EP3678982A1 - Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt

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EP3678982A1
EP3678982A1 EP18765111.2A EP18765111A EP3678982A1 EP 3678982 A1 EP3678982 A1 EP 3678982A1 EP 18765111 A EP18765111 A EP 18765111A EP 3678982 A1 EP3678982 A1 EP 3678982A1
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EP
European Patent Office
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filling
main component
product
container
valve
Prior art date
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Application number
EP18765111.2A
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EP3678982B1 (de
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Valentin BECHER
Torsten Runge
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Krones AG
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Krones AG
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Publication date
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Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
    • B67C3/045—Apparatus specially adapted for filling bottles with hot liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/023—Filling multiple liquids in a container

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for filling a container with a filling product, for example for filling a container with a hot filling product in a hot filling in a beverage filling plant.
  • Main component for example, filtered and degassed. Subsequent steps may include the assembly of this main component with a dosage product, for example a syrup, and further steps of sterilizing the filling product prior to actual filling into the containers to be filled.
  • a dosage product for example a syrup
  • the sterilization of the filling product is usually carried out by heating the filling product beyond a predetermined sterilization temperature and maintaining it at or above this sterilization temperature for a predetermined period of time. By this temperature treatment, the filling product is sterilized accordingly.
  • the heated filling product is then introduced by means of a corresponding filling valve in the required volume, the required mass or the required level in the respective container.
  • Container closures by means of a temperature above a predetermined
  • the filling product which has already been heated anyway for its sterilization, is also used to sterilize the container and the container closure.
  • the hot filling product which is located above the sterilization temperature necessary for container and closure sterilization, is filled into the container by means of the filling valve and the container is then closed. For example, by moving
  • the temperature of the then filled, sealed and sterilized container is reduced in a cooling line.
  • the hot filling product stored in a filling product reservoir is used to maintain the product
  • Container closure is used, pumped in a cycle by a heater to maintain the temperature accordingly. Furthermore, the hot filling product is also pumped through the filling valve in order to avoid cooling of the filling product located in the feed lines to the filling valve and cooling of the filling valve itself. Both by pumping and by keeping the filling product at the high temperature for a long time, the filling product may be deteriorated in its properties. In particular, the aromas present in the filling product can be damaged by being held at a high temperature for a long time and the shearing operations during pumping.
  • an apparatus for filling a container with a hot filling product comprising a filling valve for influencing the supply of the filling product into a container to be filled, a main component reservoir for providing a main component at the filling valve and a metering valve for metering a Dosage embarks from a
  • a heating device for heating the main component is provided in order to provide the heated main component at the filling valve, wherein the dosing product is supplied to the dosing valve without heating.
  • a heating device is provided for heating the main component, but the dosage product is supplied to the filling valve metering valve without heating, it can be ensured that heating of the dosage product takes place only when sterilization of the filling product and the container to be filled and their closures actually takes place ,
  • the main component can be kept at the predetermined sterilization temperature by means of the heating device during production pauses or production stoppages, the dosage product is not yet exposed to the temperature load.
  • both the sterilization of the mixed filling product which is mixed at least from the heated main component and the Dosage apparatus directly when flowing from the filling valve in the container, as well as the product contact surfaces of the container and the container closure simultaneously to perform, namely during and after mixing in the filled container. Therefore, the time in which the filling product and in particular the then mixed dosage product in the filling product is exposed to the sterilization temperature is reduced overall in comparison to the known hot filling methods.
  • Main component such as water
  • Main component is present in heated form at the filling valve.
  • Dosage product is metered via the metering valve in the filling valve shortly before opening the filling valve. Then opens the filling valve flushes the hot main component present in the filling valve dosage product together with the main component flow in the container to be filled. Mixing of the filling product accordingly takes place directly in the container.
  • a sterilization device is preferably provided by means of which the heating power of the heater is adjusted so that the mixed in the container from the main component and the Dosage treating filling product reaches a predetermined target temperature ,
  • the target temperature is preferably the predetermined sterilization temperature needed to sterilize the blended fill product and the product contacted surfaces of the container and container closure.
  • the heating power of the heating device is preferably applied by means of the sterilizing device
  • Main component is provided in the filling product determined.
  • the sterilization device can also adjust the heating power of the heating device in that the volume of the dosage product in the filling valve is known, the volume of the filling product in the container to be filled is known, and the feed temperature of the dosage product into the filling valve is known. Accordingly, by means of the sterilization device, the heating power of the heater, which controls the temperature of the main component, be controlled so that the temperature of the main component is so pronounced that after mixing the filling product in the container from the hot main component and the colder Dosage apparatus according to the desired Temperature in the container is reached.
  • the sterilization device preferably communicates with a temperature sensor in a dosage product supply for supplying the dosage product to the metering valve and is adapted to control the heating power of the heating device based on the temperature of the dosage product.
  • the sterilization temperature and the duration of action can also vary depending on the particular filling product and, in particular, also on the properties of the dosage product. These variations can also be taken into account in the sterilization device in order to determine the desired target temperature of the filling product in the container.
  • the sterilization device is preferably set up to regulate the heating power of the heating device on the basis of the volume ratios of the dosage product and the main component. If the mixing ratio of hot main component and cold dosage product changes, then the heating power and thus the temperature of the main component must be adapted accordingly in order to achieve the desired target temperature of the mixed filling product in the container. The target temperature must be reached in order to achieve the required
  • the properties of the filling product and in particular the properties of the dosage product can be taken into account in determining the heat output. In this case, it may be of particular importance how long it takes for a mixture of the dosage product with the main component to take place. Only then can it safely be assumed that the dissolved in the main component or mixed with this dosage product on the given
  • the sterilization device can also the beginning of the period over which the filling product in the container must be kept above the predetermined sterilization temperature, according to the properties of
  • the above explanations also refer to devices in which more than one dosage product is added to the main component, and more particularly to devices in which two or more dosage valves are provided which each meter a dosage product into the filling valve before the filling valve is opened and then the dosage products present in the filling valve are flushed into the container together with the main component.
  • the sterilization device may be due to the knowledge of
  • Dosage volumina and the respective temperatures of the supplied Dosage area in combination with the planned Brown.volumen or in combination with the Dosageserver also the heating power of the heater for tempering the
  • a circulation device is provided, by means of which the heated main component is circulated through the main component reservoir and / or through the filling valve, preferably in production stoppages. In this way it can be ensured that the
  • Main component is always provided at the filling valve in the desired temperature. Furthermore, a cooling of the filling valve is counteracted in production breaks to ensure here too that when the production resumes after a production break from the first container already the target temperature of the filling product in the container is reached.
  • a cooling device for cooling the dosage product is preferably provided in order to provide cooled dosage product at the metering valve. This can be carried out in accordance with a cooling of the dosage product, so that a temperature load of the dosage product until the
  • a method for filling a container with a hot filling product comprising the steps of providing a main component to a
  • the dosing of a Dosage occurs in the closed filling valve by means of a metering valve and the opening of the filling valve for filling the container with the Dosage apparatus and the main component for producing the filling product in the container.
  • the main component is provided heated at the filling valve and the dosing is metered without heating in the filling valve.
  • the main component is heated to a temperature such that the filling product mixed from the unheated dosage product and the heated main component reaches a predetermined target temperature, preferably a sterilization temperature.
  • a predetermined target temperature preferably a sterilization temperature.
  • the heated main component is circulated through a main component reservoir and / or through the filling valve, preferably in production stoppages.
  • the dosage product is cooled to provide cooled dosage product at the metering valve.
  • Figure 1 shows schematically a diagram from which the device and the method results
  • Figure 2 is a schematic representation of the device
  • Figure 3 is a schematic representation of temperature curves.
  • FIG. 1 schematically shows a device 1 for filling a container with a hot filling product. Accordingly, a main component which is in a
  • Main component reservoir 2 is received, tempered by means of a heater 3.
  • the main component reservoir 2 supplied main component via a
  • Main Component Feeder 20 supplied, which upstream, for example
  • Treatment steps such as a degassing and cleaning of the main component are upstream.
  • the main component is preferably water.
  • the main component reservoir 2 may be in the form of a tank, for example a tank
  • FIG. 1 Such a tank provided is shown schematically in FIG. 1 as a main component reservoir 2.
  • the main component reservoir 2 can also be in the form of a corresponding supply line for the main component, which merely supplies a main component provided inline allowed to be trained. In other words, it is not necessary that the main component reservoir 2 for hot filling provide a buffering effect.
  • the main component is supplied, for example, by means of the main component feed 20 via the heating device 3 and brought to a predetermined temperature in the heating device 3.
  • the predetermined temperature can by means of a temperature sensor 22 in
  • the temperature sensor 22 can thus be used to control the heater 3, to ensure that the in
  • Main component reservoir 2 recorded main component at a given
  • Main component reservoir 2 to be too long, so that the main component cools. To counteract this can by means of a circulation device, which in the figure 1 a
  • Heating circuit line 24 and a circulation pump 26 the main component recorded in the main component 2 main component are again passed through the heater 3, to maintain the temperature of the main component in the main component reservoir 2 at the predetermined temperature accordingly.
  • the main component from the main component reservoir is provided to a filling valve 4, so that the main hot component from the main component reservoir 2 is present at the filling valve 4 accordingly. Opens the filling valve 4, for example by lifting a valve plug 40 from a valve seat 42, then flows the hot main component of the
  • the circulation device can furthermore be set up to circulate the heated main component through the filling valve 4, in order to counteract a cooling of the main component in the feed lines to the filling valve 4 and the filling valve 4 itself. This can ensure that even after production interruptions, the filling product flowing into the container 100 to be filled complies with the predetermined temperature required to achieve sterilization of the product-contacting surfaces of the container 100 and its closure.
  • Dosage product is stored in a dosage product reservoir 5 and metered into the filling valve 4 via a metering valve 50.
  • the Eindosage the Dosage excursis from the Dosage etcreservoir 5 in the filling valve 4 takes place as long as the filling valve 4 is still closed.
  • the Eindosage the Dosage etckts in the filling valve 4 thus takes place, for example, when the valve plug 40 of the filling valve 4 is still lowered into the valve seat 42.
  • the dosage product reservoir 5 is preferably at the same or a higher level than the main component reservoir 2 in order to ensure a corresponding outflow of the dosage product.
  • the volume which is introduced into the filling valve 4 by means of the metering valve 50 can be determined, for example, via a flow meter 28, which correspondingly detects a return flow of the main component when the filling valve 4 is closed, which precisely corresponds to the dosage product volume introduced into the filling valve 4 via the metering valve 50 ,
  • the dosage product from the Dosage apparatusreservoir 5 is guided to the filling valve 4 without heating. Accordingly, in the entire Dosage etczu operation and in particular in the
  • the temperature of the dosage product in the dosage product reservoir 5 therefore essentially corresponds to the ambient temperature around the dosage product reservoir 5.
  • Temperature of the dosage product can be determined, for example, by means of a temperature sensor 54, which is arranged in the dosage product line 52.
  • a cooling device is provided for cooling the dosage product, so that the dosage product is cooled and applied to the metering valve 50. In this way, the dosage product can be treated as gently as possible. Accordingly, for filling a container 100 first cold Dosage.
  • a blending of the dosage product and the main component takes place in a predetermined ratio, in order to produce in this way the actual desired filling product. In this blending also takes place an adjustment of the temperatures of the main component and the Dosage encounters in the container.
  • the blending product which is a mixture of the main component and the dosage product, after blending accordingly also has a mixing temperature which is composed of the temperature and the volume of the dosage product and the temperature and the volume of the main component.
  • a sterilization device 6 which determines both the temperature of the Dosage areas on the temperature sensor 54, and the volumes of the Dosage areas and the
  • Main component in the container 100 knows, according to the temperature of the
  • the sterilization device 6 correspondingly regulates the temperature of the main component in the main component reservoir 2 to the temperature determined in this way for the sterilization device 6
  • FIG. 2 schematically shows a diagram from which a predetermined value is obtained
  • Target mixing temperature of 85 ° C of the filling product in the container at different temperatures of the Dosage areas, namely at temperatures of the Dosage areas of 15 ° C, 20 ° C, 30 ° C and 40 ° C the minimum temperature of the main component in the main component reservoir 2 results when the volume Dosagen component of the dosage product to the main component is known.
  • the sterilization device 6 accordingly regulates the heating device 3 such that this temperature of 92 ° C. for the main component at the filling valve 4 is reached.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem heißen Füllprodukt, umfassend ein Füllventil (4) zum Beeinflussen der Zufuhr des Füllproduktes in einen zu befüllenden Behälter (100), ein Hauptkomponentenreservoir (2) zum Bereitstellen einer Hauptkomponente am Füllventil (4), und ein Dosierventil (50) zum Eindosieren eines Dosageproduktes aus einem Dosageproduktreservoir (5) in das Füllventil (4), wobei eine Heizvorrichtung (3) zum Erhitzen der Hauptkomponente vorgesehen ist, um die erhitzte Hauptkomponente am Füllventil (4) bereit zu stellen, wobei das Dosierprodukt dem Dosierventil (50) heizungsfrei zugeführt wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, beispielsweise zum Befüllen eines Behälters mit einem heißen Füllprodukt bei einer Heißabfüllung in einer Getränkeabfüllanlage.
Stand der Technik In Getränkeabfüllanlagen ist es bekannt, das jeweils abzufüllende Füllprodukt vor der eigentlichen Abfüllung in vorgelagerten Prozessschritten herzustellen. Hierzu wird beispielsweise eine
Vorbehandlung einer Hauptkomponente, beispielsweise Wasser, durchgeführt, wobei die
Hauptkomponente beispielsweise gefiltert und entgast wird. Nachfolgende Schritte können das Zusammenfügen dieser Hauptkomponente mit einem Dosageprodukt, beispielsweise einem Sirup, umfassen sowie weitere Schritte des Sterilisierens des Füllprodukts vor der eigentlichen Abfüllung in die zu befüllenden Behälter.
Die Sterilisierung des Füllprodukts wird dabei üblicherweise darüber vorgenommen, dass das Füllprodukt über eine vorgegebene Sterilisationstemperatur hinaus erhitzt wird und für eine vorgegebene Zeitdauer bei oder über dieser Sterilisationstemperatur gehalten wird. Durch diese Temperaturbehandlung wird das Füllprodukt entsprechend sterilisiert.
Nachfolgend wird das erhitzte Füllprodukt dann mittels eines entsprechenden Füllventils in dem geforderten Volumen, der geforderten Masse beziehungsweise der geforderten Füllhöhe in den jeweiligen Behälter eingebracht.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bekannt, auch die Behälter sowie die
Behälterverschlüsse mittels einer Temperierung oberhalb einer vorgegebenen
Sterilisationstemperatur über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg zu sterilisieren. Dabei wird in einem besonders effizienten Verfahren das ohnehin schon für dessen Sterilisation erhitzte Füllprodukt dazu verwendet, auch den Behälter und den Behälterverschluss zu sterilisieren. Hierzu wird entsprechend das heiße Füllprodukt, welches sich oberhalb der für die Behälter- und Verschlusssterilisierung notwendigen Sterilisationstemperatur befindet, mittels des Füllventils in den Behälter eingefüllt und der Behälter dann verschlossen. Beispielsweise durch Bewegen
beziehungsweise Umkehren des Behälters wird dafür gesorgt, dass sämtliche produktberührten Flächen des Behälters sowie des Behälterverschlusses für eine vorgegebene Zeitdauer mit dem heißen Füllprodukt in Berührung kommen, um entsprechend neben der Sterilisierung des
Füllproduktes selbst auch eine Sterilisierung der produktberührten Oberflächen des Behälters sowie des Verschlusses durch die Temperierung zu erreichen.
Nachdem die Sterilisierung sowohl des Füllproduktes als auch der produktberührten Oberflächen des Behälters und des Behälterverschlusses abgeschlossen sind, wird die Temperatur des dann fertig befüllten, verschlossenen und sterilisierten Behälters in einer Abkühlstrecke reduziert.
In Produktionspausen beziehungsweise bei Produktionsunterbrechungen wird das in einem Füllproduktreservoir vorgehaltene heiße Füllprodukt zur Aufrechterhaltung der
Sterilisationstemperatur, welche nachfolgend für die Sterilisation des Behälters sowie des
Behälterverschlusses verwendet wird, in einem Kreislauf durch eine Heizvorrichtung gepumpt, um entsprechend die Temperatur aufrecht zu erhalten. Weiterhin wird das heiße Füllprodukt auch durch das Füllventil hindurchgepumpt, um ein Abkühlen des sich in den Zuleitungen zum Füllventil befindliche Füllprodukts sowie ein Abkühlen des Füllventils selbst zu vermeiden. Sowohl durch das Pumpen als auch durch das lange Halten des Füllprodukts auf der hohen Temperatur kann es dazu kommen, dass das Füllprodukt in seinen Eigenschaften verschlechtert wird. Insbesondere können die im Füllprodukt vorliegenden Aromen durch das lange Halten auf einer hohen Temperatur und die Schervorgänge beim Pumpen beschädigt werden.
Entsprechende Füllvorrichtungen sind beispielsweise aus der US 2010/0132834 A1 oder US 2010/0071803 A1 bekannt.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine produktschonende Vorrichtung sowie ein produktschonendes Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem heißen Füllprodukt anzugeben. Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem heißen
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 heißen Füllprodukt vorgeschlagen, umfassend ein Füllventil zum Beeinflussen der Zufuhr des Füllproduktes in einen zu befüllenden Behälter, ein Hauptkomponentenreservoir zum Bereitstellen einer Hauptkomponente am Füllventil und ein Dosierventil zum Eindosieren eines Dosageproduktes aus einem
Dosageproduktreservoir in das Füllventil. Erfindungsgemäß ist eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Hauptkomponente vorgesehen, um die erhitzte Hauptkomponente am Füllventil bereit zu stellen, wobei das Dosierprodukt dem Dosierventil heizungsfrei zugeführt ist.
Dadurch, dass eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Hauptkomponente vorgesehen ist, das Dosageprodukt aber heizungsfrei dem Füllventil Dosierventil zugeführt ist, kann sichergestellt werden, dass eine Erhitzung des Dosageproduktes erst dann stattfindet, wenn eine Sterilisierung des Füllprodukts sowie der zu befüllenden Behälter und deren Verschlüsse tatsächlich stattfindet.
Mit anderen Worten kann in Produktionspausen oder bei Produktionsunterbrechungen zwar die Hauptkomponente mittels der Heizvorrichtung auf der vorgegebenen Sterilisationstemperatur gehalten werden, das Dosageprodukt hingegen wird der Temperaturbelastung noch nicht ausgesetzt.
Entsprechend kann erreicht werden, dass das Dosageprodukt auch beim Auftreten von
Produktionsunterbrechungen oder Produktionspausen im Wesentlichen nur während der vorgegebenen Sterilisationszeit mit der Sterilisationstemperatur beaufschlagt wird, nicht hingegen darüber hinaus. Weiterhin wird das Dosageprodukt beziehungsweise das in dem Füllprodukt vorliegende Dosageprodukt in Produktionspausen auch nicht ausgedehnten Pumpvorgängen unterzogen, so dass entsprechend auch hier die mechanische Belastung des Dosageproduktes in Produktionspausen und Produktionsunterbrechungen entfällt.
Aufgrund der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es weiterhin möglich, sowohl die Sterilisierung des ausgemischten Füllproduktes, welches zumindest aus der erhitzten Hauptkomponente und dem Dosageprodukt direkt beim Einströmen aus dem Füllventil im Behälter ausgemischt wird, als auch der produktberührten Oberflächen des Behälters sowie des Behälterverschlusses gleichzeitig durchzuführen, nämlich beim und nach dem Ausmischen im befüllten Behälter. Daher ist die Zeit in welcher das Füllprodukt und insbesondere auch das dann ausgemischte Dosageprodukt im Füllprodukt der Sterilisationstemperatur ausgesetzt ist, insgesamt gegenüber den bekannten Heißabfüllverfahren reduziert.
Auf dieser Grundlage lässt sich ein schonenderes Verhalten der Vorrichtung bezüglich des Füllprodukts und insbesondere bezüglich der Temperaturbelastung des Dosageprodukts erreichen.
Das mittels der Vorrichtung durchgeführte Füllverfahren sieht entsprechend vor, dass die
Hauptkomponente, beispielsweise Wasser, in erhitzter Form am Füllventil ansteht. Das
Dosageprodukt hingegen wird über das Dosierventil in das Füllventil kurz vor dem Öffnen des Füllventils eindosiert. Öffnet dann das Füllventil, spült die heiße Hauptkomponente das im Füllventil vorliegende Dosageprodukt gemeinsam mit dem Hauptkomponentenstrom in den zu befüllenden Behälter. Ein Ausmischen des Füllprodukts findet entsprechend direkt im Behälter statt.
Um sicherzustellen, dass die Temperatur des Füllprodukts im Behälter der vorgegebenen
Temperatur zur Sterilisierung sowohl des Füllprodukts als auch der produktberührten Oberflächen im Behälter und am Behälterverschluss entspricht, ist bevorzugt eine Sterilisierungsvorrichtung vorgesehen, mittels welcher die Heizleistung der Heizvorrichtung so eingestellt wird, dass das im Behälter aus der Hauptkomponente und dem Dosageprodukt ausgemischte Füllprodukt eine vorgegebene Zieltemperatur erreicht. Bei der Zieltemperatur handelt es sich bevorzugt um die vorgegebene Sterilisationstemperatur, welche dazu benötigt wird, das ausgemischte Füllprodukt und die produktberührten Oberflächen des Behälters und des Behälterverschlusses zu sterilisieren. Die Heizleistung der Heizvorrichtung wird mittels der Sterilisierungsvorrichtung bevorzugt auf
Grundlage der Vorgabe der Zieltemperatur für das Füllprodukt im Behälter in Kombination mit einer Information darüber, mittels welcher Temperatur das Dosageprodukt zugeführt wird und auf Grundlage der Information, wie das Mischungsverhältnis zwischen Dosageprodukt und
Hauptkomponente im Füllprodukt vorgesehen ist, bestimmt.
Die Sterilisierungsvorrichtung kann die Heizleistung der Heizvorrichtung auch darüber einstellen, dass das Volumen des Dosageproduktes im Füllventil bekannt ist, das Volumen des Füllprodukts im zu befüllenden Behälter bekannt ist sowie die Zuführtemperatur des Dosageproduktes in das Füllventil bekannt ist. Entsprechend kann mittels der Sterilisierungsvorrichtung die Heizleistung der Heizvorrichtung, welche die Temperierung der Hauptkomponente steuert, entsprechend so geregelt werden, dass die Temperatur der Hauptkomponente so ausgeprägt ist, dass nach dem Ausmischen des Füllprodukts im Behälter aus der heißen Hauptkomponente und dem kälteren Dosageprodukt entsprechend die gewünschte Temperatur im Behälter erreicht wird.
Entsprechend kommuniziert die Sterilisierungsvorrichtung bevorzugt mit einem Temperatursensor in einer Dosageproduktzuführung zum Zuführen des Dosageproduktes zum Dosierventil und ist dazu eingerichtet, die Heizleistung der Heizvorrichtung auf Grundlage der Temperatur des Dosageproduktes zu regeln.
Es ist unmittelbar einleuchtend, dass bei einer Anordnung des Dosageproduktreservoirs in einer Füllproduktabfüllanlage die Temperatur des Dosageproduktes variieren kann. Diese Variation kann beispielsweise aufgrund der Umgebungstemperatur variieren, welche im Winter deutlich geringer sein kann als im Sommer. Entsprechend wird die Heizleistung der Heizvorrichtung zum
Temperieren der Hauptkomponente bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen, welche sich entsprechend in unterschiedlichen Dosageprodukttemperaturen im Dosageproduktreservoir niederschlagen, unterschiedlich stark beheizt. Auch die Sterilisationstemperatur und die Einwirkungsdauer können abhängig von dem jeweiligen Füllprodukt und insbesondere auch abhängig von den Eigenschaften des Dosageproduktes variieren. Auch diese Variationen können in der Sterilisationsvorrichtung berücksichtigt werden zur Festlegung der gewünschten Zieltemperatur des Füllproduktes im Behälter. Bevorzugt ist die Sterilisierungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Heizleistung der Heizvorrichtung auf Grundlage der Volumenverhältnisse aus Dosageprodukt und Hauptkomponente zu regeln. Ändert sich das Mischungsverhältnis aus heißer Hauptkomponente und kaltem Dosageprodukt, so muss entsprechend die Heizleistung und damit die Temperatur der Hauptkomponente angepasst werden, um die gewünschte Zieltemperatur des ausgemischten Füllprodukts im Behälter zu erreichen. Dabei muss die Zieltemperatur erreicht werden, um die erforderliche
Sterilisationswirkung zu erzielen, aber die Zieltemperatur soll auch nicht wesentlich überschritten werden, um das Dosageprodukt nicht unnötig zu belasten. In der Sterilisierungsvorrichtung können weiterhin die Eigenschaften des Füllproduktes und insbesondere die Eigenschaften des Dosageproduktes bei der Festlegung der Heizleistung berücksichtigt werden. Hierbei kann es insbesondere von Bedeutung sein, wie lange es dauert, bis eine Mischung des Dosageproduktes mit der Hauptkomponente stattgefunden hat. Erst dann kann nämlich sicher davon ausgegangen werden, dass sich das nun in der Hauptkomponente aufgelöste beziehungsweise mit dieser vermischte Dosageprodukt auf der vorgegebenen
Sterilisationstemperatur befindet. Entsprechend kann die Sterilisierungsvorrichtung auch den Beginn der Zeitdauer, über welche hinweg das Füllprodukt im Behälter oberhalb der vorgegebenen Sterilisationstemperatur gehalten werden muss, entsprechend der Eigenschaften des
Dosageproduktes anpassen.
Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich natürlich ebenfalls auf Vorrichtungen, in welchen mehr als ein Dosageprodukt der Hauptkomponente zugefügt werden, und insbesondere auf Vorrichtungen, in welchen zwei oder mehr Dosageventile vorgesehen sind, welche jeweils ein Dosageprodukt in das Füllventil eindosieren, bevor das Füllventil geöffnet wird und die dann im Füllventil vorliegenden Dosageprodukte zusammen mit der Hauptkomponente in den Behälter eingespült werden.
In einem solchen Fall kann die Sterilisationsvorrichtung aufgrund der Kenntnis der
Dosageproduktvolumina und der jeweiligen Temperaturen der zugeführten Dosageprodukte in Kombination mit dem geplanten Füllproduktvolumen beziehungsweise in Kombination mit dem Dosageverhältnis ebenfalls die Heizleistung der Heizvorrichtung zum Temperieren der
Hauptkomponente bestimmen. Bevorzugt ist eine Zirkulationsvorrichtung vorgesehen, mittels derer die erhitzte Hauptkomponente durch das Hauptkomponentenreservoir und/oder durch das Füllventil zirkuliert wird, bevorzugt in Produktionsunterbrechungen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die
Hauptkomponente am Füllventil stets in der gewünschten Temperatur bereitgestellt wird. Weiterhin wird einem Abkühlen des Füllventils in Produktionspausen entgegengewirkt, um auch hier sicher zu stellen, dass bei der Wiederaufnahme der Produktion nach einer Produktionspause ab dem ersten Behälter bereits die Zieltemperatur des Füllprodukts im Behälter erreicht wird.
Durch die Zirkulationsvorrichtung wird aber lediglich die erhitzte Hauptkomponente zirkuliert, so dass eine mechanische Belastung des Dosageprodukts vermieden wird. Eine besonders schonende Behandlung des Dosageprodukts wird erreicht, wenn bevorzugt eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Dosageprodukts vorgesehen ist, um gekühltes Dosageprodukt am Dosierventil bereitzustellen. Damit kann entsprechend eine Kühlung des Dosageprodukts durchgeführt werden, so dass eine Temperaturbelastung des Dosageprodukts erst beim
Eindosieren in das heiße Füllventil und/oder beim Einströmen in den Behälter stattfindet. Auf diese Weise kann die Temperaturbelastung des Dosageprodukts auf das für die Sterilisierung notwendige Minimum reduziert werden.
Die oben beschriebene Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung und den Figuren, wobei besonders auch die verfahrensmäßige Ausbildung der Vorrichtungsmerkmale das Verfahren weiterbildet.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem heißen Füllprodukt vorgeschlagen, umfassend die Schritte des Bereitstellens einer Hauptkomponente an einem
Füllventil, des Eindosierens eines Dosageproduktes in das geschlossene Füllventil mittels eines Dosierventils und des Öffnens des Füllventils zum Befüllen des Behälters mit dem Dosageprodukt und der Hauptkomponente zur Herstellung des Füllprodukts im Behälter. Erfindungsgemäß wird die Hauptkomponente erhitzt am Füllventil bereitgestellt und das Dosierprodukt wird erhitzungsfrei in das Füllventil eindosiert.
Auf diese Weise werden die oben zur Vorrichtung beschriebenen Vorteile der Schonung des Dosageprodukts bei gleichzeitig zuverlässiger Sterilisierung des Füllprodukts und der
produktberührten Oberflächen des Behälters und des Behälterverschlusses erreicht.
Bevorzugt wird die Hauptkomponente auf eine Temperatur derart erhitzt, dass das aus dem ungeheizten Dosageprodukt und der erhitzten Hauptkomponente ausgemischte Füllprodukt eine vorgegebene Zieltemperatur, bevorzugt eine Sterilisationstemperatur, erreicht. In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die erhitzte Hauptkomponente durch ein Hauptkomponentenreservoir und/oder durch das Füllventil zirkuliert, bevorzugt in Produktionsunterbrechungen. Bevorzugt wird das Dosageprodukt gekühlt, um gekühltes Dosageprodukt am Dosierventil bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch ein Diagramm, aus welchem sich die Vorrichtung und das Verfahren ergibt, Figur 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, und
Figur 3 eine schematische Darstellung von Temperaturverläufen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden. In Figur 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters mit einem heißen Füllprodukt gezeigt. Entsprechend wird eine Hauptkomponente, welche in einem
Hauptkomponentenreservoir 2 aufgenommen ist, mittels einer Heizvorrichtung 3 temperiert. Hierzu wird die dem Hauptkomponentenreservoir 2 zugeführte Hauptkomponente über eine
Hauptkomponentenzuführung 20 zugeführt, welcher beispielsweise vorgelagerte
Behandlungsschritte, wie beispielsweise eine Entgasung und eine Reinigung der Hauptkomponente vorgeschaltet sind. Die Hauptkomponente ist bevorzugt Wasser.
Das Hauptkomponentenreservoir 2 kann in Form eines Tanks, beispielsweise eines
nebengestellten Tanks, der nicht mit einem Füllerkarussell rotiert, vorgesehen sein. Ein solcher beigestellter Tank ist in Figur 1 schematisch als Hauptkomponentenreservoir 2 gezeigt.
Das Hauptkomponentenreservoir 2 kann aber auch in Form einer entsprechenden Zuleitung für die Hauptkomponente, welche lediglich ein Zuleiten einer inline bereitgestellten Hauptkomponente ermöglichte, ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, dass das Hauptkomponentenreservoir 2 für die Heißabfüllung eine Pufferwirkung bereitstellt.
Die Hauptkomponente wird beispielsweise mittels der Hauptkomponentenzuführung 20 über die Heizvorrichtung 3 zugeführt und in der Heizvorrichtung 3 auf eine vorgegebene Temperatur gebracht. Die vorgegebene Temperatur kann mittels eines Temperatursensors 22 im
Hauptkomponentenreservoir 2 überprüft werden. Der Temperatursensor 22 kann damit zur Regelung der Heizvorrichtung 3 verwendet werden, um sicherzustellen, dass die im
Hauptkomponentenreservoir 2 aufgenommene Hauptkomponente bei einer vorgegebenen
Temperatur vorliegt.
Findet eine Minderabnahme der Hauptkomponente statt, beispielsweise weil die Produktion aufgrund einer Störung unterbrochen ist, kann die Verweildauer der Hauptkomponente im
Hauptkomponentenreservoir 2 zu lang sein, so dass die Hauptkomponente abkühlt. Um dem entgegen zu wirken kann mittels einer Zirkulationsvorrichtung, die in der Figur 1 eine
Heizkreislaufleitung 24 und eine Umwälzpumpe 26 umfasst, die im Hauptkomponentenreservoir 2 aufgenommene Hauptkomponente erneut durch die Heizvorrichtung 3 geleitet werden, um entsprechend die Temperatur der Hauptkomponente im Hauptkomponentenreservoir 2 bei der vorgegebenen Temperatur zu halten.
Die Hauptkomponente aus dem Hauptkomponentenreservoir wird einem Füllventil 4 zur Verfügung gestellt, so dass die heiße Hauptkomponente aus dem Hauptkomponentenreservoir 2 entsprechend am Füllventil 4 ansteht. Öffnet das Füllventil 4, beispielsweise durch das Herausheben eines Ventilkegels 40 aus einem Ventilsitz 42, so strömt die heiße Hauptkomponente aus dem
Hauptkomponentenreservoir 2 in den schematisch angedeuteten Behälter 100.
Die Zirkulationsvorrichtung kann weiterhin dazu eingerichtet sein, die erhitzte Hauptkomponente durch das Füllventil 4 zu zirkulieren, um entsprechend einer Abkühlung der Hauptkomponente in den Zuleitungen zum Füllventil 4 und des Füllventils 4 selbst entgegen zu wirken. Damit kann sicher gestellt werden, dass auch nach Produktionsunterbrechungen das in die zu befüllenden Behälter 100 einfließende Füllprodukt die vorgegebene Temperatur einhält, die benötigt wird, um eine Sterilisierung der produktberührten Oberflächen des Behälters 100 und seines Verschlusses zu erreichen. In einem Dosageproduktreservoir 5 wird Dosageprodukt vorgehalten und über ein Dosierventil 50 in das Füllventil 4 eindosiert. Die Eindosage des Dosageproduktes aus dem Dosageproduktreservoir 5 in das Füllventil 4 findet statt, solange das Füllventil 4 noch geschlossen ist. Die Eindosage des Dosageprodukts in das Füllventil 4 findet also beispielsweise statt, wenn der Ventilkegel 40 des Füllventils 4 noch in die Ventilaufnahme 42 abgesenkt ist.
Das Dosageproduktreservoir 5 liegt bevorzugt auf dem gleichen oder einem höheren Niveau, als das Hauptkomponentenreservoir 2, um entsprechend ein Ausfließen des Dosageprodukts sicher zu stellen.
Das Volumen, welches in das Füllventil 4 mittels des Dosierventils 50 eingebracht wird, kann beispielsweise über einen Durchflussmesser 28 ermittelt werden, welcher bei geschlossenem Füllventil 4 entsprechend einen Rückfluss der Hauptkomponente detektiert, welche genau dem über das Dosierventil 50 in das Füllventil 4 eingebrachten Dosageproduktvolumen entspricht.
Das Dosageprodukt aus dem Dosageproduktreservoir 5 wird zum Füllventil 4 heizungsfrei geführt. Entsprechend ist in der gesamten Dosageproduktzuführung und insbesondere in dem
Dosageproduktreservoir 5 genauso wie in der Dosageproduktzuleitung 52 keinerlei Heizvorrichtung vorgesehen.
Die Temperatur des Dosageproduktes in dem Dosageproduktreservoir 5 entspricht daher im Wesentlichen der Umgebungstemperatur um das Dosageproduktreservoir 5 herum. Diese
Temperatur des Dosageproduktes kann beispielsweise mittels eines Temperatursensors 54, welcher in der Dosageproduktleitung 52 angeordnet ist, ermittelt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Dosageprodukts vorgesehen, so dass das Dosageprodukt gekühlt am Dosierventil 50 anliegt. Auf diese Weise kann das Dosageprodukt so schonend wie möglich behandelt werden. Entsprechend kann zum Befüllen eines Behälters 100 zunächst kaltes Dosageprodukt
beziehungsweise untern periertes Dosageprodukt aus dem Dosageproduktreservoir 5 mittels des Dosierventils 50 in das Füllventil 4 eingebracht werden und dann wird heiße Hauptkomponente aus dem Hauptkomponentenreservoir 2 beim Öffnen des Füllventils 4 sowohl das im Füllventil 4 vorliegende Dosageprodukt als auch ein größeres Volumen an Hauptkomponente in den Behälter 100 spülen.
Im Behälter 100 findet ein Ausmischen des Dosageproduktes und der Hauptkomponente in einem vorgegebenen Verhältnis statt, um auf diese Weise das eigentlich gewünschte Füllprodukt herzustellen. Bei diesem Ausmischen findet ebenfalls ein Angleichen der Temperaturen der Hauptkomponente und des Dosageproduktes im Behälter statt.
Entsprechend hat das Füllprodukt, welches eine Mischung aus der Hauptkomponente und dem Dosageprodukt ist, nach dem Ausmischen entsprechend auch eine Mischtemperatur, welche sich aus der Temperatur und dem Volumen des Dosageproduktes und der Temperatur und dem Volumen der Hauptkomponente zusammensetzt.
Eine Sterilisierungsvorrichtung 6, welche sowohl die Temperatur des Dosageproduktes über den Temperatursensor 54 ermittelt, als auch die Volumina des Dosageproduktes und der
Hauptkomponente im Behälter 100 kennt, kann entsprechend die Temperatur der
Hauptkomponente im Hauptkomponentenreservoir 2 so einstellen, dass die im Behälter 100 erreichte Temperatur des Füllproduktes der gewünschten Temperatur entspricht. Die Sterilisationsvorrichtung 6 regelt entsprechend die Temperatur der Hauptkomponente im Hauptkomponentenreservoir 2 auf die auf diese Weise bestimmte Temperatur für die
Hauptkomponente, welche notwendig ist, um im Behälter schlussendlich die gewünschte
Mischtemperatur zu erreichen. In Figur 2 ist schematisch ein Diagramm gezeigt, aus welchem sich bei einer vorgegebenen
Zielmischtemperatur von 85°C des Füllprodukts im Behälter bei unterschiedlichen Temperaturen des Dosageproduktes, nämlich bei Temperaturen des Dosageproduktes von 15°C, 20°C, 30°C und 40°C die minimale Temperatur der Hauptkomponente im Hauptkomponentenreservoir 2 ergibt, wenn der volumenmäßige Dosageanteil des Dosageproduktes zur Hauptkomponente bekannt ist.
Beispielsweise ergibt sich bei einem Dosageanteil von 10% des Dosageproduktes am gesamten Füllprodukt bei einer Temperatur von 30°C des zugeführten Dosageproduktes entsprechend eine Mindesttemperatur der Hauptkomponente von in etwa 92°C. Entsprechend wäre beim Vorliegen dieser Vorgaben, nämlich 10% Dosageanteil eines 30°C-kalten Dosageproduktes bei einer Zielmischtemperatur von 85°C eine Temperatur der Hauptkomponente im
Hauptkomponentenreservoir 2 beziehungsweise anstehend am Füllventil 4 von 92°C notwendig. Die Sterilisationsvorrichtung 6 regelt entsprechend die Heizvorrichtung 3 derart aus, dass diese Temperatur von 92°C für die Hauptkomponente am Füllventil 4 erreicht wird.
Weiterhin ist zu erkennen, dass je nach Mischverhältnis und je nach Temperatur des
Dosageproduktes unterschiedliche Temperaturen der Hauptkomponente erforderlich sind. Es ist unmittelbar einleuchtend, dass es hierbei eine Maximaltemperatur für die Hauptkomponente gibt, die unter anderem auch von dem Druck im System abhängt. Da bei Heißabfüllverfahren jedoch üblicherweise keine hohen Drücke vorliegen, ist hier eine natürliche obere Grenze für die
Temperatur der Hauptkomponente beim Einfüllen in den Behälter gegeben.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Hauptkomponentenreservoir
20 Hauptkomponentenzuführung
22 Temperatursensor
24 Heizringleitung
26 Umwälzpumpe
28 Durchflussmesser
3 Heizvorrichtung
4 Füllventil
40 Füllventilkegel
42 Füllventilsitz
5 Dosageproduktreservoir
50 Dosierventil
52 Dosageproduktleitung
54 Temperatursensor
6 Sterilisierungsvorrichtung

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem heißen Füllprodukt,
umfassend ein Füllventil (4) zum Beeinflussen der Zufuhr des Füllproduktes in einen zu befüllenden Behälter (100), ein Hauptkomponentenreservoir (2) zum Bereitstellen einer Hauptkomponente am Füllventil (4), und ein Dosierventil (50) zum Eindosieren eines Dosageproduktes aus einem Dosageproduktreservoir (5) in das Füllventil (4), dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizvorrichtung (3) zum Erhitzen der Hauptkomponente vorgesehen ist, um die erhitzte Hauptkomponente am Füllventil (4) bereit zu stellen, wobei das Dosierprodukt dem Dosierventil (50) heizungsfrei zugeführt ist.
2. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine
Sterilisierungsvorrichtung (6) vorgesehen ist, mittels welcher die Heizleistung der Heizvorrichtung (3) so eingestellt wird, dass das im Behälter (100) aus der
Hauptkomponente und dem Dosageprodukt ausgemischte Füllprodukt eine vorgegebene Zieltemperatur erreicht.
3. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sterilisierungsvorrichtung (6) mit einem Temperatursensor (54) in einer
Dosageproduktzuführung (52) zum Zuführen des Dosageproduktes zum Dosierventil (50) kommuniziert und dazu eingerichtet ist, die Heizleistung der Heizvorrichtung (3) auf Grundlage der Temperatur des Dosageproduktes zu regeln.
4. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sterilisierungsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, die Heizleistung der Heizvorrichtung (3) auf Grundlage der Volumenverhältnisse aus Dosageprodukt und Hauptkomponente zu regeln.
5. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zirkulationsvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer die erhitzte Hauptkomponente durch das Hauptkomponentenreservoir (2) und/oder durch das Füllventil (4) zirkuliert wird, bevorzugt in Produktionsunterbrechungen.
Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Dosageprodukts vorgesehen ist, um gekühltes Dosageprodukt am Dosierventil (50) bereitzustellen.
Verfahren zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem heißen Füllprodukt, umfassend die Schritte des Bereitstellens einer Hauptkomponente an einem Füllventil (4), des
Eindosierens eines Dosageproduktes in das geschlossene Füllventil (4) mittels eines Dosierventils (50) und des Öffnens des Füllventils (4) zum Befüllen des Behälters (100) mit dem Dosageprodukt und der Hauptkomponente zur Herstellung des Füllprodukts im Behälter (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkomponente erhitzt am Füllventil (4) bereitgestellt wird und das Dosierprodukt erhitzungsfrei in das Füllventil (4) eindosiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptkomponente auf eine Temperatur derart erhitzt wird, dass das aus dem ungeheizten Dosageprodukt und der erhitzten Hauptkomponente ausgemischte Füllprodukt eine vorgegebene Zieltemperatur, bevorzugt eine Sterilisationstemperatur, erreicht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erhitzte Hauptkomponente durch ein Hauptkomponentenreservoir (2) und/oder durch das Füllventil (4) zirkuliert wird, bevorzugt in Produktionsunterbrechungen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosageprodukt gekühlt wird, um gekühltes Dosageprodukt am Dosierventil (50) bereitzustellen.
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