein Füllerkarussell mit jeweils an dessen Rotor ringförmig ausgebildetem Produktkanal, Rückgaskanal und Vakuumkanal, wobei der Produktkanal zum Vorhalten des Getränks unter Überdruck (bezüglich der zu füllenden Flaschen) ausgebildet und an einer Vielzahl von Füllventilen für die Flaschen angeschlossen ist. Den Füllventilen sind Rückgasventile zugeordnet, die sich für ein Abströmen von Rückgas aus den Flaschen in den Rückgaskanal einzeln maschinell gesteuert öffnen lassen. Zudem sind den Füllventilen zugeordnete und an den Vakuumkanal angeschlossene Vakuumventile vorhanden, die sich zum Absaugen überfüllten Getränks aus den Flaschen einzeln und maschinell gesteuert öffnen lassen. Dies hat die bezüglich des Anspruchs 1 beschriebenen Vorteile.
  • Erfindungsgemäß sind jeweils ein Vakuumventil sowie ein erstes und ein zweites Rückgasventil an den Füllventilen zugeordnete Rückgasrohre angeschlossen. Damit können die Rückgasrohre wahlweise zum Abströmen von Rückgas oder zur Absaugung von Getränk aus den um einen Korrekturhub abgesenkten Flaschen verwendeten werden.
  • Erfindungsgemäß liegt das zweite Rückgasventil in einer Umgehungsleitung um das erste Rückgasventil, und die Verbindung vom Rückgasrohr zum Rückgaskanal durch das zweite Rückgasventil ist gegenüber der Verbindung durch das erste Rückgasventil gedrosselt. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Verkleinerung oder Vergrößerung des Rückgasstroms durch das Rückgasrohr durch wechselweises Öffnen und Schließen des ersten und zweiten Rückgasventils. Zudem kann das zweite Rückgasventil in der Umgehungsleitung vergleichsweise flexibel an geeigneter Stelle im Bereich einer umlaufenden Füllstation angeordnet werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Füllmaschine so ausgebildet, dass das erste Rückgasventil beim Öffnen des zweiten Rückgasventils geschlossen werden kann.
  • Vorzugsweise ist das zweite Rückgasventil oberhalb des Vakuumventils und/oder des ersten Rückgasventils angeordnet. Das Vakuumventil und das erste Rückgasventil können dann unmittelbar an den Vakuumkanal und den Rückgaskanal angeschlossen werden. Unterhalb des Vakuumventils und des ersten Rückgasventils kann das Rückgasrohr auf bewährte Weise am Füllventil angeordnet werden. Oberhalb angeordnete zweite Rückgasventile ermöglichen kompakte Füllstationen, die sich platzsparend an einem Füllerkarussell anordnen lassen.
  • Vorzugsweise ist jedem Füllventil ein Ventilblock zugeordnet umfassend eine Verbindungsleitung vom Ausgang des ersten Rückgasventils zum Rückgaskanal und die Umgehungsleitung zwischen der Verbindungsleitung und dem Eingang des ersten Rückgasventils und/oder des Vakuumventils, wobei das zweite Rückgasventil am/im Ventilblock angeordnet ist.
  • Vorzugsweise sind die Rückgasventile und die Vakuumventile an einem den Rückgaskanal und den Vakuumkanal tragenden oberen Ringträger und die Füllventile an einem den Produktkanal tragenden unteren Ringträger angeordnet. Dies ermöglicht eine kompakte Anordnung der einzelnen Ventile am Rotor der Füllmaschine und minimiert somit den Bedarf für Verbindungsleitungen, Anschlüsse oder dergleichen. Die einzelnen Ventile können beispielsweise direkt und/oder mittels Ventilblöcken an die zugeordneten Ringkanäle angeflanscht werden.
  • Vorzugsweise lassen sich die Füllventile durch Anpressen der Flaschen nach oben gegen eine mechanische Federvorspannung öffnen. Derartige Füllventile haben sich für eine füllstandgeregelte Abfüllung von Getränken in Flaschen bewährt und arbeiten im Wesentlichen rein fluidmechanisch. Es sind somit keine aktiv betriebenen Komponenten am Füllventil zur Steuerung des Füllvorgangs nötig. Dies ist für alkoholhaltige Getränke aufgrund des vergleichsweise flüchtigen Alkohols besonders vorteilhaft.
  • Vorzugsweise sind die Rückgasventile und die Vakuumventile elektronisch steuerbare Schaltventile. Dies ermöglicht eine flexible zeitliche Anpassung von Schaltzeitpunkten und eine vergleichsweise kostengünstige und einfache Bauweise der einzelnen Füllorgane am Rotor.
  • Vorzugsweise umfasst die Füllmaschine eine Druckluftversorgung für den Produktkanal zur Herstellung eines dortigen Überdrucks von 0,01 bis 0,2 bar und insbesondere von 0,02 bis 0,05 bar, beispielsweise mittels Druckminderung aus einer zentralen Druckluftleitung oder zugehöriger Medienversorgung. Dies ermöglicht eine flexibel anpassbare füllstandgeregelte Überdruckabfüllung von Getränken mit signifikant reduzierter Dauer einzelner Füllvorgänge.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen schematischen Teilquerschnitt durch die Füllmaschine;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung eines Vakuumventils und zweiter Rückgasventile bei schnellem Füllen; und
    Figur 3
    die Ventile gemäß Figur 2 bei langsamem Füllen.
  • Wie die Figur 1 erkennen lässt, umfasst die Füllmaschine 1 zur Abfüllung von Getränken 2 in Flaschen 3 ein (schematisch angedeutetes) Füllerkarussell 4, an dessen Rotor eine Vielzahl von Füllstationen 5 auf prinzipiell bekannte Weise befestigt sind.
  • Die Füllstationen 5 umfassen jeweils ein Füllventil 6, ein Rückgasrohr 7, ein als Schaltventil ausgebildetes Vakuumventil 8, ein als Schaltventil ausgebildetes erstes Rückgasventil 9 sowie ein als Schaltventil ausgebildetes zweites Rückgasventil 10.
  • Jeder Füllstation 5 ist ferner eine (nur teilweise dargestellte) Hubvorrichtung 11 mit einer Zentrierglocke 6a zur Führung der Flaschen 3 gegen das Füllventil 6 zugeordnet. Die Hubvorrichtung 11 ermöglicht zum einen das Anpressen der Flaschen 3 nach oben hin gegen die Vorspannung einer an dem Füllventil 6 ausgebildeten Feder 6b zum Öffnen des Füllventils 6. Zum anderen ermöglicht die Hubvorrichtung 11 ein gezieltes Absenken der Flaschen 3 vom Füllventil 6 um einen Korrekturhub 12.
  • Ausgehend von einer Füllstellung 13 der Flasche 3 am geöffneten Füllventil 6 wird die Flasche 3 durch den Korrekturhub 12 bis auf eine Korrekturstellung 14 mit geschlossenem Füllventil 6 abgesenkt. Dort wird überfülltes Getränk 2 bis zu einer durch die Korrekturstellung 14 vorgegebenen Sollfüllhöhe aus der Flasche 3 abgesaugt.
  • Am Füllerkarussell 4 ist ein ringförmiger Produktkanal 15 für das Produkt 2 mittels eines unteren Ringträgers 16 befestigt sowie ein ringförmiger Rückgaskanal 17 und ein ringförmiger Vakuumkanal 18 mittels eines oberen Ringträgers 19.
  • Das Getränk 2 wird im Produktkanal 15 unter einem Überdruck bezüglich den Füllventilen 6 und dem Inneren daran angesetzter Flaschen 3 vorgehalten. Dabei füllt das Getränk 2 den ringförmigen Produktkanal 15 vorzugsweise vollständig aus. Folglich kann sich im laufenden Abfüllbetrieb kein Gasraum über dem Getränk 2 innerhalb des Produktkanals 15 ausbilden. Dadurch lässt sich der Überdruck im Produktkanal 15 präzise und einfache sowie weitgehend unabhängig von äußeren Einflüssen einstellen und einhalten.
  • Das Vakuumventil 8 sowie das erste und zweite Rückgasventil 9, 10 sind beispielsweise in einen Ventilblock 20 integriert und/oder an diesem angeordnet.
  • Wie die Figuren 2 und 3 erkennen lassen, sind im Ventilblock 20 sowohl eine Verbindungsleitung 21 vom Vakuumventil 8 zum Vakuumkanal 18 als auch eine Verbindungsleitung 22 vom ersten Rückgasventil 9 zum Rückgaskanal 17 ausgebildet. Das zweite Rückgasventil 10 ist über eine Umgehungsleitung 23 zur Umgehung des ersten Rückgasventils 9 einerseits an das Rückgasrohr 7 und andererseits an den Rückgaskanal 17 angeschlossen.
  • Die Figur 2 zeigt den Ventilblock 20 in einem ersten Schaltzustand des ersten Rückgasventils 9 und des zweiten Rückgasventils 10 für vergleichsweise schnelles Füllen insbesondere in einer anfänglichen und mittleren Phase des jeweiligen Füllvorgangs. Wie der durch Pfeile symbolisierte Strömungsverlauf des Rückgases 24 durch den Ventilblock 20 erkennen lässt, ist das erste Rückgasventil 9 beim schnellen Füllen geöffnet und das zweite Rückgasventil 10 geschlossen. Das Vakuumventil 8 ist während des Füllvorgangs, also bei abströmenden Rückgas 24, geschlossen. Bei offenem ersten Rückgasventil 9 und geschlossenem zweiten Rückgasventil 10 ergibt sich ein vergleichsweise schneller Rückgasstrom 24a für schnelles Füllen.
  • Die Figur 3 verdeutlicht einen zweiten Schaltzustand der Rückgasventile 9, 10 für vergleichsweise langsames Füllen insbesondere in einer abschließenden Phase des Füllvorgangs. Demnach ist das erste Rückgasventil 9 dann geschlossen und das zweite Rückgasventil 10 geöffnet, sodass das Rückgas 24 das erste Rückgasventil 9 über die Umgehungsleitung 23 umgeht. Bei geschlossenem ersten Rückgasventil 9 und offenem zweiten Rückgasventil 10 ergibt sich ein langsamerer Rückgasstrom 24b für langsameres Füllen.
  • Zur Drosselung des Rückgasstromes 24b für vergleichsweise langsames Füllen kann in die Umgehungsleitung 23 und/oder das zweite Rückgasventil 10 eine (nur in der Figur 3 dargestellte) querschnittverengende Blende 23a oder dergleichen integriert sein. Das Abströmen des Rückgases 24 durch den Ventilblock 20, also vom Rückgasrohr 7 in den ringförmigen Rückgaskanal 17, lässt sich dadurch auf einfache Weise drosseln. Die Blende 23a könnte auch austauschbar sein, um unterschiedliche Drosselstufen zu realisieren. Auch anderweitig einstellbare Drosseln oder geeignet reduzierte Leitungsquerschnitte wären prinzipiell denkbar.
  • Im Vergleich zum ersten Schaltzustand der Rückgasventile 9, 10 reduziert der erhöhte Strömungswiderstand zwischen dem Rückgasrohr 7 und dem Rückgaskanal 17 im zweiten Schaltzustand in jedem Fall die Fließgeschwindigkeit des abzufüllenden Getränks 2 in die Flaschen 3. Auch beim langsamen Füllen gemäß Figur 3 ist das Vakuumventil 8 geschlossen.
  • Um den Füllvorgang insgesamt zu beschleunigen, herrscht im Produktkanal 15 vorzugsweise ein Überdruck von 0,01 bis 0,2 bar und insbesondere von 0,02 bis 0,05 bar. Dadurch lässt sich die Fließgeschwindigkeit des Getränks durch das Füllventil 6 gegenüber einer Gleichdruckabfüllung insgesamt erhöhen. Der Überdruck lässt sich beispielsweise durch prinzipiell bekannte Druckminderung aus einer zentralen Druckluftversorgung (nicht dargestellt) herstellen.
  • Durch Umschalten der Rückgasventile 9, 10 lässt sich die Fließgeschwindigkeit des Getränks 2 jedoch insbesondere in einer abschließenden Phase des Füllvorgangs so reduzieren, dass der Zufluss des Getränks 2 durch dessen Hochsteigen im Rückgasrohr 7 füllstandgeregelt, also rein fluidmechanisch, zum Erliegen kommt.
  • Durch das Hochsteigen des Getränks 2 im Rückgasrohr 7 wird bei einem abschließenden Abziehen der Flaschen 3 von den Füllventilen 6 eine Überfüllung des Getränks 2 gegenüber einer herzustellenden Sollfüllhöhe des Getränks 2 in den Flaschen 3 verursacht.
  • Das Abziehen der Flaschen 3 von den Füllventilen 6 schließt zum einen das Füllventil 6, so dass kein weiteres Getränk 2 nachfließen kann. Zum anderen lassen sich die Flaschen 3 um den Korrekturhub 12 nach unten hin vom Füllventil 6 absenken, so dass das Rückgasrohr 7 noch in die jeweilige Flasche 3 hineinragt und bis zur Sollfüllhöhe in das Getränk 2 eintaucht.
  • Bei geschlossenen Rückgasventilen 9, 10 kann das Vakuumventil 8 schließlich geöffnet werden, so dass überfülltes Getränk 2 aus den Flaschen 3 durch das Rückgasrohr 7 in den ringförmigen Vakuumkanal 18 abgezogen wird. Eine derartige Vakuumkorrektur des Füllstands ist prinzipiell bekannt und daher an dieser Stelle nicht weiter im Detail erläutert.
  • Durch die Kombination der Überdruckabfüllung des im Produktkanal 15 vorgehaltenen Getränks 2 lässt sich jedoch sowohl eine beschleunigte Abfüllung insgesamt erzielen als auch eine im Zusammenspiel mit der Vakuumkorrektur des Füllstands exakte Abfüllung und somit wirtschaftliche Verwertung hochwertiger Getränke.
  • Das beschriebene Verfahren lässt sich stichpunktartig wie folgt zusammenfassen. Getränke 2 werden unter Überdruck in Flaschen 3 eingefüllt, nachdem diese zugeordnete Füllventil 6 durch Anpressen geöffnet haben. Dabei wird anfänglich nur das erste Rückgasventil 9 für vergleichsweise schnelles Füllen geöffnet, um einen Großteil der abzufüllenden Getränkemenge bei vergleichsweise hoher Fließgeschwindigkeit abzufüllen.
  • Gegen Ende des Füllvorgangs wird das erste Rückgasventil 9 geschlossen und das zweite Rückgasventil 10 für langsameres Füllen geöffnet. Der Zufluss des Getränks 2 endet mit dessen Hochsteigen im Rückgasrohr 7 von selbst.
  • Nach Absenken der Flasche 3 um den Korrekturhub 12 wird das Vakuumventil 8 geöffnet und überfülltes Getränk 3 bis zum Sollfüllstand abgesaugt. Die Abfüllung des Getränks 2 ist damit abgeschlossen.
  • Alternativ dazu lassen sich mit der Füllmaschine 1 prinzipiell auch die folgenden Abfüllungen durchführen.
  • Möglich ist eine Gleichdruckabfüllung, also bei einem Produktkanal 15 auf Umgebungsdruck, wobei die Flaschen 3, wie zuvor beschrieben, die Füllventile 6 öffnen und Rückgas durch die geöffneten ersten Rückgasventile 9 für schnelles Füllen in den Rückgaskanal 17 strömt. Durch Abziehen der Flaschen 3 nach unten werden die Füllventile 6 jeweils geschlossen, so dass der Füllvorgang dadurch beendet ist.
  • Möglichst ist ebenso eine Gleichdruckabfüllung wie oben beschrieben mit zusätzlicher Vakuumkorrektur des Füllstands, wobei unmittelbar nach Schließen des ersten Rückgasventils 9 für schnelles Füllen das Vakuumventil 8 zur Korrektur der Füllhöhe geöffnet wird.
  • Möglich ist ferner eine durch Vakuum unterstützte Füllung der Flaschen 3, bei der das Füllventil 6 zunächst auf beschriebene Weise durch die Flaschen 3 geöffnet wird und das Vakuumventil 8 lediglich vorübergehend gezielt geöffnet wird. Im Anschluss, also bei geschlossenem Vakuumventil 8, wird das erste Rückgasventil 9 für schnelles Füllen geöffnet, die Flasche 3 um den Korrekturhub 12 abgesenkt und das Vakuumventil 8 zur Vakuumkorrektur des Füllstands wieder geöffnet.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Abfüllen von Getränken (2), insbesondere Spirituosen, in Flaschen (3), bei dem das Getränk in einem ringförmigen Produktkanal (15) unter Überdruck vorgehalten wird und durch Öffnen daran angeschlossener Füllventile (6) unter Überfüllung in die Flaschen (3) läuft, wobei Rückgas durch den Füllventilen (6) zugeordnete Rückgasventile (9, 10) in einen ringförmigen Rückgaskanal (17) strömt, und wobei überfülltes Getränk (2) nach Schließen der Füllventile (6) und Rückgasventile (9, 10) durch Öffnen zugeordneter Vakuumventile (8) in einen ringförmigen Vakuumkanal (18) abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückgas (24) jeweils zuerst durch ein erstes Rückgasventil (9) und dann mit einem demgegenüber gedrosselten Rückgasstrom (24b) unter Umgehung des ersten Rückgasventils (9) durch ein zweites Rückgasventil (10) abströmt, wobei das erste Rückgasventil (9) beim Öffnen des zweiten Rückgasventils (10) geschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rückgasventile (9, 10) und die Vakuumventile (8) zwischen geöffneter und geschlossener Stellung maschinell geschaltet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei im Produktkanal (15) ein Überdruck von 0,01 bis 0,2 bar und insbesondere von 0,02 bis 0,05 bar erzeugt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei das Getränk (2) den Produktkanal (15) vollständig ausfüllt.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Getränk (2) bei der Überfüllung in Rückgasrohren (7) hochsteigt, wobei die Flaschen um einen vorgegebenen Korrekturhub (12) vom Füllventil (6) bis in eine Korrekturstellung (14) abgesenkt werden, und wobei überfülltes Getränk (2) in der Korrekturstellung (14) durch die Rückgasrohre (7) abgesaugt wird.
  6. Füllmaschine für Getränke, insbesondere Spirituosen, umfassend:
    - ein Füllerkarussell (4) mit jeweils ringförmig ausgebildetem Produktkanal (15), Rückgaskanal (17) und Vakuumkanal (18), wobei der Produktkanal (15) zum Vorhalten des Getränks (2) unter Überdruck ausgebildet und an eine Vielzahl von Füllventilen (6) für die Flaschen (3) angeschlossen ist;
    - den Füllventilen (6) zugeordnete Rückgasventile (9, 10), die sich zum Abströmen von Rückgas aus den Flaschen (3) in den Rückgaskanal (17) einzeln maschinell gesteuert öffnen lassen; und
    - den Füllventilen (6) zugeordnete und an den Vakuumkanal (18) angeschlossene Vakuumventile (8), die sich zum Absaugen überfüllten Getränks (2) einzeln maschinell gesteuert öffnen lassen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Vakuumventil (8) sowie ein erstes und ein zweites Rückgasventil (9, 10) an den Füllventilen (6) zugeordnete Rückgasrohre (7) angeschlossen sind, das zweite Rückgasventil (10) in einer Umgehungsleitung (23) um das erste Rückgasventil (9) liegt und die Verbindung vom Rückgasrohr (7) zum Rückgaskanal (18) durch das zweite Rückgasventil (10) gegenüber der Verbindung durch das erste Rückgasventil (9) gedrosselt ist, und die Füllmaschine dazu eingerichtet ist, dass das erste Rückgasventil (9) beim Öffnen des zweiten Rückgasventils (10) geschlossen werden kann.
  7. Füllmaschine nach Anspruch 6, wobei das zweite Rückgasventil (10) oberhalb des Vakuumventils (8) und/oder ersten Rückgasventils (9) angeordnet ist.
  8. Füllmaschine nach Anspruch 6 oder 7, wobei jedem Füllventil (6) ein Ventilblock (20) zugeordnet ist umfassend eine Verbindungsleitung (22) vom Ausgang des ersten Rückgasventils (9) zum Rückgaskanal (17) und die Umgehungsleitung (23), wobei diese zwischen der Verbindungsleitung (22) und dem Eingang des ersten Rückgasventils (9) und/oder des Vakuumventils (8) liegt und das zweite Rückgasventil (10) am und/oder im Ventilblock (20) angeordnet ist.
  9. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Rückgasventile (9, 10) und die Vakuumventile (8) an einem den Rückgaskanal (17) und den Vakuumkanal (18) tragenden oberen Ringträger (19) und die Füllventile (6) und an einem den Produktkanal (15) tragenden unteren Ringträger (16) angeordnet sind.
  10. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei sich die Füllventile (6) durch Anpressen der Flaschen (3) nach oben gegen mechanische Federvorspannung öffnen lassen.
  11. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Rückgasventile (9, 10) und die Vakuumventile (8) elektronisch steuerbare Schaltventile sind.
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