EP3808696B1 - Reinigungsvalidierung in einer vorrichtung zum abfüllen von behältern - Google Patents

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EP3808696B1
EP3808696B1 EP20202546.6A EP20202546A EP3808696B1 EP 3808696 B1 EP3808696 B1 EP 3808696B1 EP 20202546 A EP20202546 A EP 20202546A EP 3808696 B1 EP3808696 B1 EP 3808696B1
Authority
EP
European Patent Office
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filling
treatment
container
treatment chamber
pressure
Prior art date
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Active
Application number
EP20202546.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3808696A1 (de
EP3808696C0 (de
Inventor
Josef Knott
Holger Mueller
Florian HABERSETZER
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
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3808696A1 publication Critical patent/EP3808696A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3808696B1 publication Critical patent/EP3808696B1/de
Publication of EP3808696C0 publication Critical patent/EP3808696C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices
    • B67C3/002—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads
    • 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
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices

Definitions

  • the present invention relates to a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant, and to a method for cleaning and/or sterilizing such a device.
  • the container can be filled according to one in the DE 10 2014 104 873 A1
  • the further development described can be closed under excess pressure without first equalizing the pressure of the container interior with the external environment.
  • the container mouth is placed in a chamber for filling and closing, and the chamber is brought to the above-mentioned overpressure. Only after the container has been closed is the chamber relieved to atmospheric pressure in order to be able to remove the container.
  • the pressure level in the chamber surrounding the container mouth is detected and recorded using a pressure sensor.
  • the system and method for sudden filling do not require a flow meter at the individual filling stations, as the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
  • the SIP process is subsumed here under the CIP process, i.e. the CIP process includes cleaning and/or sterilization.
  • the surfaces of the filling system that come into contact with the filling product can be thermally sterilized using superheated steam.
  • the filling valves are subjected to superheated steam and are thus brought to the sterilization temperature.
  • the resulting temperature of the filling valves is maintained and monitored over a certain period of time in order to achieve a specified sterilization effect, as can be seen, for example DE 10 2010 031 873 A1 or the DE 10 2013 113 621 A1 is known.
  • thermocouple which is usually integrated in the filling valve or arranged on the orifice.
  • thermocouple is usually integrated in the filling valve or arranged on the orifice.
  • thermocouple is usually integrated in the filling valve or arranged on the orifice.
  • the filling/closing system described at the beginning requires comparatively few sensors to monitor the filling process;
  • flow meters can be dispensed with because the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
  • Validation of the cleaning or sterilization is therefore not easily possible by detecting and recording the volume flow of the cleaning or sterilization medium using flow meters.
  • the DE 10 2017 210 949 A1 describes a method for checking the tightness of a filling-closing unit for containers.
  • the EP 3 031 474 A1 describes a filling valve for a filler for filling a container with a filling product, with all the technical features of the preamble of claim 1.
  • the device according to the invention also referred to herein as a “filling device”, is used to fill a container with a filling product.
  • the device is particularly preferably used in a beverage bottling plant for bottling beverages - such as water, carbonated or non-carbonated, soft drinks, beer or mixed drinks.
  • the filling device has at least one filling station with a filling element for introducing the filling product into the container to be filled and a treatment device for treating components of the device that come into contact with the filling product by means of a treatment medium.
  • a filling element for introducing the filling product into the container to be filled
  • a treatment device for treating components of the device that come into contact with the filling product by means of a treatment medium.
  • components of the filling element such as the filling valve, product line, gas lines, gas valves and the like, are treated here.
  • the treatment device is primarily used to clean and/or sterilize product-carrying/product-carrying components of the device.
  • the device has at least one pressure determining device for detecting pressures of the treatment medium at one or more points of the device.
  • the pressure of the treatment medium is thus determined at one or more points of the fluid-carrying components of the device, i.e. in lines, chambers, valves, etc.
  • detecting pressures includes a direct measurement of the pressures in common physical units as well as the determination or derivation of alternative parameters that can be used as an alternative measure of the pressure.
  • the terms "pressure”, “pressures” etc. also include not only absolute pressure values, but also pressure changes and in particular equivalent physical quantities, which are not necessarily measured in typical units of pressure, but are a measure of the pressure.
  • the pressure determination device can comprise a pressure sensor, pressure transducer or the like, but it can also implement a device for indirectly determining the pressure, for example by evaluating other physical variables. Examples of such indirect pressure determination are presented in detail based on the description of preferred embodiments.
  • the device further has an evaluation device which is set up to receive the pressures detected by the pressure determination device during the treatment of the device (this can be done wirelessly or by wire) and to determine from this whether the device has been adequately treated.
  • the evaluation device monitors and/or verifies the treatment based on the determined pressures of the treatment medium.
  • the success of the treatment can be verified even without the use of flow meters. No additional measuring equipment is necessary.
  • the pressure can be determined directly via pressure sensors or pressure transducers or indirectly, for example through synergistic use of the filling device equipment. The verification or monitoring is therefore carried out in a particularly simple, self-sufficient and reliable manner in terms of construction and procedural technology.
  • At least two pressure determination devices are provided for detecting pressures of the treatment medium at at least two different points of the device, the evaluation device in this case being set up to receive the pressures detected by the pressure determination devices during the treatment of the device and from a comparison thereof to determine whether the device has been adequately treated.
  • the comparison can be done by forming differences. In this way, the pressure drop between two points of the device can be used to identify irregularities, such as insufficient flow through sections of the device.
  • the device preferably has a product vessel in fluid connection with the filling element, wherein the at least one pressure determining device is set up to detect pressures of the treatment medium in the product vessel and/or in the filling element or a treatment chamber surrounding the filling element.
  • Pressure transducers or equivalent devices are usually installed in the product vessel and/or in the filling element or a treatment chamber surrounding the filling element anyway for the regular operation of the filling device, which can then be used synergistically for the treatment operation, thereby further simplifying the device in terms of mechanical engineering and further increasing its reliability becomes.
  • the structure and nature of a preferably provided treatment chamber are explained in detail below.
  • one of the pressure determining devices is set up to detect pressures in the product vessel and another of the pressure determining devices is set up to detect pressures of the treatment medium in the filling element or in a treatment chamber surrounding the filling element.
  • the monitoring or verification of the treatment is possible in a particularly efficient way from a mechanical engineering point of view if pressures in the product vessel and in filling elements or any treatment chambers of the filling stations are used for this purpose. For example, if the pressure drop between the product vessel and the filling element or the treatment chamber is too high when the filling valve is open, it can be concluded that the flow is too low or no flow and thus an insufficient treatment effect. This observation can in turn be used for early detection of a possible later failure.
  • the filling station preferably has a treatment chamber for sealingly receiving the container to be filled, completely or in sections. Furthermore, a component which seals the treatment chamber and can be moved relative to the treatment chamber by means of a drive and projects into the treatment chamber is preferably provided, in which case the at least one pressure determining device or one of the Pressure determination devices are set up to detect pressures of the treatment medium in the treatment chamber.
  • the treatment verification set out herein is particularly suitable for filling devices that are set up for sudden filling of containers or for “overpressure filling”.
  • the container or at least the container mouth is introduced into the said treatment chamber for filling and possible closing, whereby the pressure in the treatment chamber can be regulated.
  • the device is set up for filling and closing the container, in this case also referred to herein as a "filler/sealer", with each filling station in this case preferably comprising: a treatment chamber which is set up to at least partially fill the container, preferably a mouth section of the container, and which can be sealed from the external environment; the filling element, which is set up in the treatment chamber for evacuating the container and introducing the filling product into the evacuated container, the filling product preferably being under excess pressure; and a closure member having a closure head configured to receive a closure and to close the container with the closure in the treatment chamber and without prior relief to ambient pressure.
  • the capper head is preferably movable between a retracted position, also referred to as a "sealing position", and an advanced capping position in which the capper head projects into the treatment chamber.
  • evacuation does not necessarily imply the attempt to bring the negative pressure in the container as close as possible to a perfect vacuum. Rather, evacuation can serve to build up a specific negative pressure.
  • negative pressure and overpressure are initially to be understood relative to each other.
  • the excess pressure of the filling product under which filling takes place can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • a negative pressure can also be a pressure that is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure relative to the environment, in which case an atmosphere is then preferably provided in the container, which then corresponds to a defined amount of carbon dioxide.
  • the gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
  • the container Before introducing the filling product, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
  • the excess pressure is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
  • the container is evacuated in such a way that when it is filled with the filling product, essentially no gas is displaced by the filling product and accordingly no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, when filling, only a flow of filling product directed into the container occurs, but no opposing flow of fluid.
  • the negative pressure in the container which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar.
  • the excess pressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably by 1 to 5 bar above the respective negative pressure, for example at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar.
  • the container is filled suddenly and closed in a timely and spatially integrated and therefore extremely hygienic manner.
  • the filling element preferably has a mouth section, the filling in this case being carried out in such a way that the mouth section for filling the container is brought into sealing fluid communication with it in the treatment chamber, the treatment chamber is sealed from the external environment and is brought to an overpressure, and the mouth section is released from the container after the filling process has ended, whereby the excess pressure of the treatment chamber acts on the filling product in the container.
  • the container is filled suddenly, while at the same time foaming over after filling, in particular after the filling element has been removed from the container mouth, is prevented.
  • the verification of the cleaning and/or sterilization of the filling elements set out here is particularly suitable for fillers/sealers, in particular for sudden filling, since the complex structure of the filling stations, including the filling element and seamer, makes conventional monitoring using flow meters difficult. According to the pressure-based verification of the treatment, there is no need to resort to flow measurement of the treatment medium.
  • the pressure determination device is set up to determine a pressure of the treatment medium present in the treatment chamber by determining a manipulated variable of the drive of the movable component, wherein the drive preferably comprises an electric linear motor and the manipulated variable corresponds to a current intensity and/or voltage supplied to the drive.
  • the drive can, for example, comprise a pressure cylinder, preferably a pneumatic cylinder or a hydraulic cylinder, whereby the manipulated variable evaluated to determine the pressure in the treatment chamber corresponds to a signal pressure supplied to the pressure cylinder.
  • the pressure present in the treatment chamber can be determined without a pressure sensor having to be provided in the treatment chamber, which would otherwise mean an additional built-in part that would have to be electrically supplied, read out and placed.
  • the pressure sensor would still have to be hygienic so that it cannot cause contamination of the filling product.
  • the drive is used here synergistically to determine the pressure in the treatment chamber.
  • the manipulated variable is preferably proportional to a holding force of the drive for holding the component in a predetermined position. This is particularly the case when the component and its drive are in principle freely movable due to the pressure in the treatment chamber and the drive must accordingly apply a holding force to maintain the position of the component. This holding force is expressed accordingly by the manipulated variable to be applied.
  • the movable component preferably comprises the filling element, which is particularly preferably set up for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container.
  • the movable component comprises a closure member for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber.
  • the equipment of the filling device can be used synergistically to determine the pressure in the treatment chamber.
  • any movable centering bell comprising a container receiving opening in the treatment chamber for sealingly receiving the container, and/or a lifting device for lifting and/or pressing the container against a container receiving opening in the treatment chamber can also be used for this purpose.
  • the above-mentioned object is further achieved by a method for treating, preferably cleaning and/or sterilizing, a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage bottling plant.
  • the method comprises: treating components of the device that come into contact with the filling product, comprising treating a filling element of at least one filling station to initiate the Filling product into the container to be filled by applying a treatment medium to it; detecting pressures of the treatment medium at one or more locations on the device during treatment; and determining whether there is sufficient treatment of the device from the detected pressures.
  • pressures are recorded at at least two different points of the device during the treatment, in which case a comparison of the same determines whether the device has been adequately treated.
  • a volume flow of the treatment medium is provided for the treatment via a product vessel, the filling element and a product line bringing these into fluid connection, in which case, during the treatment, pressures of the treatment medium in the product vessel and pressures of the treatment medium in the filling element and / or are detected in a treatment chamber surrounding the filling element and a comparison thereof is used to determine whether the device has been adequately treated.
  • the pressure drop between the product vessel and the treatment chamber exceeds a threshold value when the filling valve is open, an insufficient treatment effect is concluded.
  • the amount of pressure drop can be used for the comparison.
  • the filling station preferably has a treatment chamber for sealingly receiving the container to be filled and a component which seals the treatment chamber and can be moved relative to the treatment chamber by means of a drive, in which case pressures of the treatment medium in the treatment chamber are recorded during the treatment and taking this into account, it is determined whether the device has been adequately treated.
  • a pressure present in the treatment chamber is preferably determined by determining a manipulated variable of the drive, the drive preferably comprises an electric linear motor and the manipulated variable corresponds to a current and/or voltage supplied to the drive.
  • the movable component preferably comprises the filling element, particularly preferably for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container, and / or a closing element for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber.
  • the closure member can be moved between a sealing position, i.e. a retracted position, and a feed position. In the advance position, the closure member projects into the treatment chamber.
  • the feed position corresponds to the position in which the closing element applies the closure to the container during regular operation.
  • various states of the filling station that influence the pressures of the treatment medium are passed through, the pressure changes being used to determine whether the device has been adequately treated.
  • the states of the filling station passed through can include one or more of the following: a basic state in which a filling valve of the filling element is open, the closing element is in the sealing position and a return line for removing the treatment medium from the treatment chamber is open; a cap advance state in which the filling valve of the filling member is opened, the closing member is in the sealing position and the return line is completely or partially closed by a CIP cap; a capper advance state in which the fill valve is closed and the filler is retracted and the capper is in the advance position; and a filler advance state in which the filling valve is closed and the filling member is retracted into the treatment chamber and the closing member is in the sealing position.
  • the device preferably comprises a rotary carousel with several filling stations, the pressures being determined via different angular positions of the rotary carousel. In this way, states of the filling stations that occur during regular operation can be applied to the treatment operation and used to verify pressure changes.
  • the treatment medium preferably comprises water and/or alkali, such as caustic soda, and/or acid, such as nitric acid and/or peracetic acid, and/or a disinfectant.
  • alkali such as caustic soda
  • acid such as nitric acid and/or peracetic acid
  • a disinfectant such as ethanol
  • no volume flows are used to determine whether the device has been adequately treated.
  • no flow measuring devices need to be installed to monitor and/or verify the treatment.
  • a device for filling and closing containers also referred to herein as a "filler/sealer”, according to one embodiment is shown in detail in the Figure 1 shown.
  • the device also falls under the terms “filling device” or “device for filling a container with a filling product”.
  • the container to be filled and closed is not shown in the figures.
  • the filler/sealer has a filling element 20 which is in the Figure 1 shown process stage protrudes into a treatment chamber 10.
  • the filling element 20 has, accommodated in a filling element housing 21: a filling product line 22; a filling valve 23 disposed at the lower, ie downstream, end of the filling product line 22; a gas pipe 24; and a gas valve 25 arranged at the lower end of the gas pipe 24.
  • the container can be flushed and/or prestressed with a gas, such as inert gas, nitrogen and/or carbon dioxide, via the gas line 24 and the gas valve 25. Furthermore, the container interior can be adjusted to a desired pressure, in particular evacuated.
  • a gas such as inert gas, nitrogen and/or carbon dioxide
  • the container interior can be adjusted to a desired pressure, in particular evacuated.
  • the gas line 24 may be a multi-channel construction, for example through a tube-in-tube construction, may include multiple gas lines to provide the supply of one or more gases into the container and/or the discharge of gas from the container physically separate if necessary.
  • the gas valve 25 includes, for example, a gas poppet and a gas valve seat configured to regulate gas flow.
  • the gas valve cone can be switched via an actuator, not shown.
  • the filling product line 22 is preferably designed as a ring line, which extends at least in sections essentially concentrically to the gas line 24.
  • the filling valve 23 includes, for example, a filling valve cone and a filling valve seat, which are designed to regulate the flow of the filling product, or to open or close it.
  • the filling valve 23 is set up to enable the filling product flow to be completely shut off. In the simplest case, the filling valve 23 has two positions, one open and one completely closed. For this purpose, the filling valve 23 can be switched via an actuator, not shown.
  • the gas valve 25 and the filling valve 23 are actuated via actuators that are not described in more detail. It should be noted that the gas valve 25 and filling valve 23 can be operatively connected to one another, so that, for example, an actuator can be set up for shared use in order to simplify the structure of the filling element 20 and increase reliability.
  • the filling element 20 has a mouth section 26 at the outlet end of the media, which is set up so that the container mouth can be brought sealingly against the mouth section 26.
  • the mouth section 26 preferably has a centering bell with a suitably shaped pressure rubber or a metallic pressure surface.
  • the centering of the container and thus the container mouth can alternatively be carried out by a seal which accommodates the container mouth in the treatment chamber 10, in which the filling element 20 is also located.
  • the container is centered by placing the seal on the outer surface of the container, preferably a shoulder area.
  • the filling element 20 can have one or more metering valves 27, 28, which open into a metering space 22a, whereby a rapid change of type can be achieved, essentially without changeover time.
  • the dosing valves 27, 28 are preferred versions or designs of dosing supply lines.
  • the dosing valves 27, 28 can optionally be dispensed with, so that, for example, only corresponding ones Dosing lines or channels open into the dosing chamber 22a.
  • the metering space 22a can be a section or a suitably shaped part of the filling product line 22.
  • one or more dosing components for example syrup, pulp, flavors, etc.
  • a main component for example water or beer
  • metering valves 27, 28 are present, these and their supply lines are preferably also flushed with treatment medium in the treatment operation described below.
  • the filling element 20 is at least partially movable, so that the in the Figure 1 shown arm-like section of the filling element 20 can be moved into the treatment chamber 10 and either withdrawn therein or partially or even completely removed therefrom. This makes it possible to press the container mouth for the filling process onto the mouth section 26 of the filling element 20 and then, after the filling process has ended, to retract the filling element 20 to such an extent that the container can be closed in the treatment chamber 10.
  • Sealants such as inflatable seals
  • the treatment chamber pressure after completion of the filling process can be greater than the pressure of the external environment, whereby the penetration of contaminants into the treatment chamber 10 can be virtually ruled out.
  • the treatment chamber 10 can be located in or form a clean room.
  • the filler/sealer also has a closing member 30 for closing the container. Since, in addition to the filling element 20, further components, such as the treatment chamber 10 and the closing element 30, can be provided spatially integrated as a structural unit on a rotary carousel (not shown in the figures), the filling station in this case is implemented by this structural unit.
  • the closing member 30 has a closing head 31 which projects into the treatment chamber 10 and can be moved essentially vertically in the present exemplary embodiment. Like the filling element 20, the closing element 30 is sealed towards the wall of the treatment chamber 10 in order to avoid contamination or uncontrolled impairment of the atmosphere inside the treatment chamber 10 by external influences.
  • the closing member 30 is designed and set up to receive and hold a closure V on the closing head 31.
  • the sealing head 31 can have a magnet, whereby a closure V, in particular if it is a metal crown cap, can be centered and placed on the container mouth to close the container in a structurally simple manner.
  • the closure V can be grasped, held and applied to the container mouth by suitable gripping or clamping means, so that the concept presented here can also be used in particular for plastic closures, twist closures, etc.
  • the closure head 31 is designed to be movable in the up/down direction, which is arranged essentially coaxially with the container mouth in order to be able to reliably apply the closure V to the container.
  • a closure V can be introduced into the treatment chamber 10 in one step at the beginning of the cycle, for example from a sorting unit and a feed trough.
  • the treatment chamber 10 can be part of the closure member 30 and can carry out a relative movement to the closure feed, such as the feed channel or a transfer arm, with the closure head 31 picking and holding a closure V from the closure feed.
  • the container can also be closed elsewhere. However, particularly in the case of filling products containing carbon dioxide, the closing preferably takes place immediately after filling and in the treatment chamber 10 under excess pressure, as explained below.
  • the treatment chamber 10 To fill the container, it is raised, for example, relative to the treatment chamber 10, for example by means of an in Figure 1 lifting device, not shown, which has a plate-shaped support that moves against the container from below and lifts it.
  • the treatment chamber 10 can be lowered and moved onto the container mouth.
  • the lifting device can be used to stabilize the container during filling and closing.
  • a combination of both approaches ie lowering the treatment chamber 10 and lifting the container by the lifting device, is also possible.
  • the container mouth is now introduced into the treatment chamber 10, and the treatment chamber 10 is sealed from the external environment.
  • the container mouth is pressed sealingly against the mouth section 26 of the filling element 20 which is extended into the filling position.
  • the mouth section 26 of the filling element 20 thus marks the end position of the container stroke and/or the lowering of the treatment chamber 10.
  • the closing head 31 picks up the closure V and moves into the treatment chamber 10.
  • the treatment chamber 10 can be sealed from the environment and from the container or its mouth area by suitable means, such as inflatable seals. If the closing head 31 is in the retracted position and the treatment chamber 10 is sealed on the closing member 30, this state is also referred to herein as the “sealing position” of the closing member 30.
  • gas is preferably supplied into the treatment chamber 10.
  • gas is preferably supplied into the treatment chamber 10.
  • the treatment chamber 10 is sealed on all sides, whereby a suitable internal pressure can be built up in the treatment chamber 10.
  • this preferably corresponds to the filling pressure or saturation pressure of the carbon dioxide or is above it, which effectively prevents foaming or over-foaming of the filling product after the filling process has ended.
  • the gas supply for the treatment chamber 10 can be provided by means of a treatment chamber valve, in which Figure 1 not shown.
  • the gas supply can be at least partially integrated in the filling element 20.
  • the filling element 20 points according to the exemplary embodiment of Figure 1 a treatment chamber gas line 29.
  • the treatment chamber gas line 29, in particular its outlet into the treatment chamber 10 can be set up so that the emerging gas jet hits the underside of the closure V when the filling element 20 is in the filling position. In this way, the closure V is cleaned at the same time during the filling process.
  • Carbon dioxide is preferably used as the gas, but another medium, such as sterile air, can also be used.
  • the filling element 20 is retracted and the sealing head 31 continues its downward movement until the container mouth is closed when it is reached.
  • negative pressure and “overpressure” are initially to be understood relative to each other.
  • the overpressure P high generated in step iii) can correspond to atmospheric pressure, but is preferably above it.
  • a negative pressure can also be a pressure that is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure compared to the environment, in which case an atmosphere is then preferably provided in the container, which then has a defined amount of corresponds to carbon dioxide.
  • the gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
  • the container Before introducing the filling product, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
  • the excess pressure P high is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
  • the container is evacuated in such a way that when it is filled with the filling product, essentially no gas is displaced by the filling product and accordingly no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, when filling, only a flow of filling product directed into the container occurs, but no opposing flow of fluid, which means that filling can be further accelerated.
  • the negative pressure in the container which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar.
  • the excess pressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably by 1 to 5 bar above the respective negative pressure, for example at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar.
  • a CIP treatment operation in particular the validation of one, is described in detail below with reference to the Figures 2A to 2D , which show a schematic representation of a filling device 1 in different states of CIP treatment, described.
  • the filling device 1 is used to fill a container with a filling product in a filling product filling system, preferably a beverage filling system.
  • the filling device 1 is preferably designed in a rotary design and has a rotatable rotary carousel, which is equipped in the usual way with several filling stations, each of which has a filler/sealer, for example according to the embodiment of Figure 1 exhibit.
  • the filling elements 20 are each connected via the filling product line 22 to a product vessel 40, which in regular operation acts as a filling product reservoir and in the cleaning and/or sterilization operation, collectively referred to herein as “treatment operation”, as a reservoir for treatment medium, for example in the form of a cleaning and/or or sterilization medium.
  • treatment medium For example, water, alkalis, acids (such as caustic soda, nitric acid, peracetic acid, etc.), disinfectants, alcohols or the like come into consideration.
  • a boiler pressure determination device 41 is installed on the product boiler 40 and is set up to determine the pressure in the product boiler 40.
  • the vessel pressure determination device 41 comprises a pressure sensor, but it can also be another device that is capable of directly or indirectly determining the pressure in the product vessel 40, for example by evaluating other physical variables, as described below Treatment chamber pressure is shown.
  • a chamber pressure determination device 11 is installed on the treatment chamber 10 and is set up to determine the pressure in the treatment chamber 10.
  • the chamber pressure determination device 41 comprises a pressure sensor, but it can also be another device that is capable of directly or indirectly determining the pressure in the treatment chamber 10.
  • the chamber pressure determination device 11 can thus be set up and designed to determine the pressure present in the treatment chamber 10 by determining the manipulated variable of a drive 32 of the closure element 30, since the closure element 30 covers the treatment chamber 10 in addition to any CIP cap 42 which is on the container side Closing the treatment chamber 10 or a return line 43 is set up, seals from above and can be moved back and forth between a sealing and closing position during treatment, as set out above in relation to the process of closing a container.
  • This functionality which initially relates to regular operation, can now be used synergistically to determine the pressure in the treatment chamber 10.
  • the closing element 30 is viewed as a piston on which the pressure present in the treatment chamber 10 acts.
  • the manipulated variable is therefore proportional to a holding force of the drive 32 for holding the closure member 30 in a predetermined position.
  • the drive 32 of the closing element 30 is controlled so that the closing element 30 is held in a predetermined position.
  • a change in pressure in the treatment chamber 10 acts directly on an end face of the closure member 30. Therefore, based on the pressure change inside the treatment chamber 10, there is a resulting force on the closure member 30.
  • a corresponding holding force must be applied the drive 32 are provided.
  • the manipulated variable therefore corresponds to a current intensity and/or voltage supplied to the drive 32.
  • the ones to comply with the The change in current required at a predetermined position is proportional to a change in pressure in the sealed treatment chamber 10.
  • the determined manipulated variable can be compared, for example, with values from a lookup table.
  • the pressure can be determined from the result of a predetermined function depending on the manipulated variable determined.
  • another algorithm or artificial intelligence can also be used to determine the pressure in the treatment chamber 10.
  • the chamber pressure determination device 11 can determine the pressure in the treatment chamber 10 even without a pressure sensor.
  • the movable filling element 30, its drive 32 and any electronic control device take on the function of a pressure sensor.
  • the pressure in the treatment chamber 10 can alternatively or additionally also be measured by a pressure sensor in the treatment chamber 10, in the mouth area of the filling element 20 or at another suitable location.
  • the chamber pressure determination device 11 and the boiler pressure determination device 41 as well as any other sensors or electronic devices, such as the drive 32 or an ammeter connected to it, are communicatively connected to an evaluation device 44, which is an electronic device for monitoring and / or controlling the treatment process.
  • Data transmission can be wireless or wired.
  • the treatment medium runs from the product boiler 40 via the filling product line 22 to the filling element 20.
  • the gas line 24 and the treatment chamber 10 are also flushed or supplied with the treatment medium.
  • the treatment medium is transported away via the return line 43, to which, for example, a negative pressure is applied.
  • the removed treatment medium can be disposed of or processed for full or partial reuse.
  • pressures at different points in the filling device 1 are determined and evaluated. Particular preference is given to using the pressures in the product vessel 40 and in the treatment chamber 10, which can be measured or otherwise determined as explained above.
  • the pressure in the product vessel 40 can be compared with the pressure in the treatment chamber 10.
  • different pressure states can be recorded and evaluated.
  • these pressure conditions can be recorded and evaluated depending on the angle by rotating the rotary carousel during treatment and recurrently switching all or some of the inlet and outlet valves.
  • the system sections of the filling device 1 to be treated are filled with treatment medium and flushed through, so that the treatment medium runs or flows in a treatment circuit.
  • a volume flow of the treatment medium is provided via the product lines 22, the product vessel 40, the filling elements 20, any gas lines 23 and gas valves 24 and the return line 43.
  • the pressure determination and evaluation can take place at the time of the pressure change via the different angles of the carousel.
  • a threshold value, a characteristic curve or the like for comparison with the pressure conditions determined during the treatment can be used when the system is functioning (for example depending on the opening cross section and different for vacuum and CO2 paths) from the evaluation device 44 can be used.
  • the success of the treatment can be verified even without the use of flow meters. This is possible in a particularly efficient way from a mechanical engineering point of view if the pressures in the product vessel 40 and in the treatment chambers 10 of the filling stations are used for this purpose. No additional measuring equipment is necessary.
  • the pressure can be determined directly via pressure sensors or pressure transducers or indirectly through synergistic use of the equipment of the filling device 1, for example by evaluating the current consumption of the drive 32 of the closing element 30.

Landscapes

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

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, sowie ein Verfahren zum Reinigen und/oder Sterilisieren einer solchen Vorrichtung.
    • Stand der Technik
  • Unter den verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in Getränkeabfüllanlagen ist eine Technologie zum schlagartigen Befüllen von Behältern bekannt, die beispielsweise in der DE 10 2014 104 872 A1 und DE 10 2014 104 873 A1 beschrieben ist. Hierbei werden das Füllprodukt unter einem Überdruck bereitgestellt, der zu befüllende Behälter evakuiert und das unter Überdruck stehende Füllprodukt in den unter Unterdruck stehenden Behälter eingeleitet. Aufgrund der so hergestellten Druckdifferenz erfolgt das Einleiten des Füllprodukts schlagartig.
  • Um die Beruhigungszeit des Füllprodukts nach der Befüllung im Behälter zu verkürzen und ein Aufschäumen sowie Überschäumen des Füllprodukts zu verhindern, kann der Behälter gemäß einer in der DE 10 2014 104 873 A1 beschriebenen Weiterentwicklung unter Überdruck verschlossen werden, ohne dass zuvor ein Druckausgleich des Behälterinnenraums mit der äußeren Umgebung stattfindet. Zu diesem Zweck wird die Behältermündung für das Befüllen und Verschließen in eine Kammer eingebracht, und die Kammer wird auf den genannten Überdruck gebracht. Erst nach dem Verschließen des Behälters wird die Kammer auf Atmosphärendruck entlastet, um den Behälter entfernen zu können.
  • Das Druckniveau in der die Behältermündung umschließenden Kammer wird dabei mit einem Drucksensor detektiert und aufgezeichnet. Das System und Verfahren zum schlagartigen Befüllen kommen ohne Durchflussmesser an den einzelnen Füllstationen aus, da die Befüllung durch das Vakuum-Druckniveau im evakuierten Behälter und den Fülldruck regelbar ist.
  • Die maschinenbauliche Vereinfachung, die sich aus dem Verzicht von Durchflussmessern ergibt, zieht jedoch eine technische Schwierigkeit bei der Reinigungsvalidierung der Füllvorrichtung nach sich.
  • So sind verschiedene Verfahren zur Reinigung und Sterilisierung von Füllvorrichtungen bekannt. Darunter haben sich beispielsweise das sogenannte CIP-Verfahren ("Cleaning-In-Place") und SIP-Verfahren ("Sterilization-In-Place") etabliert, bei denen auf eine Demontage der vom Füllprodukt bzw. den Zwischenprodukten und Hilfsstoffen berührten Komponenten und Flächen im Wesentlichen verzichtet werden kann. Beispielsweise müssen die Füllorgane für die Reinigung bzw. Sterilisation nicht ausgebaut werden, sondern sie werden im eingebauten Zustand mit einem Reinigungsmedium oder Sterilisierungsmedium durchspült bzw. bedämpft.
  • Das SIP-Verfahren sei hierin der sprachlichen Einfachheit halber unter das CIP-Verfahren subsumiert, d.h. das CIP-Verfahren umfasst eine Reinigung und/oder Sterilisation.
  • Die mit dem Füllprodukt in Berührung kommenden Oberflächen des Füllsystems können mittels Heißdampf thermisch sterilisiert werden. Dabei werden die Füllventile mit Heißdampf beaufschlagt und auf diese Weise auf die Sterilisierungstemperatur gebracht. Die daraus resultierende Temperatur der Füllventile wird über eine bestimmte Zeit aufrechterhalten und überwacht, um eine vorgegebene Sterilisationswirkung zu erzielen, wie es beispielsweise aus der DE 10 2010 031 873 A1 oder der DE 10 2013 113 621 A1 bekannt ist.
  • Eine Möglichkeit der Temperaturüberwachung besteht nach dem Stand der Technik darin, jedes einzelne Füllventil mit einem Thermoelement zu überwachen, welches in der Regel in dem Füllventil integriert oder an der Blende angeordnet ist. Dies erfordert jedoch ein Thermoelement pro Füllventil bzw. pro Blende sowie eine entsprechend aufwendige Verdrahtung, welche bei Rundläufermaschinen im drehenden Teil verbaut ist. Eine alternative Temperaturüberwachung der Füllventile während der Sterilisation mittels eines berührungslosen Temperatursensors ist aus der WO 2018/104551 A1 bekannt.
  • Ferner ist aus konventionellen Füllsystemen bekannt, die CIP-Reinigung mit Hilfe der zur Befüllung der Behälter genutzten Durchflussmesser zu validieren. Wird während der Reinigung am zu validierenden Füllventil ein eingestellter Durchfluss-Schwellwert überschritten, so wird die Reinigung als erfolgreich angesehen.
  • Das eingangs beschriebene Füll-/Verschließsystem benötigt jedoch vergleichsweise wenige Sensoren zur Überwachung des Füllprozesses; insbesondere kann auf Durchflussmesser verzichtet werden, da die Befüllung durch das Vakuum-Druckniveau im evakuierten Behälter und den Fülldruck regelbar ist.
  • Eine Validierung der Reinigung bzw. Sterilisation ist hierbei somit nicht ohne weiteres über eine Detektion und Aufzeichnung des Volumenstroms des Reinigungs- bzw. Sterilisationsmediums mittels Durchflussmessern möglich.
  • Die DE 10 2017 210 949 A1 beschreibt ein Verfahren zur Dichtheitskontrolle einer Füll-Verschließ-Einheit für Behälter. Die EP 3 031 474 A1 beschreibt ein Füllventil für einen Füller zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, mit allen technischen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
    • Darstellung der Erfindung
  • Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Validierung des Reinigungs- und/oder Sterilisationsprozesses einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, weiter zu verbessern, insbesondere baulich und/oder verfahrenstechnisch zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, hierin auch als "Füllvorrichtung" bezeichnet, dient zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt. Die Vorrichtung kommt besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zum Abfüllen von Getränken - wie beispielsweise Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränken - zur Anwendung.
  • Wenn Bezeichnungen wie "Behälter", "Verschluss", "Füllorgan", "Füllventil" und andere hierin im Singular verwendet werden, geschieht dies in erster Linie der sprachlichen Einfachheit halber. Der Plural ist mitumfasst, sofern dieser nicht ausdrücklich oder technisch ausgeschlossen ist.
  • Die Füllvorrichtung weist zumindest eine Füllstation mit einem Füllorgan zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter sowie eine Behandlungsvorrichtung zum Behandeln von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung mittels eines Behandlungsmediums auf. Insbesondere findet hierbei eine Behandlung von Komponenten des Füllorgans, wie beispielsweise Füllventil, Produktleitung, Gasleitungen, Gasventile und dergleichen, statt. Die Behandlungsvorrichtung dient in erster Linie der Reinigung und/oder Sterilisation von produkttragenden/produktführenden Komponenten der Vorrichtung.
  • Entsprechend wird hierin zwischen einem "regulären Betrieb" der Vorrichtung, in dem eine Abfüllung der Behälter stattfindet, und einem "Behandlungsbetrieb", in dem die Behandlung (Reinigung und/oder Sterilisation) stattfindet, unterschieden.
  • Die Vorrichtung weist gemäß der Erfindung zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung auf. Der Druck des Behandlungsmediums wird somit an einer oder mehreren Stellen der fluidführenden Komponenten der Vorrichtung, d.h. in Leitungen, Kammern, Ventilen usw., ermittelt.
  • Mit der Formulierung "Erfassen von Drücken" sind eine direkte Messung der Drücke in üblichen physikalischen Einheiten ebenso wie die Ermittlung oder Ableitung alternativer Parameter umfasst, die als ein alternatives Maß für den Druck herangezogen werden können. Die Bezeichnungen "Druck", "Drücke" usw. umfassen ferner nicht nur absolute Druckwerte, sondern ebenso Druckänderungen und insbesondere äquivalente physikalische Größen, die zwar nicht unbedingt in typischen Einheiten des Drucks gemessen werden, jedoch ein Maß für den Druck sind. In anderen Worten, die Druckbestimmungseinrichtung kann einen Drucksensor, Druckaufnehmer oder dergleichen umfassen, sie kann jedoch auch eine Einrichtung zur indirekten Bestimmung des Drucks implementieren, beispielsweise durch Auswertung anderer physikalischer Größen. Beispiele einer solchen indirekten Druckermittlung werden anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Detail dargelegt.
  • Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner eine Auswerteeinrichtung auf, die eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung die von der Druckbestimmungseinrichtung erfassten Drücke zu empfangen (dies kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen) und daraus zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt. In anderen Worten, die Auswerteeinrichtung nimmt eine Überwachung und/oder Verifikation der Behandlung anhand der ermittelten Drücke des Behandlungsmediums vor.
  • Durch die Auswertung von Drücken des Behandlungsmediums in der Füllvorrichtung während des Behandlungsbetriebs, insbesondere Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebs, kann der Behandlungserfolg auch ohne Anwendung von Durchflussmessern verifiziert werden. Es sind keine zusätzlichen Messmittel notwendig. Die Druckbestimmung kann direkt über Drucksensoren bzw. Druckaufnehmer oder indirekt, beispielsweise durch synergetische Nutzung des Equipments der Füllvorrichtung erfolgen. Die Verifikation bzw. Überwachung erfolgt somit auf baulich und verfahrenstechnisch besonders einfache, autarke und zuverlässige Weise.
  • Durch die Ermittlung und ggf. Aufzeichnung von Drücken in der Füllvorrichtung können Druckabfälle und damit Strömungsverluste im Leitungssystem der Vorrichtung aufgefunden werden, die - sofern sie bestimmte Grenzen oder Schwellwerte überschreiten - auf einen unzureichenden Behandlungserfolg hindeuten können. Die "bestimmten Grenzen", Schwellwerte und/oder Kennlinien können aus früheren Messungen im regulären Betrieb und/oder Behandlungsbetrieb gewonnen werden.
  • Gemäß der Erfindung sind zumindest zwei Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung vorgesehen, wobei die Auswerteeinrichtung in diesem Fall eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung die von den Druckbestimmungseinrichtungen erfassten Drücke zu empfangen und aus einem Vergleich derselben zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt. Der Vergleich kann durch Differenzbildung erfolgen. Auf diese Weise kann der Druckabfall zwischen zwei Punkten der Vorrichtung herangezogen werden, um auf Unregelmäßigkeiten, etwa eine unzureichende Durchströmung von Abschnitten der Vorrichtung, zu schließen.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Produktkessel in Fluidverbindung mit dem Füllorgan auf, wobei die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Produktkessel und/oder im Füllorgan bzw. einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer eingerichtet ist. Druckaufnehmer oder äquivalente Einrichtungen sind im Produktkessel und/oder im Füllorgan oder einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer zumeist ohnehin für den regulären Betrieb der Füllvorrichtung installiert, die dann für den Behandlungsbetrieb synergetisch mitgenutzt werden können, wodurch die Vorrichtung maschinenbaulich weiter vereinfacht und die Zuverlässigkeit derselben weiter erhöht wird. Der Aufbau und die Beschaffenheit einer bevorzugt vorgesehenen Behandlungskammer werden weiter unten im Detail dargelegt.
  • Vorzugsweise ist eine der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken im Produktkessel und eine andere der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Füllorgan oder in einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer eingerichtet. Die Überwachung bzw. Verifikation der Behandlung ist auf maschinenbaulich besonders effiziente Weise möglich, wenn hierfür Drücke im Produktkessel und in Füllorganen bzw. etwaigen Behandlungskammern der Füllstationen herangezogen werden. So kann beispielsweise bei einem zu hohen Druckabfall zwischen dem Produktkessel und dem Füllorgan bzw. der Behandlungskammer bei geöffnetem Füllventil auf einen zu geringen oder keinen Durchfluss und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden. Diese Beobachtung wiederum kann zur Früherkennung eines möglichen späteren Ausfalls genutzt werden.
  • Vorzugsweise weist die Füllstation eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters, vollständig oder abschnittsweise, auf. Ferner ist vorzugsweise eine die Behandlungskammer abdichtende und mittels eines Antriebs relativ zur Behandlungskammer bewegbare und in die Behandlungskammer ragende Komponente vorgesehen, wobei in diesem Fall die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung oder eine der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer eingerichtet ist.
  • Die hierin dargelegte Behandlungsverifikation ist besonders geeignet für Füllvorrichtungen, die zum schlagartigen Befüllen von Behältern bzw. für das "Überdruckabfüllen" eingerichtet sind. Zu diesem Zweck wird der Behälter oder zumindest die Behältermündung für das Befüllen und zum etwaigen Verschließen in die genannte Behandlungskammer eingebracht, wobei der Druck in der Behandlungskammer reguliert werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen des Behälters eingerichtet, in diesem Fall hierin auch als "Füller/Verschließer" bezeichnet, wobei jede Füllstation in diesem Fall vorzugsweise aufweist: eine Behandlungskammer, die eingerichtet ist, um den Behälter zumindest teilweise, vorzugsweise einen Mündungsabschnitt des Behälters, aufzunehmen, und die gegenüber der äußeren Umgebung abdichtbar ist; das Füllorgan, das in der Behandlungskammer zum Evakuieren des Behälters sowie Einleiten des Füllprodukts in den evakuierten Behälter eingerichtet ist, wobei das Füllprodukt vorzugsweise unter einem Überdruck steht; und ein Verschließorgan mit einem Verschließerkopf, der eingerichtet ist, um einen Verschluss aufzunehmen und den Behälter in der Behandlungskammer und ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck mit dem Verschluss zu verschließen. Der Verschließerkopf ist vorzugsweise zwischen einer zurückgezogenen Position, auch als "Abdichtposition" bezeichnet, und einer vorgeschobenen Verschließposition, in welcher der Verschließerkopf in die Behandlungskammer ragt, bewegbar.
  • Die Bezeichnungen "evakuieren", "Vakuum" und dergleichen implizieren hierin nicht unbedingt das Bestreben, den Unterdruck im Behälter möglichst einem perfekten Vakuum anzunähern. Vielmehr kann das Evakuieren dem Aufbau eines spezifischen Unterdrucks dienen.
  • Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck Plow nach der Evakuierung vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.
  • Mit anderen Worten kann es sich bei einem Unterdruck auch um einen Druck handeln, der über dem Atmosphärendruck liegt. Ein Evakuieren des Behälters auf diesen Druck kann daher auch einer Erhöhung des Drucks gegenüber der Umgebung entsprechen, wobei dann bevorzugt in dem Behälter eine solche Atmosphäre vorgesehen wird, die dann einer definierten Menge an Kohlenstoffdioxid entspricht. Bevorzugt ist das den Unterdruck im Behälter bereitstellende Gas hauptsächlich Kohlenstoffdioxid.
  • So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck Plow mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegt der Überdruck oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar. Vorzugsweise wird der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom auf.
  • Der Unterdruck im Behälter, der vorzugsweise im Wesentlichen durch gasförmiges Kohlenstoffdioxid aufgebaut wird, kann aber auch über Atmosphärendruck liegen, beispielsweise bei einem Absolutdruck von 1,1 bis 2 bar. Der Überdruck liegt dann über dem jeweiligen Unterdruck und besonders bevorzugt um 1 bis 5 bar über dem jeweiligen Unterdruck, also beispielsweise bei einem Absolutdruck von 2,2 bis 7 bar. Beim schlagartigen Einfüllen den auf dem Überdruck liegenden Füllprodukts in den auf dem Unterdruck liegenden Behälter kommt es zu einem umfangreichen spontanen Binden des Kohlendioxids in dem Füllprodukt, so dass ein aus dem Behälter heraus gerichteter Gasstrom nicht auftritt, sondern das Gas im Füllprodukt absorbiert wird.
  • Auf diese Weise finden ein schlagartiges Befüllen des Behälters sowie ein zeitlich und räumlich integriertes und damit ausgesprochen hygienisches Verschließen desselben statt.
  • Vorzugsweise weist das Füllorgan einen Mündungsabschnitt auf, wobei das Befüllen in diesem Fall so ausgeführt wird, dass der Mündungsabschnitt zum Befüllen des Behälters mit diesem in der Behandlungskammer dichtend in Fluidkommunikation gebracht wird, die Behandlungskammer zur äußeren Umgebung hin abgedichtet und auf einen Überdruck gebracht wird, und der Mündungsabschnitt nach Beendigung des Füllprozesses vom Behälter gelöst wird, wodurch auf das Füllprodukt im Behälter der Überdruck der Behandlungskammer wirkt. Auf diese Weise findet ein schlagartiges Befüllen des Behälters statt, während gleichzeitig ein Überschäumen nach dem Befüllen, insbesondere nach dem Entfernen des Füllorgans von der Behältermündung, unterbunden wird.
  • Die hierhin dargelegte Verifikation der Reinigung und/oder Sterilisation der Füllorgane ist für Füller/Verschließer, insbesondere zum schlagartigen Befüllen, besonders geeignet, da der komplexe Aufbau der Füllstationen, umfassend Füllorgan und Verschließer, eine herkömmliche Überwachung mittels Durchflussmesser erschwert. Gemäß der druckbasierten Verifikation der Behandlung muss nicht auf eine Durchflussmessung des Behandlungsmediums zurückgegriffen werden.
  • Vorzugsweise ist die Druckbestimmungseinrichtung eingerichtet, um einen in der Behandlungskammer vorliegenden Druck des Behandlungsmediums durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs der bewegbaren Komponente zu bestimmen, wobei der Antrieb vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht. Alternativ kann der Antrieb beispielsweise einen Druckzylinder, bevorzugt einen Pneumatikzylinder oder einen Hydraulikzylinder, umfassen, wobei die zur Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer ausgewertete Stellgröße einem dem Druckzylinder zugeführten Stelldruck entspricht.
  • Auf diese Weise kann eine Bestimmung des in der Behandlungskammer vorliegenden Drucks erfolgen, ohne dass hierzu in der Behandlungskammer ein Drucksensor vorgesehen sein muss, der ansonsten ein zusätzliches Einbauteil bedeuten würde, welches elektrisch versorgt, ausgelesen und platziert werden müsste. Der Drucksensor müsste weiterhin hygienisch ausgeführt sein, damit von ihm keine Kontamination des Füllproduktes ausgehen kann. Der Antrieb wird hier synergetisch zur Druckermittlung in der Behandlungskammer genutzt. Dabei kann ferner ausgenutzt werden, dass die Stellgröße bevorzugt proportional zu einer Haltekraft des Antriebs zum Halten der Komponente in einer vorgegebenen Position ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Komponente und deren Antrieb durch den Druck in der Behandlungskammer im Prinzip frei bewegbar sind und entsprechend der Antrieb zum Halten der Position der Komponente eine Haltekraft aufbringen muss. Diese Haltekraft wird entsprechend durch die aufzubringende Stellgröße ausgedrückt.
  • Vorzugsweise umfasst die bewegbare Komponente das Füllorgan, das besonders bevorzugt zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die bewegbare Komponente ein Verschließorgan zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer. Auf diese Weise kann das Equipment der Füllvorrichtung synergetisch zur Druckermittlung in der Behandlungskammer genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann für diesen Zweck auch eine etwaige verfahrbare Zentrierglocke, umfassend eine Behälteraufnahmeöffnung der Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des Behälters, und/oder eine Hebevorrichtung zum Anheben und/oder Anpressen des Behälters gegen eine Behälteraufnahmeöffnung der Behandlungskammer genutzt werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise Reinigen und/oder Sterilisieren, einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst. Das Verfahren umfasst: Behandeln von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung, umfassend ein Behandlung eines Füllorgans zumindest einer Füllstation zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter, durch Beaufschlagen derselben mit einem Behandlungsmedium; Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung während der Behandlung; und Ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, aus den erfassten Drücken.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
  • So werden aus den oben genannten Gründen während der Behandlung Drücke an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung erfasst, wobei in diesem Fall aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.
  • Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen für die Behandlung ein Volumenstrom des Behandlungsmediums über einen Produktkessel, das Füllorgan und eine diese in Fluidverbindung bringende Produktleitung bereitgestellt, wobei in diesem Fall während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums im Produktkessel sowie Drücke des Behandlungsmediums im Füllorgan und/oder in einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer erfasst werden und aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.
  • Vorzugsweise wird bei einem einen Schwellwert übersteigenden Druckabfall zwischen dem Produktkessel und der Behandlungskammer bei geöffnetem Füllventil auf eine unzureichende Behandlungswirkung geschlossen. Für den Vergleich kann der Betrag des Druckabfalls herangezogen werden.
  • Vorzugsweise weist die Füllstation aus den oben genannten Gründen eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters und eine die Behandlungskammer abdichtende und mittels eines Antriebs relativ zur Behandlungskammer bewegbare Komponente auf, wobei in diesem Fall während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer erfasst werden und unter Berücksichtigung derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.
  • Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen ein in der Behandlungskammer vorliegender Druck durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs bestimmt, wobei der Antrieb vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht.
  • Vorzugsweise umfasst die bewegbare Komponente das Füllorgan, besonders bevorzugt zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter, und/oder ein Verschließorgan zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer. Hierbei ist das Verschließorgan zwischen einer Abdichtposition, d.h. einer zurückgezogenen Position, und einer Vorschubposition verfahrbar. In der Vorschubposition ragt das Verschließorgan in die Behandlungskammer. Die Vorschubposition entspricht jener Position, in der das Verschließorgan im regulären Betrieb den Verschluss auf den Behälter appliziert.
  • Vorzugsweise werden während der Behandlung verschiedene, die Drücke des Behandlungsmediums beeinflussende Zustände der Füllstation durchfahren, wobei die Druckänderungen zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, herangezogen werden.
  • Die durchfahrenen Zustände der Füllstation können hierbei einen oder mehrere der folgenden umfassen: einen Grundzustand, in dem ein Füllventil des Füllorgans geöffnet ist, das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet und eine Rückleitung zum Abtransport des Behandlungsmediums aus der Behandlungskammer geöffnet ist; einen Kappenvorschubzustand, in dem das Füllventil des Füllorgans geöffnet ist, das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet und die Rückleitung durch eine CIP-Kappe vollständig oder teilweise verschlossen ist; einen Verschließervorschubzustand, in dem das Füllventil geschlossen und das Füllorgan zurückgezogen ist und das Verschließorgan sich in der Vorschubposition befindet; und einen Füllervorschubzustand, in dem das Füllventil geschlossen und das Füllorgan in die Behandlungskammer eingefahren ist und das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Rundläuferkarussell mit mehreren Füllstationen, wobei die Ermittlung der Drücke über verschiedene Winkelstellungen des Rundläuferkarussells erfolgt. Auf diese Weise können Zustände der Füllstationen, die während des regulären Betriebs auftreten, für den Behandlungsbetrieb angewendet und zur Verifikation über Druckänderungen genutzt werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Behandlungsmedium Wasser und/oder Lauge, etwa Natronlauge, und/oder Säure, etwa Salpetersäure und/oder Peressigsäure, und/oder ein Desinfektionsmittel. Auch Alkohole, wie etwa Ethanol, können allein oder in Kombination als Behandlungsmedium genutzt werden.
  • Vorzugsweise werden zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, keine Volumenströme herangezogen. Insbesondere müssen keine Durchflussmessgeräte zur Überwachung und/oder Verifikation der Behandlung installiert sein.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen, soweit der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche nicht verlassen wird. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Querschnittsansicht von der Seite betrachtet, die einen Ausschnitt einer Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern gemäß einer Ausführungsform zeigt;
    Figur 2A
    eine schematische Darstellung einer Füllvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Grundzustand vor/nach einer CIP-Behandlung;
    Figur 2B
    eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der Figur 2A in einem Kappenvorschubzustand während einer CIP-Behandlung;
    Figur 2C
    eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der Figur 2A in einem Verschließervorschubzustand während einer CIP-Behandlung; und
    Figur 2D
    eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der Figur 2A in einem Füllervorschubzustand während einer CIP-Behandlung.
    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.
  • Eine Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern, hierin auch als "Füller/Verschließer" bezeichnet, gemäß einer Ausführungsform ist ausschnittsweise in der Figur 1 gezeigt. Die Vorrichtung fällt auch unter die Bezeichnungen "Füllvorrichtung" bzw. "Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt". Der zu befüllende und zu verschließende Behälter ist in den Figuren nicht gezeigt.
  • Der Füller/Verschließer weist ein Füllorgan 20 auf, das in dem in der Figur 1 gezeigten Prozessstadium in eine Behandlungskammer 10 ragt. Das Füllorgan 20 weist aufgenommen in einem Füllorgangehäuse 21 auf: eine Füllproduktleitung 22; ein Füllventil 23, das am unteren, d.h. stromabwärts gelegenen Ende der Füllproduktleitung 22 angeordnet ist; eine Gasleitung 24; und ein Gasventil 25, das am unteren Ende der Gasleitung 24 angeordnet ist.
  • Über die Gasleitung 24 und das Gasventil 25 kann der Behälter mit einem Gas, etwa Inertgas, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid, gespült und/oder vorgespannt werden. Ferner kann der Behälterinnenraum darüber auf einen gewünschten Druck eingestellt, insbesondere evakuiert, werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Gasleitung 24 eine Mehrkanalkonstruktion sein kann, beispielsweise durch einen Rohr-in-Rohr-Aufbau mehrere Gasleitungen umfassen kann, um die Zufuhr von einem oder mehreren Gasen in den Behälter und/oder die Ableitung von Gas aus dem Behälter physisch zu trennen, sofern erforderlich.
  • Das Gasventil 25 umfasst beispielsweise einen Gasventilkegel und einen Gasventilsitz, die eingerichtet sind, um den Gasdurchfluss zu regeln. Zu diesem Zweck ist der Gasventilkegel über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.
  • Die Füllproduktleitung 22 ist vorzugsweise als Ringleitung ausgeführt, die sich zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konzentrisch zur Gasleitung 24 erstreckt. Das Füllventil 23 umfasst beispielsweise einen Füllventilkegel und einen Füllventilsitz, die eingerichtet sind, um den Durchfluss des Füllprodukts zu regeln, beziehungsweise zu öffnen oder zu schließen. Das Füllventil 23 ist eingerichtet, um ein vollständiges Absperren des Füllproduktstroms zu ermöglichen. Im einfachsten Fall weist das Füllventil 23 zwei Stellungen auf, eine geöffnete und eine vollständig geschlossene. Zu diesem Zweck ist das Füllventil 23 über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.
  • Die Betätigung des Gasventils 25 und des Füllventils 23 findet über nicht näher dargelegte Aktuatoren statt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gasventil 25 und Füllventil 23 miteinander in Wirkverbindung stehen können, so dass beispielsweise ein Aktuator zur gemeinsamen Nutzung eingerichtet sein kann, um den Aufbau des Füllorgans 20 zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Das Füllorgan 20 weist am Austrittsende der Medien einen Mündungsabschnitt 26 auf, der so eingerichtet ist, dass die Behältermündung dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 gebracht werden kann. Zu diesem Zweck weist der Mündungsabschnitt 26 vorzugsweise eine Zentrierglocke mit einem geeignet geformten Anpressgummi oder einer metallischen Anpressfläche auf. Die Zentrierung des Behälters und damit der Behältermündung kann alternativ durch eine Dichtung erfolgen, welche die Behältermündung in der Behandlungskammer 10, in der auch das Füllorgan 20 liegt, aufnimmt. Dabei wird der Behälter durch Anlage der Dichtung an der Behälteraußenfläche, bevorzugt einem Schulterbereich, zentriert.
  • Optional kann das Füllorgan 20 ein oder mehrere Dosageventile 27, 28 aufweisen, die in einen Dosierraum 22a münden, wodurch ein rascher Sortenwechsel, im Wesentlichen ohne Umstellzeit realisierbar ist.
  • Die Dosageventile 27, 28 sind bevorzugte Ausprägungen bzw. Ausführungen von Dosagezuleitungen. In anderen Worten: In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Einleitung und etwaige Abmessung von Dosagekomponente(n) in den Dosierraum 22a durch bezüglich des Füllorgans 20 externe Mittel realisiert wird, kann gegebenenfalls auf die Dosageventile 27, 28 verzichtet werden, so dass beispielsweise lediglich entsprechende Dosageleitungen oder -kanäle in den Dosierraum 22a münden.
  • Der Dosierraum 22a kann ein Abschnitt oder geeignet ausgeformter Teil der Füllproduktleitung 22 sein. Über die Dosageventile 27, 28, an welche entsprechende Dosageleitungen angebunden sind, können einer über die Füllproduktleitung 22 in den Dosierraum 22a eingeleiteten Hauptkomponente, beispielsweise Wasser oder Bier, eine oder mehrere Dosagekomponenten, beispielsweise Sirup, Pulpe, Aromen usw., hinzudosiert werden.
  • Sind Dosageventile 27, 28 vorhanden, werden diese und deren Zuleitungen im weiter unten beschriebenen Behandlungsbetrieb vorzugsweise ebenfalls mit Behandlungsmedium durchspült.
  • Das Füllorgan 20 ist zumindest teilweise verfahrbar eingerichtet, so dass der in der Figur 1 gezeigte armartige Abschnitt des Füllorgans 20 in die Behandlungskammer 10 eingefahren und entweder darin zurückgezogen oder teilweise oder sogar vollständig daraus entfernt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Behältermündung für den Abfüllvorgang an den Mündungsabschnitt 26 des Füllorgans 20 anzupressen und anschließend nach Beendigung des Abfüllprozesses das Füllorgan 20 soweit zurückzuziehen, dass der Behälter in der Behandlungskammer 10 verschließbar ist.
  • Um die Verfahrbarkeit des Füllorgans 20 zu gewährleisten, ohne dass die Atmosphäre der Behandlungskammer 10 unkontrollierten äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, sind entsprechend Dichtungsmittel, wie etwa aufblasbare Dichtungen, zur Abdichtung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Behandlungskammerdruck nach Beendigung des Abfüllvorgangs größer sein als der Druck der äußeren Umgebung, wodurch ein Eindringen von Verunreinigungen in die Behandlungskammer 10 nahezu ausgeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Behandlungskammer 10 in einem Reinraum befinden oder einen solchen ausbilden.
  • Der Füller/Verschließer weist ferner ein Verschließorgan 30 zum Verschließen des Behälters auf. Da neben dem Füllorgan 20 hierin weitere Bestandteile, wie etwa die Behandlungskammer 10 und das Verschließorgan 30 räumlich integriert als bauliche Einheit an einem Rundläuferkarussell (in den Figuren nicht gezeigt) vorgesehen sein können, wird die Füllstation in diesem Fall durch diese bauliche Einheit verwirklicht.
  • Das Verschließorgan 30 weist einen Verschließerkopf 31 auf, der in die Behandlungskammer 10 ragt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen vertikal verfahrbar ist. Wie das Füllorgan 20 ist das Verschließorgan 30 zur Wandung der Behandlungskammer 10 hin abgedichtet, um eine Kontamination bzw. unkontrollierte Beeinträchtigung der Atmosphäre im Innern der Behandlungskammer 10 durch äußere Einflüsse zu vermeiden.
  • Das Verschließorgan 30 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, um am Verschließerkopf 31 einen Verschluss V aufzunehmen und zu halten. Zu diesem Zweck kann der Verschließerkopf 31 einen Magneten aufweisen, wodurch auf baulich einfache Weise ein Verschluss V, insbesondere wenn dieser ein metallischer Kronkorken ist, zentriert aufgenommen und zum Verschließen des Behälters auf die Behältermündung abgesetzt werden kann. Alternativ kann der Verschluss V durch geeignete Greif- oder Klemmmittel erfasst, gehalten und auf die Behältermündung aufgebracht werden, so dass das hierin dargelegte Konzept insbesondere auch für Kunststoffverschlüsse, Drehverschlüsse usw. anwendbar ist.
  • Der Verschließerkopf 31 ist in der Auf-/Abrichtung verfahrbar eingerichtet, wobei dieser im Wesentlichen koaxial zur Behältermündung angeordnet ist, um den Verschluss V zuverlässig auf den Behälter applizieren zu können.
  • Die Übergabe eines Verschlusses V an den Verschließerkopf 31 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann pro Füll-/Verschließzyklus in einem Schritt zu Beginn des Zyklus ein Verschluss V etwa von einem Sortierwerk und einer Zuführrinne in die Behandlungskammer 10 eingebracht werden. Zu diesem Zweck kann die Behandlungskammer 10 Teil des Verschließorgans 30 sein und eine Relativbewegung zu der Verschlusszuführung, etwa der Zuführrinne oder einem Übergabearm, ausführen, wobei der Verschließerkopf 31 einen Verschluss V von der Verschlusszuführung pickt und hält.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Verschließen des Behälters auch an anderer Stelle erfolgen kann. Insbesondere im Fall kohlenstoffdioxidhaltiger Füllprodukte findet das Verschließen jedoch vorzugsweise unmittelbar nach dem Befüllen und in der Behandlungskammer 10 unter Überdruck statt, wie nachstehend erläutert.
  • Zum Befüllen des Behälters wird dieser beispielsweise relativ zur Behandlungskammer 10 angehoben, etwa mittels einer in der Figur 1 nicht dargestellten Hubeinrichtung, die eine plattenförmige Auflage aufweist, die von unten gegen den Behälter fährt und diesen anhebt. Alternativ kann die Behandlungskammer 10 abgesenkt und auf die Behältermündung gefahren werden. In diesem Fall kann die Hubeinrichtung genutzt werden, um den Behälter während des Befüllens und Verschließens zu stabilisieren. Selbstverständlich ist auch eine Kombination beider Vorgehensweisen, d.h. Absenkung der Behandlungskammer 10 und Hub des Behälters durch die Hubeinrichtung, möglich.
  • Auf diese Weise wird nun die Behältermündung in die Behandlungskammer 10 eingebracht, und die Behandlungskammer 10 wird gegenüber der äußeren Umgebung abgedichtet. Die Behältermündung wird dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 des in Füllposition ausgefahrenen Füllorgans 20 angedrückt. Der Mündungsabschnitt 26 des Füllorgans 20 markiert damit die Endposition des Behälterhubs und/oder der Absenkung der Behandlungskammer 10.
  • Der Verschließerkopf 31 nimmt den Verschluss V auf und fährt in die Behandlungskammer 10 ein. Die Abdichtung der Behandlungskammer 10 gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Behälter bzw. dessen Mündungsbereich kann durch geeignete Mittel, etwa aufblasbare Dichtungen, erfolgen. Befindet sich der Verschließerkopf 31 in der zurückgezogenen Position und ist die Behandlungskammer 10 am Verschließorgan 30 abgedichtet, so wird dieser Zustand hierin auch als "Abdichtposition" des Verschließorgans 30 bezeichnet.
  • Während des Füllvorgangs findet vorzugsweise eine Gaszufuhr in die Behandlungskammer 10 statt. Durch eine solche Parallelausführung lässt sich der Gesamtprozess optimieren. Während des Füllprozesses ist die Behandlungskammer 10 zu allen Seiten hin abgedichtet, wodurch ein geeigneter Innendruck in der Behandlungskammer 10 aufgebaut werden kann. Dieser entspricht bei kohlenstoffdioxidhaltigen Füllprodukten vorzugsweise dem Fülldruck oder Sättigungsdruck des Kohlenstoffdioxids oder liegt darüber, wodurch ein Auf- oder Überschäumen des Füllprodukts nach Beendigung des Füllprozesses wirksam unterbunden wird.
  • Die Gasversorgung für die Behandlungskammer 10 kann mittels eines Behandlungskammerventils, in der Figur 1 nicht dargestellt, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasversorgung zumindest teilweise im Füllorgan 20 integriert sein. So weist zu diesem Zweck das Füllorgan 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine Behandlungskammergasleitung 29 auf. Die Behandlungskammergasleitung 29, insbesondere deren Auslass in die Behandlungskammer 10, kann so eingerichtet sein, dass der austretende Gasstrahl auf die Unterseite des Verschlusses V trifft, wenn sich das Füllorgan 20 in der Füllposition befindet. Auf diese Weise findet gleichzeitig eine Reinigung des Verschlusses V während des Füllvorgangs statt. Als Gas wird vorzugsweise Kohlenstoffdioxid verwendet, jedoch ist auch ein anderes Medium, wie zum Beispiel Sterilluft, anwendbar.
  • Ist nun der Behälter gefüllt und der Innenraum der Behandlungskammer 10 auf den gewünschten Druck gebracht, wird das Füllorgan 20 zurückgezogen, und der Verschließerkopf 31 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis beim Erreichen der Behältermündung diese verschlossen wird.
  • Ein bevorzugter Prozess zum schlagartigen Befüllen des Behälters mit einem Füllprodukt und Verschließen desselben mit einem Verschluss V umfasst:
    1. i) Evakuieren des Behälters auf einen Unterdruck Plow;
    2. ii) Einfüllen des Füllprodukts in den Behälter, vorzugsweise unter einem Überdruck;
    3. iii) Erzeugen eines Überdrucks Phigh in der Behandlungskammer 10 sowie gegebenenfalls im Kopfraum des Behälters, um beim Lösen des Füllorgans 20 von der Behältermündung ein Auf- und Überschäumen des Füllprodukts zu vermeiden;
    4. iv) Aufbringen des Verschlusses V auf die Behältermündung und Verschließen des Behälters, ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck;
    5. v) Entlüften der Behandlungskammer 10 und Ausbringen des Behälters zur weiteren Verarbeitung (bspw. Etikettierung, Verpackung usw.).
  • Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck Plow nach der Evakuierung im Schritt i) vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der im Schritt iii) erzeugte Überdruck Phigh kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.
  • Mit anderen Worten kann es sich bei einem Unterdruck aber auch um einen Druck handeln, der über dem Atmosphärendruck liegt. Ein Evakuieren des Behälters auf diesen Druck kann daher auch einer Erhöhung des Drucks gegenüber der Umgebung entsprechen, wobei dann bevorzugt in dem Behälter eine solche Atmosphäre vorgesehen wird, die dann einer definierten Menge an Kohlenstoffdioxid entspricht. Bevorzugt ist das den Unterdruck im Behälter bereitstellende Gas hauptsächlich Kohlenstoffdioxid.
  • So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck Plow mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegt der Überdruck Phigh oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar. Auf diese Weise ist der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom, auf, wodurch der Befüllung weiter beschleunigt werden kann.
  • Der Unterdruck im Behälter, der vorzugsweise im Wesentlichen durch gasförmiges Kohlenstoffdioxid aufgebaut wird, kann aber auch über Atmosphärendruck liegen, beispielsweise bei einem Absolutdruck von 1,1 bis 2 bar. Der Überdruck liegt dann über dem jeweiligen Unterdruck und besonders bevorzugt um 1 bis 5 bar über dem jeweiligen Unterdruck, also beispielsweise bei einem Absolutdruck von 2,2 bis 7 bar. Beim schlagartigen Einfüllen den auf dem Überdruck liegenden Füllprodukts in den auf dem Unterdruck liegenden Behälter kommt es zu einem umfangreichen spontanen Binden des Kohlendioxids in dem Füllprodukt, so dass ein aus dem Behälter heraus gerichteter Gasstrom nicht auftritt, sondern das Gas im Füllprodukt absorbiert wird.
  • Nachstehend wird ein CIP-Behandlungsbetrieb, insbesondere die Validierung eines solchen, im Detail mit Bezug auf die Figuren 2A bis 2D, die eine schematische Darstellung einer Füllvorrichtung 1 in unterschiedlichen Zuständen der CIP-Behandlung zeigen, beschrieben.
  • Die Füllvorrichtung 1 dient dem Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt in einer Füllproduktabfüllanlage, vorzugsweise Getränkeabfüllanlage. Die Füllvorrichtung 1 ist vorzugsweise in Rundläuferbauweise ausgebildet und weist ein drehbares Rundläuferkarussell auf, das in üblicher Weise mit mehreren Füllstationen ausgestattet ist, die jeweils einen Füller/Verschließer beispielsweise gemäß der Ausführungsform der Figur 1 aufweisen.
  • Die Füllorgane 20 sind jeweils über die Füllproduktleitung 22 mit einem Produktkessel 40, der im regulären Betrieb als Füllproduktreservoir und im Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetrieb, hierin gemeinsam auch als "Behandlungsbetrieb" bezeichnet, als Reservoir für Behandlungsmedium etwa in Form eines Reinigungs- und/oder Sterilisationsmediums fungiert. Als Behandlungsmedium kommen beispielsweise Wasser, Laugen, Säuren (wie beispielsweise Natronlauge, Salpetersäure, Peressigsäure usw.), Desinfektionsmittel, Alkohole oder dergleichen in Betracht.
  • Am Produktkessel 40 ist eine Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 installiert, die zur Ermittlung des Drucks im Produktkessel 40 eingerichtet ist. Die Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 umfasst im einfachsten Fall einen Drucksensor, sie kann jedoch auch eine andere Einrichtung sein, die zur direkten oder indirekten Bestimmung des Drucks im Produktkessel 40 in der Lage ist, beispielsweise durch Auswertung anderer physikalischer Größen, wie es in Bezug auf den nachstehend beschriebenen Behandlungskammerdruck dargelegt ist.
  • An der Behandlungskammer 10 ist eine Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 installiert, die zur Ermittlung des Drucks in der Behandlungskammer 10 eingerichtet ist. Die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 41 umfasst im einfachsten Fall einen Drucksensor, sie kann jedoch auch eine andere Einrichtung sein, die zur direkten oder indirekten Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer 10 in der Lage ist.
  • So kann die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 dazu eingerichtet und ausgebildet sein, durch Ermittlung der Stellgröße eines Antriebs 32 des Verschließorgans 30 den in der Behandlungskammer 10 vorliegenden Druck zu bestimmen, da das Verschließorgan 30 die Behandlungskammer 10 zusätzlich zu einer etwaigen CIP-Kappe 42, die behälterseitig zum Verschließen der Behandlungskammer 10 bzw. einer Rückleitung 43 eingerichtet ist, von oben abdichtet und während der Behandlung zwischen einer Abdicht- und Verschließposition hin- und her-verfahrbar ist, wie es oben in Bezug auf den Prozess des Verschließens eines Behälters dargelegt ist. Diese zunächst den regulären Betrieb betreffende Funktionalität kann nun synergetisch zur Ermittlung des Drucks in der Behandlungskammer 10 genutzt werden.
  • Dabei wird das Verschließorgan 30 quasi als Kolben angesehen, auf den der in der Behandlungskammer 10 vorliegende Druck wirkt. Damit ist die Stellgröße proportional zu einer Haltekraft des Antriebs 32 zum Halten des Verschließorgans 30 in einer vorgegebenen Position. Hierzu wird der Antrieb 32 des Verschließorgans 30 so angesteuert, dass das Verschließorgan 30 in einer vorgegebenen Position gehalten wird. Eine Druckänderung in der Behandlungskammer 10 wirkt direkt auf eine Stirnfläche des Verschließorgans 30. Mithin ergibt sich basierend auf der Druckänderung im Inneren der Behandlungskammer 10 eine daraus resultierende Kraft auf das Verschließorgan 30. Um eine Positionsänderung des Verschließorgans 30 zu verhindern, muss eine entsprechende Haltekraft durch den Antrieb 32 bereitgestellt werden.
  • Wenn der Antrieb 32 durch einen elektrischen Linearmotor realisiert ist, entspricht der Stellgröße folglich eine dem Antrieb 32 zugeführte Stromstärke und/oder Spannung. Die zum Einhalten der vorgegebenen Position erforderliche Änderung der Stromstärke ist proportional zu einer Druckänderung in der abgedichteten Behandlungskammer 10.
  • Zur Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer 10 kann die ermittelte Stellgröße beispielsweise mit Werten einer Nachschlagetabelle verglichen werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Druck aus dem Ergebnis einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit der ermittelten Stellgröße ermittelt werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch ein anderer Algorithmus oder künstliche Intelligenz zum Ermitteln des Drucks in der Behandlungskammer 10 angewendet werden.
  • Auf diese Weise kann die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 den Druck in der Behandlungskammer 10 auch ohne Drucksensor ermitteln. In anderen Worten, das verfahrbare Füllorgan 30, dessen Antrieb 32 sowie eine etwaige elektronische Steuereinrichtung übernehmen die Funktion eines Drucksensors.
  • Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Druck in der Behandlungskammer 10 alternativ oder zusätzlich auch durch einen Drucksensor in der Behandlungskammer 10, im Mündungsbereich des Füllorgans 20 oder an einer anderen geeigneten Stelle gemessen werden kann.
  • Die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 und die Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 sowie etwaige weitere Sensoren oder elektronische Einrichtungen, wie etwa der Antrieb 32 oder ein damit verbundenes Strommessgerät, sind kommunikativ mit einer Auswerteeinrichtung 44, die eine elektronische Einrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung des Behandlungsprozesses ist, verbunden. Die Datenübertragung kann kabellos oder kabelgebunden erfolgen.
  • Im Behandlungsbetrieb, d.h. Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetrieb, läuft das Behandlungsmedium vom Produktkessel 40 über die Füllproduktleitung 22 zum Füllorgan 20. Im Fall des Füller/Verschließers gemäß der Ausführungsform der Figur 1 werden gegebenenfalls die Gasleitung 24 sowie die Behandlungskammer 10 ebenso durchspült bzw. mit dem Behandlungsmedium beaufschlagt. Das Behandlungsmedium wird über die Rückleitung 43, an die beispielsweise ein Unterdruck angelegt ist, abtransportiert. Das abtransportierte Behandlungsmedium kann entsorgt oder für eine vollständige oder teilweise Wiederverwendung aufbereitet werden.
  • Zur Überwachung bzw. Validierung der Behandlung werden Drücke an unterschiedlichen Stellen in der Füllvorrichtung 1 ermittelt und ausgewertet. Besonders bevorzugt werden hierbei die Drücke im Produktkessel 40 und in der Behandlungskammer 10 herangezogen, die wie vorstehend dargelegt gemessen oder anderweitig ermittelt werden können.
  • Zur Verifizierung der Behandlung kann der Druck im Produktkessel 40 mit dem Druck in der Behandlungskammer 10 verglichen werden. Je nach Öffnungszustand der am Füllorgan 20 und/oder der Behandlungskammer 10 befindlichen Zu- und Ablaufwege können so verschiedene Druckzustände aufgenommen und ausgewertet werden. Im Fall einer Rundläufermaschine können diese Druckzustände winkelabhängig aufgenommen und ausgewertet werden, indem sich das Rundläuferkarussell während der Behandlung dreht und widerkehrend alle oder einige zu- und abführende Ventile geschaltet werden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zu behandelnden Anlagenabschnitte der Füllvorrichtung 1 mit Behandlungsmedium befüllt und durchspült, so dass das Behandlungsmedium in einem Behandlungskreislauf läuft bzw. strömt. Insbesondere wird ein Volumenstrom des Behandlungsmediums über die Produktleitungen 22, den Produktkessel 40, die Füllorgane 20, etwaige Gasleitungen 23 und Gasventile 24 sowie die Rückleitung 43 bereitgestellt. Jene Mittel, die das Behandlungsmedium bereitstellen und in der Füllvorrichtung 1 in Umlauf bringen, etwa ein Reservoir für Behandlungsmedium, Leitungen, Pumpe(n), Ventile und dergleichen, bilden zusammen eine Behandlungsvorrichtung.
  • Davon ausgehend kann eine Behandlungssequenz für jede Füllstation mittels eines oder mehrerer der folgenden Szenarien durchgeführt werden:
    1. 1. Das Füllventil 23 des Füllorgans 20 ist geöffnet; das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht; der Rückweg für das Behandlungsmedium über die Behandlungskammer 10 ist offen (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 nicht. Dieser Zustand, dargestellt in der Figur 2A, sei als "Grundzustand" bezeichnet. In diesem Fall liegt normalerweise nur ein geringer Druckabfall zwischen dem Druck im Produktkessel 40 und dem Druck in der Behandlungskammer 10 vor. Der Druckabfall wird von der Auswerteeinrichtung 44 anhand der von der Kesseldruckermittlungseinrichtung 41 und der Kammerdruckermittlungseinrichtung 11 ermittelten Drücke bestimmt.
    2. 2. Das Füllventil 23 des Füllorgans 20 ist geöffnet; das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht; der Rückweg für das Behandlungsmedium über die Behandlungskammer 10 ist geschlossen oder nur teilweise geöffnet (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 vollständig oder teilweise (beispielsweise indem die CIP-Kappe 42 eine kleine Öffnung aufweist). Dieser Zustand, gezeigt in der Figur 2B, sei als "Kappenvorschubzustand" bezeichnet. In diesem Fall ist der Druckabfall zwischen dem Druck im Produktkessel 40 und dem Druck in der Behandlungskammer 10 größer als im Grundzustand.
    3. 3. Das Füllventil 23 des Füllorgans 20 ist geschlossen und das Füllorgan 20 ist zurückgezogen; das Verschließorgan 30 fährt in die Behandlungskammer 10, wodurch der Druck in der Behandlungskammer 10 steigt. Dieser Zustand, gezeigt in der Figur 2C, sei als "Verschließervorschubzustand" bezeichnet. Bei vollständig geöffneter Rückleitung 43 (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 nicht, baut sich der Druck in der Behandlungskammer 10 schnell ab. Bei vollständig oder teilweise geschlossener Rückleitung 43 (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 vollständig oder teilweise, baut sich der Druck in der Behandlungskammer 10 langsam ab. Die Bezeichnungen "schnell" und "langsam" sind hier relativ zueinander zu verstehen.
    4. 4. Das Füllventil 23 ist geschlossen und das Füllorgan 20 fährt in die Behandlungskammer 10, wodurch der Druck in der Behandlungskammer 10 steigt; das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht. Dieser Zustand, gezeigt in der Figur 2D, sei als "Füllervorschubzustand" bezeichnet. Bei vollständig geöffneter Rückleitung 43 (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 nicht, baut sich der Druck in der Behandlungskammer 10 schnell ab. Bei vollständig oder teilweise geschlossener Rückleitung 43 (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt die Behandlungskammer 10 bzw. die Rückleitung 43 vollständig oder teilweise, baut sich der Druck in der Behandlungskammer 10 langsam ab. Die Bezeichnungen "schneller" und "langsamer" sind hier relativ zueinander zu verstehen.
  • Einige oder alle der Zustände, die vorstehend unter den Punkten 1 bis 4 dargelegt sind, können angefahren werden, wodurch ein bestimmtes Druckverhalten im Vergleich zwischen dem Produktkesseldruck und dem Behandlungskammerdruck (oder äquivalent: Auswertung über die Änderung der Stromaufnahme des Verschließorgans 30) von der Auswerteeinrichtung 44 erfasst und ausgewertet werden kann.
  • Im Fall einer Rundläufermaschine kann die Druckermittlung und Auswertung jeweils zum Zeitpunkt der Druckänderung über die verschiedenen Winkel des Karussells erfolgen.
  • Die Druckänderungen können als Maß zur Verifizierung des Behandlungserfolgs herangezogen werden. Dabei ergeben sich insbesondere folgende Fehlerszenarien:
    1. i) Bei einem zu hohen Druckabfall zwischen dem Produktkessel 40 und der Behandlungskammer 10 bei geöffnetem Füllventil 23 kann auf einen zu geringen oder keinen Durchfluss und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden. Diese Beobachtung wiederum kann zur Früherkennung eines möglichen späteren Ausfalls genutzt werden.
    2. ii) Bei einem zu hohen Druckaufbau in der Behandlungskammer 10 bei geschlossenem Zulauf über das Füllventil 23 und beim Verfahren des Verschließorgans 30 in die Behandlungskammer 10 (analog beim Einfahren einer anderen Komponente in die Behandlungskammer 10) kann auf einen unzureichenden Durchfluss durch Verblockung der Rückleitung 43 und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden.
  • Zur Bestimmung einer Referenz, eines Schwellwerts, einer Kennlinie oder dergleichen zum Vergleich mit den ermittelten Druckzuständen während der Behandlung können zuvor aufgenommene Druck-/Stromwerte bei funktionierendem System (beispielsweise in Abhängig vom Öffnungsquerschnitt und unterschiedlich für Vakuum- und COz-Wege) von der Auswerteeinrichtung 44 herangezogen werden.
  • Durch die Auswertung von Druckzuständen in der Füllvorrichtung 1 während des Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebs kann der Behandlungserfolg auch ohne die Anwendung von Durchflussmessern verifiziert werden. Dies ist auf maschinenbaulich besonders effiziente Weise möglich, wenn hierfür die Drücke im Produktkessel 40 und in den Behandlungskammern 10 der Füllstationen herangezogen werden. Es sind keine zusätzlichen Messmittel notwendig. Die Druckbestimmung kann direkt über Drucksensoren bzw. Druckaufnehmer oder indirekt durch synergetische Nutzung des Equipments der Füllvorrichtung 1, beispielsweise durch Auswertung der Stromaufnahme des Antriebs 32 des Verschließorgans 30, erfolgen.
  • Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, soweit der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche nicht verlassen wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt
    10
    Behandlungskammer
    11
    Kammerdruckbestimmungseinrichtung
    20
    Füllorgan
    21
    Füllorgangehäuse
    22
    Füllproduktleitung
    22a
    Dosierraum
    23
    Füllventil
    24
    Gasleitung
    25
    Gasventil
    26
    Mündungsabschnitt
    27
    Dosageventil
    28
    Dosageventil
    29
    Behandlungskammergasleitung
    30
    Verschließorgan
    31
    Verschließerkopf
    32
    Antrieb
    40
    Produktkessel
    41
    Kesseldruckbestimmungseinrichtung
    42
    CIP-Kappe
    43
    Rückleitung
    44
    Auswerteeinrichtung
    V
    Verschluss

Claims (13)

  1. Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:
    zumindest eine Füllstation mit einem Füllorgan (20) zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter;
    eine Behandlungsvorrichtung zum Behandeln, das ein Reinigen und/oder Sterilisieren ist, von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung (1), umfassend Komponenten des Füllorgans (20), mittels eines Behandlungsmediums;
    zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung (11, 41) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung (1); und
    eine Auswerteeinrichtung (44), die eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung (1) die von der Druckbestimmungseinrichtung (11, 41) erfassten Drücke zu empfangen und daraus zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei Druckbestimmungseinrichtungen (11, 41) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung (1) vorgesehen sind und die Auswerteeinrichtung (44) eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung (1) die von den Druckbestimmungseinrichtungen (11, 41) erfassten Drücke zu empfangen und aus einem Vergleich derselben zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Produktkessel (40) in Fluidverbindung mit dem Füllorgan (20) aufweist, wobei die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung (11, 41) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Produktkessel (40) und/oder im Füllorgan (20) eingerichtet ist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Druckbestimmungseinrichtungen (41) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Produktkessel (40) und eine andere der Druckbestimmungseinrichtungen (11) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Füllorgan (20) eingerichtet ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstation eine Behandlungskammer (10) zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters aufweist und die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung (11) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer (10) eingerichtet ist.
  5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstation eine die Behandlungskammer (10) abdichtende und mittels eines Antriebs (32) relativ zur Behandlungskammer (10) bewegbare Komponente aufweist, wobei die Druckbestimmungseinrichtung (11) eingerichtet ist, um einen in der Behandlungskammer (10) vorliegenden Druck durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs (32) zu bestimmen, wobei der Antrieb (32) vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb (32) zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht, wobei die bewegbare Komponente vorzugsweise das Füllorgan (20) zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer (10) abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter und/oder ein Verschließorgan (30) zum Aufbringen eines Behälterverschlusses (V) auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer (10) umfasst.
  6. Verfahren zum Behandeln, das ein Reinigen und/oder Sterilisieren ist, einer Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei das Verfahren umfasst:
    Behandeln von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung (1), umfassend Komponenten eines Füllorgans (20) zumindest einer Füllstation zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter, durch Beaufschlagen derselben mit einem Behandlungsmedium;
    Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung (1) während der Behandlung; und
    Ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt, aus den erfassten Drücken
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während der Behandlung Drücke an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung (1) erfasst werden und aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Behandlung ein Volumenstrom des Behandlungsmediums über einen Produktkessel (40), das Füllorgan (20) und eine diese in Fluidverbindung bringende Produktleitung (22) bereitgestellt wird, wobei während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums im Produktkessel (40) sowie Drücke des Behandlungsmediums im Füllorgan (20) erfasst werden und aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt, wobei vorzugsweise bei einem einen Schwellwert übersteigenden Druckabfall zwischen dem Produktkessel (40) und dem Füllorgan (20) auf eine unzureichende Behandlungswirkung geschlossen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstation eine Behandlungskammer (10) zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters aufweist und während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer (10) erfasst werden und unter Berücksichtigung derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstation eine die Behandlungskammer (10) abdichtende und mittels eines Antriebs (32) relativ zur Behandlungskammer (10) bewegbare Komponente aufweist, wobei ein in der Behandlungskammer (10) vorliegender Druck durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs (32) bestimmt wird, wobei der Antrieb (32) vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb (32) zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht, wobei die bewegbare Komponente vorzugsweise das Füllorgan (20) zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer (10) abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter und/oder ein Verschließorgan (30) zum Aufbringen eines Behälterverschlusses (V) auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer (10) umfasst, wobei das Verschließorgan (30) zwischen einer Abdichtposition und einer Vorschubposition verfahrbar ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung verschiedene, die Drücke des Behandlungsmediums beeinflussende Zustände der Füllstation durchfahren werden und die Druckänderungen zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt, herangezogen werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durchfahrenen Zustände der Füllstation einen oder mehrere der folgenden umfasst:
    einen Grundzustand, in dem ein Füllventil (23) des Füllorgans (20) geöffnet ist, das Verschließorgan (30) sich in der Abdichtposition befindet und eine Rückleitung (43) zum Abtransport des Behandlungsmediums aus der Behandlungskammer (10) geöffnet ist;
    einen Kappenvorschubzustand, in dem das Füllventil (23) des Füllorgans (20) geöffnet ist, das Verschließorgan (30) sich in der Abdichtposition befindet und die Rückleitung (43) durch eine CIP-Kappe (42) vollständig oder teilweise verschlossen ist;
    einen Verschließervorschubzustand, in dem das Füllventil (23) geschlossen und das Füllorgan (20) zurückgezogen ist und das Verschließorgan (30) sich in der Vorschubposition befindet; und
    einen Füllervorschubzustand, in dem das Füllventil (23) geschlossen und das Füllorgan (20) in die Behandlungskammer eingefahren ist und das Verschließorgan (30) sich in der Abdichtposition befindet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Rundläuferkarussell mit mehreren Füllstationen umfasst und die Ermittlung der Drücke über verschiedene Winkelstellungen des Rundläuferkarussells erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsmedium Wasser und/oder Lauge, vorzugsweise Natronlauge, und/oder Säure, vorzugsweise Salpetersäure und/oder Peressigsäure, und/oder ein Desinfektionsmittel, vorzugsweise Alkohol, umfasst, und/oder
    zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt, keine Volumenströme ermittelt und herangezogen werden, wobei die Vorrichtung (1) vorzugsweise keine Durchflussmessgeräte aufweist.
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