EP3659962A1 - Verfahren zum druckausgleich in einer gleichdruck-füllmaschine und gleichdruck-füllmaschine für getränke - Google Patents

Verfahren zum druckausgleich in einer gleichdruck-füllmaschine und gleichdruck-füllmaschine für getränke Download PDF

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EP3659962A1
EP3659962A1 EP19206098.6A EP19206098A EP3659962A1 EP 3659962 A1 EP3659962 A1 EP 3659962A1 EP 19206098 A EP19206098 A EP 19206098A EP 3659962 A1 EP3659962 A1 EP 3659962A1
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EP
European Patent Office
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compressed air
sterile
line branch
product
filling machine
Prior art date
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Pending
Application number
EP19206098.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd SCHAFACZEK
Juergen Soellner
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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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C3/22—Details
    • B67C2003/228—Aseptic features

Definitions

  • the invention relates to a method for pressure equalization in a constant pressure filling machine for drinks and a constant pressure filling machine for drinks.
  • Pressure equalization in a product boiler of a constant pressure filling machine for beverages is usually also referred to as aseptic boiler breathing and is achieved, for example, via one or more sterile filters by gas exchange with the environment.
  • aseptic boiler breathing is achieved, for example, via one or more sterile filters by gas exchange with the environment.
  • undesired pressure increase / pressure drop in the product kettle can be avoided when the level of the beverage held in the product kettle fluctuates, so that the beverage can be kept in the product kettle essentially continuously under ambient pressure.
  • the supply of the drink is then driven only by the hydrostatic pressure, depending on the level difference between the level in the product boiler and the product outlet of the filling valves.
  • the fill level of the beverage in the product kettle cannot always be kept constant, for example due to the inertia of the fill level control or, for example, when the filling machine is started up and shut down.
  • air from the product kettle must be released into the environment via the sterile filter, and when the fill level drops, ambient air is drawn into the product kettle via the sterile filter.
  • the sterile filters are intended to maintain aseptic conditions in the product boiler.
  • ambient air usually contains a comparatively large number of dirt particles or is relatively moist, which follows, for example, from the production conditions in filling plants. This is because high levels of dirt in the ambient air and / or high air humidity considerably reduce the lifespan of the sterile filter.
  • this is used for pressure equalization in a product boiler of a constant pressure filling machine for beverages or similar liquid products and comprises the provision of compressed air at a line branch.
  • the line branch is on the one hand with the environment and on the other hand connected to the product kettle via at least one sterile filter. If there is negative pressure in the product boiler, a portion of the compressed air provided at the line branch, which is dependent on the negative pressure, flows through the sterile filter into the product boiler. Furthermore, the compressed air flows out into the environment proportionately, in particular the entire remaining proportion of the compressed air provided at the line branch. The proportion of compressed air flowing into the product boiler then counteracts the negative pressure in the product boiler. Compressed air flows through the sterile filter into the product tank until the negative pressure is released and the ambient pressure in the product tank is essentially back again.
  • the sterile filter Since the compressed air flows at least partially from the line branch into the environment under excess pressure, no ambient air can be drawn in at the line branch and flow to the sterile filter. Consequently, the sterile filter is only pressurized with compressed air, which has a lower dirt load and air humidity than ambient air. This significantly extends the life of the sterile filter.
  • air preferably flows out of the product boiler through the at least one sterile filter to the line branch and from there into the environment. Furthermore, the compressed air provided at the line branch in particular completely flows out into the environment. This reduces the excess pressure in the product boiler. The air then flows from the product boiler to the line branch until the ambient pressure in the product boiler is essentially back again. Consequently, such a pressure equalization can be carried out via the line branch without additional pressure relief valves, ventilation lines or the like.
  • a negative pressure in the product kettle is generated, for example, by a falling fill level of the drink in the product kettle.
  • An overpressure in the product kettle is generated, for example, by an increasing fill level of the drink in the product kettle.
  • the volume flow of the compressed air provided at the line branch is preferably set to be greater than the volume flow of the beverage flowing out of the product boiler in the filling operation. Pressure equalization is then also given if the level in the product tank drops as quickly as possible, i.e. if the filling continues despite the lack of product replenishment in the product tank, for example when driving empty.
  • the sterile filter would maintain its filtering effect in this case as well and aseptic production conditions in the product boiler could in principle be maintained, the sterile filter would then be exposed to an increased dirt load and / or air humidity. This would also increase the risk of delayed and / or incomplete pressure compensation in the product boiler. All this can be avoided with the described pressure equalization using compressed air.
  • the compressed air is preferably provided at the line branch after particle filtering and / or oil separation and / or drying. It is then preferably compressed air that has been recovered at least in part after previous use in a filling system.
  • the compressed air can, for example, be processed centrally in the filling system and fed into the area of the constant pressure filling machine.
  • the compressed air is preferably provided with an overpressure of 0.01 to 0.5 bar. Providing the excess pressure in the range from 0.05 to 0.2 bar is particularly advantageous in practical use.
  • the compressed air can, for example, be provided centrally from a line system of a filling system and can be adjusted in the area of the constant pressure filling machine and in particular in the area of the line branch to the overpressure prevailing at the line branch by means of a pressure reducer. This minimizes air pressure consumption and at the same time maximizes the lifespan of the sterile filter (s).
  • the at least one sterile filter preferably retains particles of at least 0.2 ⁇ m in size. This allows aseptic production conditions in the product boiler to be maintained under normal ambient conditions.
  • At least two sterile filters are preferably connected in series. One of the filters then serves as a pre-filter and thereby increases the separation rate. Depending on the microbiological requirements for the product, one or at least two sterile filters are used.
  • Compressed air is preferably also provided on a further line branch, which is connected on the one hand to the environment and on the other hand via at least one further sterile filter to a sterile filling area with filling valves on the constant pressure filling machine.
  • a portion of the compressed air which is dependent on the negative pressure then flows through the at least one further sterile filter into the sterile filling area.
  • the compressed air flows proportionately, in particular the whole remaining portion of the compressed air provided at the line branch into the environment.
  • a negative pressure in the sterile filling area could arise, for example, when the temperature fluctuates, in particular when the sterile filling area cools down.
  • the constant pressure filling machine comprises a product boiler and a compressed air supply, which is connected to the product boiler on the one hand via a sterile filter on the one hand, and to the environment on the other hand, and is also designed in such a way that, in the event of negative pressure in the product boiler, a proportion of the compressed air supply that is dependent on the negative pressure Compressed air provided at the line feeder flows through the sterile filter into the product boiler and the compressed air flows partially, in particular the entire remaining portion of the compressed air provided at the line feeder, from the line feeder into the environment.
  • the compressed air supply is preferably also designed such that, in the event of overpressure in the product boiler, air flows out of the product boiler through the at least one sterile filter to the line branch and into the surroundings. Furthermore, the compressed air provided at the line branch flows completely from there into the surroundings.
  • the line branch is preferably connected to the product boiler via two sterile filters connected in series.
  • the compressed air supply is preferably designed to be provided by means of particle filtering and / or oil separation and / or drying, in particular of centrally processed compressed air, and comprises an adjustable pressure reducer and a flow restrictor. Compressed air prepared in this way can be directed into the area of the constant pressure filling machine via line installations.
  • the pressure reducer can preferably be set under machine control.
  • the flow restrictor is, for example, an orifice plate in the line path upstream of the line branch and can preferably be adjusted with regard to its throttling effect. This enables an overall economical compressed air supply via the at least one sterile filter for the constant pressure filling machine.
  • the constant-pressure filling machine preferably further comprises a further compressed air supply, which is connected to the environment on a further line branch on the one hand and, on the other hand, via at least one further sterile filter to a sterile filling area with filling valves provided on the constant-pressure filling machine and is also designed such that in the sterile filling area, a portion of the compressed air provided on the further line branch that depends on the negative pressure flows through the sterile filter into the sterile filling area and the compressed air flows partially, in particular the entire remaining part of the compressed air provided on the further line branch, into the environment.
  • the constant pressure filling machine is preferably designed such that it can be used to carry out at least one of the described embodiments of the method.
  • the Fig. 1 shows schematically a constant pressure filling machine 1 for a drink 2 or the like liquid product with a product boiler 3, a compressed air supply 4 and a line branch 5, which is connected on the one hand via two sterile filters 6 connected in series to the product boiler 3 and on the other hand to the environment 7.
  • Compressed air 8 which is, for example, oil-free compressed air according to ISO 8573-1.4.1, is provided at the compressed air supply 4, for example by means of a line installation of a filling system on the line branch 5.
  • An adjustable throttle 9 is provided, for example, for setting a suitable volume flow of the compressed air 8 on the line branch 5 and, for example, an adjustable pressure reducer 10 for setting a suitable pressure of the compressed air 8 on the line branch 5.
  • the fill level 2a of the beverage 2 can decrease in the filling operation, for example when the product boiler 3 is emptied.
  • the gas space 3a above the beverage 2 held in the product boiler 3 increases accordingly, so that a vacuum 11 in the product boiler 3 without pressure compensation would build up.
  • Such a beginning vacuum 11 is counteracted as follows.
  • the compressed air 8 provided flows partially through the line branch 5 into the environment 7.
  • the entire compressed air 8 remaining at the line branch 5 then preferably flows out into the surroundings 7 in the form of a second portion 8b.
  • the first portion 8a of the compressed air 8 flowing through the sterile filter 6 is larger and the second portion 8b is smaller the stronger the negative pressure 11 in the product boiler 3. Conversely, the first portion 8a of the compressed air 8 approaches zero as the negative pressure 11 is reduced. When the pressure is equalized with the environment 7, the compressed air 8 finally flows completely out into the environment 7 as a second portion 8b.
  • the pressure of the compressed air 8 prevailing at the line branch 5 is preferably set with the pressure reducer 10 so that the sterile filters 6 are not flowed through with the environment 7 when the product boiler 3 is at the same pressure.
  • the pressure of the compressed air 8 at the line branch 5 is set such that pressure losses in the sterile filters 6 can be compensated for and the ambient pressure approximately prevails downstream of the sterile filter 6.
  • the simultaneous outflow of the second portion 8b of the compressed air 8 prevents air from the environment 7 from being drawn into the line branch 5 and through the sterile filter 6 to the product boiler 3.
  • the supply of compressed air 8 is continuously maintained. Accordingly, the compressed air 8 flows at a constant fill level 2a and ideal pressure equalization of the product boiler 3 with the environment 7 completely in the form of the second portion 8b through the line branch 5 into the environment 7.
  • the volume flow of the compressed air 8 provided is therefore suitably reduced with the flow restrictor 9.
  • the volume flow of the compressed air 8 provided is preferably greater than the volume flow of the beverage 2 when the fill level 2a drops as quickly as possible. This would be the case, for example, if the replenishment of the beverage 2 into the product kettle 3 is prevented and the beverage 2 continues to be filled.
  • a consequent enlargement of the gas space 3a above the beverage 2 can be compensated for by the first portion 8a of the compressed air and the second portion 8b can reliably prevent the intake of ambient air.
  • a negative pressure 11 can therefore be sufficiently counteracted even if the fill level 2 drops as quickly as possible.
  • the vacuum 11, which is comparatively weak initially when the fill level 2a falls, is accordingly counteracted immediately by flowing in the first portion 8a of the compressed air 8 and until the ambient pressure prevails again in the product boiler 3.
  • the provision of the compressed air 8 with an overpressure of, for example, 0.01 to 0.5 bar, and in particular 0.05 to 0.2 bar, at the line branch 5 reliably prevents that, in addition to the portion 8a flowing through the sterile filter 6 to the product boiler Compressed air 8 is also sucked in air from the environment 7 and flows through the sterile filter 6. Consequently, the lifespan of the sterile filter 6 can be increased considerably compared to filtering ambient air.
  • the Fig. 2 illustrates the present method when compensating for a starting overpressure 12 in the product kettle 3 if the fill level 2a of the beverage in the product kettle rises.
  • air 3b flows out of the gas space 3a, which is thereby reduced, out of the product boiler 3 and through the sterile filter 6 to the line branch 5, which is vented to the surroundings 7.
  • the compressed air 8 provided by means of the compressed air supply 4 on the line branch 5 completely flows out into the environment 7 as a portion 8b.
  • the sterile filters 6 are then exclusively flowed through by the air 3b, which comes from the gas space 3a above the beverage 2 held in the product boiler 3 under aseptic conditions.
  • the sterile filters 6 are also acted upon by pressure relief by reducing the excess pressure 12 with correspondingly clean and dry air 3b. So you can maximize the life of the sterile filter 6 in this regard as well.
  • the air 3b flows through the sterile filter 6 until the excess pressure 12 has been released and the ambient pressure prevails again in the product boiler 3.
  • the Fig. 3 schematically shows an embodiment in which a supplementary compressed air supply 14 with an associated line branch 15 is connected via sterile filter 16 to a filling area 17 of the constant pressure filling machine 1.
  • a supplementary compressed air supply 14 with an associated line branch 15 is connected via sterile filter 16 to a filling area 17 of the constant pressure filling machine 1.
  • the beverage 2 is filled into bottles in a known manner using filling valves (not shown).
  • compressed air for example oil-free compressed air according to ISO 8573-1.4.1
  • a flow restrictor 19 and a pressure reducer 20 which, when the underpressure 21 in the sterile filling area 17 prevails at the line branch 15 into a through the sterile filter 16 to the sterile filling area 17 dividing flowing first portion 18a and a second portion 18b flowing out of the line branch 15 into the environment 7.
  • Components and functionality of the supplementary compressed air supply 14, the associated line branch 15 and the sterile filter 16 for negative pressure 21 in the sterile filling area 17 are in principle identical to those of the compressed air supply 4 described in detail for negative pressure 11 in the product boiler 3 and therefore, if they agree, are not described separately.
  • a negative pressure 21 in the sterile filling area 17 could be caused, for example, by temperature fluctuations on the constant pressure filling machine 1.
  • Overpressure in the filling area 17 could be reduced in accordance with the described method for the product boiler 3 via the sterile filter 16 and the line branch 15 or in another way, for example through inputs / outputs for containers to be filled.
  • the sterile filling area 17 can be kept at the same pressure with comparatively low compressed air consumption under sterile conditions. Above all, suction of air from the environment 7 through the sterile filter 16 can be avoided.
  • the sterile filters 6, 16 preferably hold back particles of at least 0.2 ⁇ m in size and, as indicated schematically in the figures, can be connected in series, preferably in duplicate. In principle, however, the use of a single sterile filter 6, 16 between the line branch 5 and the product kettle 3 and / or between the line branch 15 and the sterile filling area 17 is also conceivable.
  • the volume flow of the compressed air 8, 18 and / or the inlet-side pressure of the compressed air 8, 18 are preferably controlled centrally and are preferably kept constant. In this way, the compressed air consumption can be minimized in spite of the constant flow through the line branch 5, 15 while at the same time comparatively quick and essentially complete pressure equalization in the product boiler 3 and / or in the sterile filling area 17 with respect to the environment 7. In addition, the life of the sterile filter 6, 16 is maximized.

Landscapes

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

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren zum Druckausgleich in einer Gleichdruck-Füllmaschine (1) für Getränke (2) und eine entsprechende Gleichdruck-Füllmaschine (1). Demnach wird Druckluft (8) an einem Leitungsabzweig (5) bereitgestellt, der einerseits mit der Umgebung (7) und andererseits über wenigstens einen Sterilfilter (6) mit einem Produktkessel (3) der Gleichdruck-Füllmaschine verbunden ist, wobei bei einem Unterdruck im Produktkessel ein vom Unterdruck abhängiger Anteil (8a) der bereitgestellten Druckluft (8) durch den Sterilfilter (6) in den Produktkessel (3) strömt und dabei verbleibende Druckluft (8b) vom Leitungsabzweig in die Umgebung abströmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Druckausgleich in einer Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke und eine Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke.
  • Ein Druckausgleich in einem Produktkessel einer Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke wird üblicherweise auch als aseptische Kesselatmung bezeichnet und wird beispielsweise über einen oder mehrere Sterilfilter durch Gasaustausch mit der Umgebung erzielt. Dadurch lassen sich unerwünschter Druckanstieg / Druckabfall im Produktkessel bei schwankendem Füllstand des im Produktkessel vorgehaltenen Getränks vermeiden, sodass das Getränk im Wesentlichen durchgehend unter Umgebungsdruck im Produktkessel vorgehalten werden kann. Die Zufuhr des Getränks ist dann nur vom hydrostatischen Druck je nach Niveauunterschied zwischen dem Füllstand im Produktkessel und dem Produktauslass der Füllventile getrieben.
  • In der Praxis kann der Füllstand des Getränks im Produktkessel nicht immer konstant gehalten werden, beispielsweise bedingt durch die Trägheit der Füllstandregelung oder beispielsweise beim Hochfahren und Herunterfahren der Füllmaschine. Bei steigendem Füllstand muss dann Luft aus dem Produktkessel über die Sterilfilter in die Umgebung abgegeben werden, und bei sinkendem Füllstand wird Umgebungsluft über die Sterilfilter in den Produktkessel gezogen. Die Sterilfilter sollen hierbei aseptische Bedingungen im Produktkessel aufrechterhalten.
  • Zwar ist ein Druckausgleich im Produktkessel auf diese Weise prinzipiell möglich. Nachteilig ist jedoch, dass Umgebungsluft meist vergleichsweise viele Schmutzpartikel enthält oder relativ feucht ist, was beispielsweise aus den Produktionsbedingungen in Abfüllanlagen folgt. Denn eine hohe Schmutzfracht in der Umgebungsluft und/oder hohe Luftfeuchte verringern die Lebensdauer der Sterilfilter erheblich.
  • Es besteht daher Bedarf für dies bezüglich verbesserte Verfahren zum Druckausgleich in einer Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke, insbesondere für deren Produktkessel, sowie für entsprechend verbesserte Gleichdruck-Füllmaschinen.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach dient dieses zum Druckausgleich in einem Produktkessel einer Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke oder dergleichen flüssige Produkte und umfasst die Bereitstellung von Druckluft an einem Leitungsabzweig. Der Leitungsabzweig ist einerseits mit der Umgebung und andererseits über wenigstens einen Sterilfilter mit dem Produktkessel verbunden. Bei Unterdruck im Produktkessel strömt ein vom Unterdruck abhängiger Anteil der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft durch den Sterilfilter in den Produktkessel. Ferner strömt die Druckluft dabei anteilig, insbesondere der gesamte übrige Anteil der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft, in die Umgebung ab. Der in den Produktkessel strömende Anteil der Druckluft wirkt dann dem Unterdruck im Produktkessel entgegen. Hierbei strömt Druckluft solange durch den Sterilfilter in den Produktkessel, bis der Unterdruck abgebaut ist und im Produktkessel im Wesentlichen wieder der Umgebungsdruck herrscht.
  • Da die Druckluft zumindest anteilig vom Leitungsabzweig unter Überdruck in die Umgebung abströmt, kann keine Umgebungsluft am Leitungsabzweig angesaugt werden und zum Sterilfilter strömen. Folglich wird der Sterilfilter ausschließlich mit Druckluft beaufschlagt, die eine geringere Schmutzfracht und Luftfeuchte aufweist als Umgebungsluft. Dadurch wird die Lebensdauer der Sterilfilter nennenswert verlängert.
  • Vorzugsweise strömt Luft bei einem Überdruck im Produktkessel aus diesem durch den wenigstens einen Sterilfilter zum Leitungsabzweig und von dort in die Umgebung ab. Ferner strömt die am Leitungsabzweig bereitgestellte Druckluft dabei insbesondere vollständig in die Umgebung ab. Dadurch wird der im Produktkessel herrschende Überdruck abgebaut. Die Luft strömt dann solange vom Produktkessel zum Leitungsabzweig, bis im Produktkessel im Wesentlichen wieder der Umgebungsdruck herrscht. Folglich lässt sich ein solcher Druckausgleich ohne zusätzliche Überdruckventile, Entlüftungsleitungen oder dergleichen über den Leitungsabzweig durchführen.
  • Ein Unterdruck im Produktkessel wird beispielsweise durch einen sinkenden Füllstand des Getränks im Produktkessel erzeugt. Ein Überdruck im Produktkessel wird beispielsweise durch einen steigenden Füllstand des Getränks im Produktkessel erzeugt.
  • Vorzugsweise wird der Volumenstrom der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft größer eingestellt als der im Abfüllbetrieb aus dem Produktkessel abfließende Volumenstrom des Getränks. Druckausgleich ist dann auch bei schnellstmöglichem Sinken des Füllstands im Produktkessel gegeben, also wenn die Abfüllung trotz fehlendem Produktnachschub in den Produktkessel fortgesetzt wird, beispielsweise beim Leerfahren.
  • Damit lässt sich für alle Betriebszustände zuverlässig vermeiden, dass zusätzlich zur der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft auch Umgebungsluft durch den Sterilfilter strömt.
  • Obwohl der Sterilfilter auch in diesem Fall seine Filterwirkung beibehalten würde und aseptische Produktionsbedingungen im Produktkessel prinzipiell aufrechterhalten werden könnten, wäre der Sterilfilter dann einer erhöhten Schmutzfracht und/oder Luftfeuchte ausgesetzt. Dadurch würde auch das Risiko eines verzögerten und/oder unvollständigen Druckausgleichs im Produktkessel steigen. All dies lässt sich beim beschriebenen Druckausgleich mittels Druckluft vermeiden.
  • Vorzugsweise wird die Druckluft nach Partikelfilterung und/oder Ölabscheidung und/oder Trocknung am Leitungsabzweig bereitgestellt. Es handelt sich dann vorzugsweise um Druckluft, die zumindest anteilig nach vorheriger Verwendung in einer Abfüllanlage zurückgewonnen wurde. Die Druckluft kann beispielsweise zentral in der Abfüllanlage aufbereitet und in den Bereich der Gleichdruck-Füllmaschine geleitet werden.
  • Vorzugsweise wird die Druckluft mit einem Überdruck von 0,01 bis 0,5 bar bereitgestellt. Besonders vorteilhaft in der praktischen Anwendung ist eine Bereitstellung des Überdrucks im Bereich von 0,05 bis 0,2 bar.
  • Die Druckluft kann beispielsweise aus einem Leitungssystem einer Abfüllanlage zentral bereitgestellt werden und im Bereich der Gleichdruck-Füllmaschine und insbesondere im Bereich des Leitungsabzweigs mittels Druckminderer auf den am Leitungsabzweig herrschenden Überdruck eingestellt werden. Dadurch lässt sich der Luftdruckverbrauch minimieren und gleichzeitig die Lebensdauer des/der Sterilfilter maximieren.
  • Vorzugsweise hält der wenigstens eine Sterilfilter Partikel von wenigstens 0,2 µm Größe zurück. Damit lassen sich unter üblichen Umgebungsbedingungen aseptische Produktionsbedingungen im Produktkessel einhalten.
  • Vorzugsweise werden wenigstens zwei Sterilfilter in Reihe geschaltet. Einer der Filter dient dann als Vorfilter und erhöht dadurch die Abscheiderate. Je nach mikrobiologischer Anforderung für das Produkt setzt man einen oder wenigstens zwei Sterilfilter ein.
  • Vorzugsweise wird ferner Druckluft an einem weiteren Leitungsabzweig bereitgestellt, der einerseits mit der Umgebung und andererseits über wenigstens einen weiteren Sterilfilter mit einem sterilen Abfüllbereich mit an der Gleichdruck-Füllmaschine vorhandenen Füllventilen verbunden ist. Insbesondere strömt dann bei Unterdruck im sterilen Abfüllbereich ein vom Unterdruck abhängiger Anteil der Druckluft durch den wenigstens einen weiteren Sterilfilter in den sterilen Abfüllbereich. Ferner strömt die Druckluft dabei anteilig, insbesondere der gesamte übrige Anteil der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft, in die Umgebung ab. Es lassen sich dann hinsichtlich des Sterilfilters dieselben Vorteile erzielen wie für die beschriebene Druckluftversorgung des Produktkessels.
  • Ein Unterdruck im sterilen Abfüllbereich könnte beispielsweise bei Temperaturschwankungen entstehen, insbesondere bei einer Abkühlung des sterilen Abfüllbereichs.
  • Die gestellte Aufgabe wird ebenso mit einer Gleichdruck-Füllmaschine für Getränke oder dergleichen flüssige Produkte gemäß Anspruch 9 gelöst. Demnach umfasst die Gleichdruck-Füllmaschine einen Produktkessel und eine Druckluftversorgung, die an einem Leitungsabzweig einerseits über wenigstens einen Sterilfilter mit dem Produktkessel und andererseits mit der Umgebung verbunden und ferner derart ausgebildet ist, dass bei Unterdruck im Produktkessel ein vom Unterdruck abhängiger Anteil der von der Druckluftversorgung am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft durch den Sterilfilter in den Produktkessel strömt und die Druckluft anteilig, insbesondere der gesamte übrige Anteil der am Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft, vom Leitungsabzweig in die Umgebung abströmt. Damit lassen sich die bezüglich des Verfahrens genannten Vorteile erzielen.
  • Vorzugsweise ist die Druckluftversorgung ferner derart ausgebildet, dass bei Überdruck im Produktkessel Luft aus dem Produktkessel durch den wenigstens einen Sterilfilter zum Leitungsabzweig und in die Umgebung abströmt. Ferner strömt die am Leitungsabzweig bereitgestellte Druckluft von dort insbesondere vollständig in die Umgebung ab. Damit lassen sich die bezüglich der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens beschriebenen Vorteile erzielen.
  • Vorzugsweise ist der Leitungsabzweig über zwei in Reihe geschaltete Sterilfilter mit dem Produktkessel verbunden.
  • Vorzugsweise ist die Druckluftversorgung zum Bereitstellen mittels Partikelfilterung und/oder Ölabscheidung und/oder Trocknung insbesondere zentral aufbereiteter Druckluft ausgebildet und umfasst einen einstellbaren Druckminderer und eine Durchflussdrossel. Derart aufbereitete Druckluft kann über Leitungsinstallationen in den Bereich der Gleichdruck-Füllmaschine geleitet werden.
  • Der Druckminderer lässt sich vorzugsweise maschinell gesteuert einstellen. Die Durchflussdrossel ist beispielsweise eine Lochblende im Leitungsweg vor dem Leitungsabzweig und lässt sich vorzugsweise bezüglich ihrer Drosselwirkung einstellen. Dies ermöglicht eine insgesamt wirtschaftliche Druckluftversorgung über den wenigstens einen Sterilfilter für die Gleichdruck-Füllmaschine.
  • Vorzugsweise umfasst die Gleichdruck-Füllmaschine ferner eine weitere Druckluftversorgung, die an einem weiteren Leitungsabzweig einerseits mit der Umgebung und andererseits über wenigstens einen weiteren Sterilfilter mit einem sterilen Abfüllbereich mit an der Gleichdruck-Füllmaschine vorhandenen Füllventilen verbunden und zudem derart ausgebildet ist, dass bei Unterdruck im sterilen Abfüllbereich ein vom Unterdruck abhängiger Anteil der am weiteren Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft durch den Sterilfilter in den sterilen Abfüllbereich strömt und die Druckluft anteilig, insbesondere der gesamte übrige Anteil der am weiteren Leitungsabzweig bereitgestellten Druckluft, in die Umgebung abströmt. Damit lassen sich die bezüglich der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens genannten Vorteile erzielen.
  • Die Gleichdruck-Füllmaschine ist vorzugsweise so ausgebildet, dass damit wenigstens eine der beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens durchgeführt werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind zeichnerisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung des Druckausgleichs bei Zufuhr von Druckluft zum Produktkessel;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung des Druckausgleichs bei Abgabe von Luft aus dem Produktkessel; und
    Fig. 3
    eine Ausführungsform mit zusätzlicher Druckluftversorgung für einen sterilen Abfüllbereich.
  • Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Gleichdruck-Füllmaschine 1 für ein Getränk 2 oder dergleichen flüssiges Produkt mit einem Produktkessel 3, einer Druckluftversorgung 4 und einem Leitungsabzweig 5, der einerseits über zwei in Reihe geschaltete Sterilfilter 6 mit dem Produktkessel 3 und andererseits mit der Umgebung 7 verbunden ist.
  • Druckluft 8, die beispielsweise ölfreie Druckluft gemäß ISO 8573-1.4.1 ist, wird an der Druckluftversorgung 4 beispielsweise mittels einer Leitungsinstallation einer Abfüllanlage am Leitungsabzweig 5 bereitgestellt. Zum Einstellen eines geeigneten Volumenstroms der Druckluft 8 am Leitungsabzweig 5 ist beispielsweise eine einstellbare Drossel 9 vorhanden und zum Einstellen eines geeigneten Drucks der Druckluft 8 am Leitungsabzweig 5 beispielsweise ein einstellbarer Druckminderer 10.
  • Wie in der Fig. 1 schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist, kann der Füllstand 2a des Getränks 2 im Abfüllbetrieb sinken, beispielsweise beim Leerfahren des Produktkessels 3. Der Gasraum 3a über dem im Produktkessel 3 vorgehaltenen Getränk 2 vergrößert sich entsprechend, sodass sich im Produktkessel 3 ohne Druckausgleich ein Unterdruck 11 aufbauen würde. Einem solchen, beginnenden Unterdruck 11 wird jedoch wie folgt entgegengewirkt.
  • Bereits ein zu Beginn noch vergleichsweise schwacher Unterdruck 11 von 0,01 bar ermöglicht den Zustrom eines die Vergrößerung des Gasraums 3a ausgleichenden ersten Anteils 8a der am Leitungsabzweig 5 bereitgestellten Druckluft 8 durch die Sterilfilter 6 in den Gasraum 3a. Der beginnende Unterdruck 11 wird dadurch insbesondere so begrenzt und so schnell abgebaut, dass er sich nicht störend auf die Abfüllung des Getränks 2 auswirken kann. Der erste Anteil 8a der Druckluft 8 strömt solange nach, bis der Unterdruck 11 schließlich ausgeglichen ist und im Produktkessel 3 wieder im Wesentlichen der Umgebungsdruck herrscht.
  • Die bereitgestellte Druckluft 8 strömt dabei anteilig durch den Leitungsabzweig 5 in die Umgebung 7 ab. Vorzugsweise strömt dann die gesamte am Leitungsabzweig 5 übrige Druckluft 8 in Form eines zweiten Anteils 8b in die Umgebung 7 ab.
  • Der durch die Sterilfilter 6 strömende erste Anteil 8a der Druckluft 8 ist umso größer und der zweite Anteil 8b umso kleiner je stärker der Unterdruck 11 im Produktkessel 3 ist. Umgekehrt geht der erste Anteil 8a der Druckluft 8 bei zunehmendem Abbau des Unterdrucks 11 gegen Null. Die Druckluft 8 strömt bei Druckausgleich mit der Umgebung 7 schließlich vollständig als zweiter Anteil 8b in die Umgebung 7 ab.
  • Der am Leitungsabzweig 5 herrschende Druck der Druckluft 8 wird mit dem Druckminderer 10 vorzugsweise so eingestellt, dass die Sterilfilter 6 bei Gleichdruck des Produktkessels 3 mit der Umgebung 7 nicht durchströmt werden. Beispielsweise wird der Druck der Druckluft 8 am Leitungsabzweig 5 so eingestellt, dass damit Druckverluste in den Sterilfiltern 6 kompensiert werden können und stromabwärts der Sterilfilter 6 näherungsweise der Umgebungsdruck herrscht.
  • Durch das gleichzeitige Abströmen des zweiten Anteils 8b der Druckluft 8 wird dabei verhindert, dass Luft aus der Umgebung 7 in den Leitungsabzweig 5 und durch die Sterilfilter 6 zum Produktkessel 3 gezogen werden kann.
  • Während des Arbeitsbetriebs der Gleichdruck-Füllmaschine 1 wird die Zufuhr der Druckluft 8 kontinuierlich aufrechterhalten. Entsprechend strömt die Druckluft 8 bei konstantem Füllstand 2a und idealem Druckausgleich des Produktkessels 3 mit der Umgebung 7 vollständig in Form des zweiten Anteils 8b durch den Leitungsabzweig 5 in die Umgebung 7. Der Volumenstrom der bereitgestellten Druckluft 8 wird daher mit der Durchflussdrossel 9 geeignet reduziert.
  • Vorzugsweise ist der Volumenstrom der bereitgestellten Druckluft 8 jedoch größer als der Volumenstrom des Getränks 2 bei schnellstmöglich sinkendem Füllstand 2a. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn der Nachschub des Getränks 2 in den Produktkessel 3 unterbunden wird und das Getränk 2 weiterhin abgefüllt wird.
  • Folglich lässt sich eine dadurch bedingte Vergrößerung des Gasraums 3a über dem Getränk 2 durch den ersten Anteil 8a der Druckluft ausgleichen und dabei mit deren zweitem Anteil 8b das Ansaugen von Umgebungsluft zuverlässig verhindern. Daher kann einem Unterdruck 11 auch bei schnellstmöglichem Sinken des Füllstands 2 ausreichend entgegengewirkt werden. Dem anfänglich bei sinkendem Füllstand 2a vergleichsweise schwachen Unterdruck 11 wird demnach sofort durch Nachströmen des ersten Anteils 8a der Druckluft 8 und solange entgegengewirkt, bis im Produktkessel 3 wieder im Wesentlichen der Umgebungsdruck herrscht.
  • Die Bereitstellung der Druckluft 8 mit einem Überdruck von beispielsweise 0,01 bis 0,5 bar, und insbesondere 0,05 bis 0,2 bar, am Leitungsabzweig 5 vermeidet zuverlässig, dass zusätzlich zu dem durch die Sterilfilter 6 zum Produktkessel strömenden Anteil 8a der Druckluft 8 auch Luft aus der Umgebung 7 angesaugt wird und durch die Sterilfilter 6 strömt. Folglich lässt sich die Lebensdauer der Sterilfilter 6 erheblich gegenüber einem Filtern von Umgebungsluft erhöhen.
  • Die Fig. 2 verdeutlicht das vorliegende Verfahren beim Ausgleich eines beginnenden Überdrucks 12 im Produktkessel 3, falls der Füllstand 2a des Getränks im Produktkessel steigt. In diesem Fall strömt Luft 3b aus dem sich dabei verkleinernden Gasraum 3a aus dem Produktkessel 3 und durch die Sterilfilter 6 zum Leitungsabzweig 5, der zur Umgebung 7 entlüftet ist. Gleichzeitig strömt die mittels der Druckluftversorgung 4 am Leitungsabzweig 5 bereitgestellte Druckluft 8 vollständig als Anteil 8b in die Umgebung 7 ab.
  • Die Sterilfilter 6 werden dann ausschließlich von der Luft 3b durchströmt, die aus dem Gasraum 3a über dem im Produktkessel 3 unter aseptischen Bedingungen vorgehaltenen Getränk 2 stammt. Somit werden die Sterilfilter 6 auch bei einem Druckausgleich durch Abbau des Überdrucks 12 mit entsprechend reiner und trockener Luft 3b beaufschlagt. Somit lässt sich die Lebensdauer der Sterilfilter 6 auch in dieser Hinsicht maximieren. Die Luft 3b strömt solange durch die Sterilfilter 6, bis der Überdruck 12 abgebaut ist und im Produktkessel 3 wieder im Wesentlichen der Umgebungsdruck herrscht.
  • Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform, bei der eine ergänzende Druckluftversorgung 14 mit einem zugehörigen Leitungsabzweig 15 über Sterilfilter 16 an einen Abfüllbereich 17 der Gleichdruck-Füllmaschine 1 angeschlossen ist. Im sterilen Abfüllbereich 17 wird das Getränk 2 auf bekannte Weise an Füllventilen in Flaschen abgefüllt (nicht dargestellt).
  • Demnach wird Druckluft 18, beispielsweise ölfreie Druckluft gemäß ISO 8573-1.4.1, über eine Durchflussdrossel 19 und einen Druckminderer 20 bereitgestellt, die sich bei einem im sterilen Abfüllbereich 17 herrschenden Unterdruck 21 am Leitungsabzweig 15 in einen durch die Sterilfilter 16 zum sterilen Abfüllbereich 17 strömenden ersten Anteil 18a und einen vom Leitungsabzweig 15 in die Umgebung 7 abströmenden zweiten Anteil 18b aufteilt.
  • Bestandteile und Funktionsweise der ergänzenden Druckluftversorgung 14, des zugehörigen Leitungsabzweigs 15 und der Sterilfilter 16 bei Unterdruck 21 im sterilen Abfüllbereich 17 sind prinzipiell identisch mit denjenigen der ausführlich beschriebenen Druckluftversorgung 4 bei Unterdruck 11 im Produktkessel 3 und daher, soweit übereinstimmend, nicht separat beschrieben.
  • Das heißt, bei einem Unterdruck 21 im sterilen Abfüllbereich 17 strömt der erste Anteil 18a der Druckluft 18 durch die Sterilfilter 16 solange in den sterilen Abfüllbereich 17, bis darin im Wesentlichen Druckausgleich mit der Umgebung 7 erzielt ist. Ein Unterdruck 21 im sterilen Abfüllbereich 17 könnte beispielsweise durch Temperaturschwankungen an der Gleichdruck-Füllmaschine 1 hervorgerufen werden.
  • Überdruck im Abfüllbereich 17 könnte entsprechend dem beschriebenen Verfahren für den Produktkessel 3 über die Sterilfilter 16 und den Leitungsabzweig 15 abgebaut werden oder auf anderem Wege, beispielsweise durch Eingänge / Ausgänge für zu füllende Behälter.
  • Mit der ergänzenden Druckluftversorgung 14 lässt sich der sterile Abfüllbereich 17 mit vergleichsweise geringem Druckluftverbrauch unter sterilen Bedingungen auf Gleichdruck halten. Vor allem kann ein Ansaugen von Luft aus der Umgebung 7 durch die Sterilfilter 16 vermieden werden.
  • Es gibt dann vorzugsweise keine direkte Druckausgleichsverbindung zwischen dem Produktkessel 3 und dem sterilen Abfüllbereich 17. Vielmehr sind die zugehörigen Druckausgleichsprozesse separat steuerbar, beispielsweise mittels zentraler elektronischer Steuerung der Gleichdruck-Füllmaschine 1. Dies ist schematisch in der Figur 3 angedeutet, wonach Luft 3b durch die Sterilfilter 6 aus dem Produktkessel 3 abströmt und der erste Anteil 18a der Druckluft 18 durch die Sterilfilter 16 in den sterilen Abfüllbereich 17 einströmt.
  • Die Sterilfilter 6, 16 halten vorzugsweise Partikel von wenigstens 0,2 µm Größe zurück und können, wie in den Figuren schematisch angedeutet ist, vorzugsweise in zweifacher Ausführung in Reihe geschaltet werden. Prinzipiell ist aber auch die Verwendung eines einzelnen Sterilfilters 6 ,16 zwischen dem Leitungsabzweig 5 und dem Produktkessel 3 und/oder zwischen dem Leitungsabzweig 15 und dem sterilen Abfüllbereich 17 denkbar.
  • Der Volumenstrom der Druckluft 8, 18 und/oder der eingangsseitige Druck der Druckluft 8, 18 werden vorzugsweise zentral gesteuert und dabei vorzugsweise konstant gehalten. Auf diese Weise lässt sich der Druckluftverbrauch trotz ständiger Durchströmung des Leitungsabzweigs 5, 15 bei gleichzeitig vergleichsweise schnellem und im Wesentlichen vollständigen Druckausgleich im Produktkessel 3 und/oder im sterilen Abfüllbereich 17 bezüglich der Umgebung 7 minimieren. Zudem wird die Lebensdauer der Sterilfilter 6, 16 maximiert.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Druckausgleich in einem Produktkessel (3) einer Gleichdruck-Füllmaschine (1) für Getränke (2) oder dergleichen flüssige Produkte, wobei Druckluft (8) an einem Leitungsabzweig (5) bereitgestellt wird, der einerseits mit der Umgebung (5) und andererseits über wenigstens einen Sterilfilter (6) mit dem Produktkessel (3) verbunden ist, und wobei bei einem Unterdruck (11) im Produktkessel (3) ein vom Unterdruck (11) abhängiger Anteil (8a) der Druckluft (8) durch den Sterilfilter (6) in den Produktkessel (3) strömt und ein weiterer, insbesondere der übrige Anteil (8b) der Druckluft vom Leitungsabzweig (5) in die Umgebung (7) abströmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Luft (3b) bei einem Überdruck (12) im Produktkessel (3) aus dem Produktkessel (3) durch den Sterilfilter (6) zum Leitungsabzweig (5) und in die Umgebung (7) abströmt und die Druckluft (8) dabei vom Leitungsabzweig (5) insbesondere vollständig in die Umgebung (7) abströmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Volumenstrom der Druckluft (8) größer eingestellt wird als ein bei Abfüllung des Getränks (2) aus dem Produktkessel (3) abfließender Volumenstrom des Getränks (2).
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Druckluft (8) nach Partikelfilterung und/oder Ölabscheidung und/oder Trocknung bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Druckluft (8) mit einem Überdruck von 0,01 bis 0,5 bar bereitgestellt wird.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei der wenigstens eine Sterilfilter (6) Partikel von wenigstens 0,2 µm Größe zurückhält.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei wenigstens zwei Sterilfilter (6) in Reihe geschaltet werden.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, wobei ferner Druckluft (18) an einem weiteren Leitungsabzweig (15) bereitgestellt wird, der einerseits mit der Umgebung (7) und andererseits über wenigstens einen Sterilfilter (16) mit einem sterilen Abfüllbereich (17) der Gleichdruck-Füllmaschine (1) verbunden ist, und wobei bei einem Unterdruck (21) im sterilen Abfüllbereich (17) ein vom Unterdruck (21) abhängiger Anteil (18a) der am weiteren Leitungsabzweig (15) bereitgestellten Druckluft (18) durch den Sterilfilter (6) in den sterilen Abfüllbereich (17) strömt und ein weiterer, insbesondere der übrige Anteil (18b) der Druckluft (18) in die Umgebung (7) abströmt.
  9. Gleichdruck-Füllmaschine (1) für Getränke (2) oder dergleichen flüssige Produkte, mit einem Produktkessel (3) und mit einer Druckluftversorgung (4), die an einem Leitungsabzweig (5) einerseits über wenigstens einen Sterilfilter (6) mit dem Produktkessel (3) und andererseits mit der Umgebung (7) verbunden und ferner derart ausgebildet ist, dass bei einem Unterdruck (11) im Produktkessel (3) ein vom Unterdruck (11) abhängiger Anteil (8a) der von der Druckluftversorgung (4) bereitgestellten Druckluft (8) in den Produktkessel (3) strömt und ein weiterer, insbesondere der übrige Anteil (8b) der Druckluft (8) in die Umgebung (7) abströmt.
  10. Gleichdruck-Füllmaschine nach Anspruch 9, wobei die Druckluftversorgung (4) ferner derart ausgebildet ist, dass bei einem Überdruck (12) im Produktkessel (3) Luft (3b) aus dem Produktkessel (3) durch den Sterilfilter (6) zum Leitungsabzweig (5) und in die Umgebung (7) abströmt und die Druckluft (8) dabei vom Leitungsabzweig (5) insbesondere vollständig in die Umgebung (7) abströmt.
  11. Gleichdruck-Füllmaschine nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Leitungsabzweig (5) über wenigstens zwei in Reihe geschaltete Sterilfilter (6) mit dem Produktkessel (3) verbunden ist.
  12. Gleichdruck-Füllmaschine nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11, wobei die Druckluftversorgung (4) zum Bereitstellen mittels Partikelfilterung und/oder Ölabscheidung und/oder Trocknung insbesondere zentral aufbereiteter Druckluft (8) ausgebildet ist und einen einstellbaren Druckminderer (10) und eine Durchflussdrossel (9) umfasst.
  13. Gleichdruck-Füllmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner mit einer weiteren Druckluftversorgung (14), die an einem weiteren Leitungsabzweig (15) einerseits mit der Umgebung (7) und andererseits über wenigstens einen Sterilfilter (16) mit einem sterilen Abfüllbereich (17) der Gleichdruck-Füllmaschine (1) verbunden und derart ausgebildet ist, dass bei einem Unterdruck (21) im sterilen Abfüllbereich (17) ein vom Unterdruck (21) abhängiger Anteil (18a) der Druckluft (18) durch den Sterilfilter (16) in den sterilen Abfüllbereich (17) strömt und ein weiterer, insbesondere der übrige Anteil (18b) der Druckluft (18) vom weiteren Leitungsabzweig (15) in die Umgebung (7) abströmt.
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