EP3838833A1 - Vorrichtung zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt - Google Patents

Vorrichtung zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt Download PDF

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EP3838833A1
EP3838833A1 EP20215415.9A EP20215415A EP3838833A1 EP 3838833 A1 EP3838833 A1 EP 3838833A1 EP 20215415 A EP20215415 A EP 20215415A EP 3838833 A1 EP3838833 A1 EP 3838833A1
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EP
European Patent Office
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filling
container
line
product
filling product
Prior art date
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Pending
Application number
EP20215415.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Poeschl
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a device for filling containers with a filling product, preferably beverages, such as beer, soft drinks, mixed drinks, juices or carbonated filling products.
  • a filling product preferably beverages, such as beer, soft drinks, mixed drinks, juices or carbonated filling products.
  • the desired components can be individually dosed and filled using separate dosing stations, for example from the US 2008/0271809 A1 is known.
  • separate dosing stations for a large number of components, however, leads to a complex system structure and process flow, since the filling of each container is divided into several separate dosing / filling stations at which the container must be positioned for the respective dosing times.
  • the components can be brought together in a common filling valve, see for example EP 0 775 668 A1 and WO 2009/114121 A1 .
  • a component to be added to a base fluid is metered in front of the filling valve outlet, with the desired amount being measured, for example, by measuring the volume using a flow meter ( EP 0 775 668 A1 ) or by another volumetric dispensing technology ( WO 2009/114121 A1 ), for example by means of a metering piston and / or a diaphragm pump.
  • High dosing accuracy can be achieved by measuring with the aid of a flow meter. This measures the volume to be dosed or the mass to be dosed and closes a shut-off valve in the dosing line when a threshold value is reached.
  • Other volumetric dosing methods such as the use of pumps or time / pressure filling, often have greater uncertainties and tend to be more sensitive to changes in the dosing medium, for example changes in pressure, temperature or composition. Frequent calibration, especially when changing the dosage medium, is the result.
  • a gravimetric measurement of the dosages is hardly feasible due to the large differences between the dosage weight for very small quantities ( ⁇ l) and the container weight.
  • the technologies outlined above are characterized by the fact that the components are mixed at a later point in time, i.e. either during or shortly before filling.
  • late mixing is also associated with technical difficulties. Optimizing the filling process over time is not easily possible, since the dosing process cannot be accelerated at will, for example using a flow meter.
  • the time that the container remains under the dosing point is directly proportional to the capacity of the filling line. With a higher power requirement, either the dosing time and thus the dosing range must be reduced or a second parallel dosing line must be set up. The possible dosing range depends on the available dosing time and thus on the line performance.
  • the technical problems described above have led to a further development of the dosing / filling process, for example from the EP 2 272 790 A1 and DE 10 2009 049 583 A1 emerges.
  • the components of the filling product are dosed directly during filling by means of a flow meter and fed into the container to be filled together, with a main component being displaced backwards by the added component during the dosing.
  • the displaced volume of the main component is determined by means of the flow meter, and thus the volume of the metered component is also known and controllable.
  • the main component together with the added component is completely flushed out of the filling valve into the container, whereby the total filling quantity can be determined with the same flow meter.
  • the filling quantities and also the added component quantities can be redefined. This enables highly flexible filling of individualized beverages without changeover times.
  • the amount and filling of the main component must be this way be set up so that it completely frees the filling valve of residues from the previous filling.
  • the degree of cleaning is determined, among other things, by how quickly and with what pressure the filling valve is flushed when the filling product is dispensed into the container. For several reasons, however, the flushing of the filling valve cannot be accelerated at will. When filling beverages containing carbon dioxide, this can easily lead to foaming over. The displacement of the atmosphere in the container during filling also prevents the filling process from being accelerated.
  • the carbon dioxide content of the filling product cannot easily be made flexible, i.e. it cannot be adjusted according to the container and / or type.
  • the main component of the filling product for example water, normally has a defined carbonic acid content.
  • the dosage component for example fruit syrup, has a defined Brix content.
  • the carbon dioxide content and the Brix content clearly define the mixing ratio.
  • the carbonic acid content of the main component can be adjusted so that the desired content is contained in the container after mixing and filling. If only one type of filling product is ever filled on the filler, the carbonic acid content of the main component can be adapted to the type of the next type.
  • the carbonic acid content of the filled product can no longer be set specifically for the type, as this is determined by the main component.
  • main and / or dosage components For the introduction and dimensioning of main and / or dosage components into the filling element, the latter is connected to fluid lines which draw the respective component from a reservoir and are equipped with valves, flow meters and the like for this purpose.
  • the structural complexity of the system is considerable, especially if it is equipped, for example, as a rotary machine with a large number of filling elements.
  • the complex, fluid-technical connection of the filling organs make handling and cleaning difficult and impair their reliability.
  • One object of the invention is to improve flexible filling, in particular to enable filling by container or by container group and / or type-specific filling while reducing the structural complexity.
  • the device according to the invention is used to fill containers with a filling product.
  • the filling product can be a multi-component filling product made up of at least two components, one of the components being referred to herein as a “base liquid” or “main component” for the purpose of linguistic differentiation. Any further components are referred to as "dosage component (s)".
  • the device is set up to combine and, if necessary, at least partially mix the components and to this extent takes over at least part of the manufacturing process for the filling product to be filled.
  • the basic liquid is, for example, water (still or carbonated) or beer.
  • the dosage component (s) may include syrup, pulp containing liquids, pulp, flavorings, and the like. If the filling product consists of only one main component, without dosage component (s), the terms "main component” and “filling product” are used synonymously.
  • the device is therefore particularly preferably used in a beverage filling plant. Carbon dioxide, which can also be added using the filling process described herein, does not come under the term “dosage component”.
  • the device has a plurality of filling elements, each of which has a filling product line for introducing the filling product into a corresponding container, ie temporarily assigned to the filling element for filling and normally located under the filling element.
  • the device also has at least one distribution line to which the filling product lines of the plurality of filling elements are connected (in a fluid-conducting manner). The distribution line is thus set up to introduce a fluid located therein into the filling product lines of the plurality of filling elements.
  • the filling product lines of the filling organs in question are not connected individually to one or more reservoirs, but rather via a common connecting line.
  • the filling product lines can branch off from the connecting line, or the connecting line can have several sections, each of which opens at its ends into the filling product lines of the filling organs.
  • the filling product line of one filling element is initially in fluid connection with the filling product line of an adjacent filling element, this in turn is preferably in fluid connection with the filling product line of the second neighbor, etc.
  • the term "fluid connection" means that a fluid can flow between the components that are in fluid connection. This does not exclude the interposition of components that can prevent the fluid transport, such as valves.
  • Such a fluidic “series connection”, which comprises a preferred “ring connection”, reduces the mechanical complexity of the device.
  • An individual connection of the filling elements to a base reservoir and / or to dosage reservoirs can be avoided, so that fluid-carrying components such as lines, valves and the like can be dispensed with. This is accompanied by an improvement in the reliability and a reduction in the outlay on maintenance and cleaning of the device.
  • the filling product lines of the plurality of filling elements branch off from the distribution line preferably via branches.
  • the branches allow filling elements to be connected to the distribution line in a simple manner, creating a modular, easy-to-install and adaptable arrangement of filling elements.
  • the distribution line can be set up for the provision and transport of the filling product or a component thereof, such as the base liquid or a dosage component.
  • several distribution lines can be provided which transport different components of the filling product and can introduce them into the respective filling product lines via corresponding branches.
  • valves can be installed at the branches and / or at other suitable locations in order to regulate the introduction of the corresponding component (s) into the filling product line (s), in particular to allow and shut off.
  • the distribution line is preferably a ring line, whereby the filling product or the corresponding component is distributed particularly reliably and evenly to the plurality of Filling product lines is transportable.
  • a topology is particularly suitable for a rotary machine.
  • the distribution line is preferably in fluid connection with a distributor, which is a fluid reservoir, via at least one supply line.
  • the distributor can be a main reservoir or an intermediate reservoir, which in turn is in fluid communication, for example, with a main reservoir.
  • the distributor is preferably located above the filling elements, as a result of which a static pressure for introducing the corresponding component is provided in a structurally simple manner.
  • One or more branches and / or one or more sections of the distribution line are preferably in fluid connection with a distributor via one or more feed lines and draw the corresponding component from the distributor.
  • the feed line is preferably designed to be flexible at least in sections.
  • the distribution line is preferably designed to be flexible, at least in sections. If, for the sake of linguistic simplicity, the supply line or the distribution line is used here in the singular, the named design variants apply analogously to the case of several supply lines or distribution lines.
  • the flexibility can be achieved through a suitable choice of material, preferably Teflon, and / or through mechanical structures, such as the use of one (or more) bellows, joints, rotary distributors, etc.
  • Teflon is a preferred material for some or all of the fluid-carrying components, such as lines, valves, etc., since the transport behavior of the fluids can be improved due to the low surface energy. Teflon also has a very good resistance to any migration of aromatic substances.
  • a base reservoir is preferably provided which is in fluid connection with the filling product lines of the filling organs and is set up to provide a base liquid.
  • the filling members preferably each have one or more, preferably two or more, metering feed lines, for example metering valves, which are each set up to introduce a metering component from a corresponding metering reservoir into the filling product line.
  • a distribution line is in fluid connection with the base reservoir and is set up to supply the filling product lines with the base liquid.
  • at least one distribution line can be connected to one of the dosing reservoirs Are fluidly connected and be set up to supply the filling product lines with the corresponding dosage component.
  • the section of the filling product line into which the metering component (s) are introduced is also referred to herein as the “metering space”.
  • the one or more metering valves are preferred versions of metering feed lines.
  • the dosing valves can optionally be dispensed with.
  • no substantial or even complete mixing of the components has to take place in the metering chamber. An actual mixing can also take place during filling or later in the container. Rather, the metering chamber primarily serves to meter one or more metering components into the main component.
  • the dosage components are preferably provided with a higher pressure than the base component, as a result of which the dosage components can be added by displacing the base liquid backwards.
  • the device preferably has at least one flow meter, which is arranged between the base reservoir and a filling element, preferably between the base reservoir and the distribution line, and is set up to determine the amount of fluid passing through the flow meter.
  • a flow meter can be assigned to each filling element.
  • the present architecture allows only one flow meter to be installed for a group of filling elements or for all filling elements, whereby the structural complexity can be further reduced.
  • the mixing ratio can be determined in a simple, compact and reliable way in terms of mechanical engineering.
  • the dosing phase there does not have to be a container on the filling element, since the dosing or mixing is not carried out during filling but in the dosing room.
  • the time for dosing can be used synergistically for transporting the container.
  • the device is preferably designed as a rotary machine with a carousel for transporting and filling the containers through the filling members.
  • a fluid-technical "series connection” or “ring connection” of several filling elements is particularly preferably used in a rotary machine, since the fluid supply of the filling elements can in this case be integrated structurally in a particularly simple manner.
  • the time for mixing in any dosing components can also be used synergistically for transporting the container, so that the containers can leave the carousel again after only a small angle of rotation.
  • the filling elements each preferably have a gas line in order to evacuate the container to be filled to a negative pressure P low , the filling elements preferably being set up to introduce the filling product into the evacuated container under an overpressure.
  • underpressure and "overpressure” are initially to be understood relative to one another.
  • the overpressure of the filling product under which the filling is carried out can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • the container before the filling product is introduced, 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 overpressure 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 essentially no gas is displaced by the filling product when it is filled with 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, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but no opposing flow of fluid.
  • a treatment chamber is preferably provided for each filling element, into which the container to be filled can be at least partially introduced for evacuation and filling, which can be sealed off from the external environment and has a gas supply which is set up to generate an overpressure in the treatment chamber.
  • the overpressure in the treatment chamber preferably corresponds to the overpressure with which the filling product is introduced into the container.
  • the overpressure in the treatment chamber preferably corresponds to the filling pressure or saturation pressure of the carbon dioxide, which effectively prevents the filling product from foaming or foaming over after the filling process has ended.
  • the filling product in the container can also be mixed with carbon dioxide after filling.
  • the CO 2 content in the filling product can be set by container group and type.
  • Each filling element preferably has an opening section and in this case is set up so that the opening section for evacuating and filling the container in the treatment chamber can be brought into sealing fluid communication with the latter, the filling element being at least partially movable for this purpose.
  • the movability can be seen here relative to the treatment chamber.
  • the evacuation and filling of the container can be carried out quickly and reliably, and at the same time foreign particles are prevented from getting into the interior of the container.
  • the mouth section have a centering bell with a seal, for example with a suitably shaped rubber pressure pad.
  • closure member is preferably provided for each filling member, which closure member is designed to receive a closure and to close the container in the corresponding treatment chamber after filling with the closure.
  • the sealing takes place particularly preferably in the treatment chamber under the overpressure built up therein.
  • the closing element can have a closing head which protrudes into the treatment chamber and can be moved essentially vertically.
  • a closure can be transferred to the closer head in various ways. For example, in a first step per filling / closing cycle, a closure can be introduced into the treatment chamber, for example from a sorting unit and a feed chute, and transferred to the closure head.
  • the device preferably has means for introducing carbon dioxide into the filling product lines and / or into the containers.
  • water as a possible main component only has to be made available to one quality (e.g. still or carbonized to a certain degree) as the base liquid.
  • Several systems can also be supplied with the same water quality, regardless of which types are filled in them. In this case, it is not absolutely necessary to focus on the filling product with the lowest carbon dioxide content.
  • still filling products can be filled in parallel to carbonated filling products.
  • the device is preferably designed to flush the containers with carbon dioxide before evacuation by means of the filling elements, preferably via their gas lines, and then to evacuate the containers to a variable negative pressure P low in order to adjust the carbon dioxide content in the filled filling product.
  • the evacuation of the container thus the sudden filling, is synergistically combined with the individual carbonization of the filling product.
  • the terms “evacuation”, “evacuate” and the like do not necessarily imply an endeavor to bring the negative pressure in the container as close as possible to a perfect vacuum.
  • the filling device is preferably designed to adapt the overpressure with which the filling product is introduced into the container to the underpressure P low , preferably in such a way that the pressure difference between the overpressure and the underpressure P low remains essentially constant.
  • the variation in the negative pressure P low therefore does not necessarily affect the filling speed and thus the duration of the filling process.
  • the pressure difference can be selected so that the container-specific, type-specific carbonation does not affect the control of the filling process, in particular the cycle rate, cycle duration, etc.
  • the Figure 1 shows a section of a filling device 1 for filling a container (in Figure 1 not shown) with a filling product and closing the container with a closure 2 in a beverage filling plant.
  • the filling device 1 has a filling member 20, which in the Figure 1 Process stage shown 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 which is arranged at the lower, ie downstream end of the filling product line 22; a gas line 24; and a gas valve 25 disposed at the lower end of the gas line 24.
  • the container can be flushed and / or pretensioned with a gas, for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide, via the gas line 24 and the gas valve 25. Furthermore, the interior of the container can be adjusted to a desired pressure, for example evacuated.
  • a gas for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide
  • the gas line 24 can be a multi-channel construction, for example by means of a tube-in-tube construction, it can comprise several gas lines in order to supply one or more gases into the container and / or to discharge gas from the container physically separate if necessary.
  • the gas valve 25 comprises, for example, a gas valve cone and a gas valve seat, which are designed to regulate the 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 essentially concentrically to the gas line 24.
  • the filling valve 23 comprises, for example, a filling valve cone and a filling valve seat, which are set up to regulate the flow of the filling product.
  • the filling valve 23 is set up to enable the flow of filling product to be shut off completely.
  • 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 actuation of the gas valve 25 and the filling valve 23 take place via actuators which are not shown in detail. It should be pointed out 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 common use in order to simplify the construction of the filling element 20 and to increase the reliability.
  • the filling element 20 has an opening section 26 which is set up in such a way that the container opening can be brought against the opening section 26 in a sealing manner.
  • the mouth section 26 preferably has a centering bell with a suitably shaped contact rubber.
  • the filling member 20 with the mouth section 26 is set up for what is known as wall filling, in which the filling product flows down the container wall after exiting the mouth section 26.
  • the filling product line 22 and the mouth section 26 are preferably designed or have corresponding means so that the filling product is swirled during filling, whereby the filling product is driven outwards due to centrifugal force and flows downwards in a spiral movement after exiting the mouth section 26.
  • the filling element 20 has one or more, preferably at least two, metering valves 27, 28 which open into a metering chamber 22a.
  • the product to be filled can be switched round by round, i.e. in one round the filling element 20 fills, for example, orange lemonade, in the next round, for example, lemonade.
  • one metering line can be rinsed and cleaned with water, for example, while another metering line is used for filling. In this way, the filling process and any cleaning of parts of the machine can be combined synergistically through simultaneous or temporally overlapping execution, whereby productivity can be increased.
  • the metering valves 27, 28 are preferred versions or designs of metering feed lines. In other words: In certain embodiments in which the introduction and any dimensions of the dosage component (s) into the dosage space 22a is implemented by means external to the filling element 20, the dosage valves 27, 28 may be dispensed with, so that, for example, only corresponding Dosage lines or channels open into the dosing space 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, aromas, etc.
  • the filling member 20 is set up to be at least partially movable, so that the in the Figure 1
  • the arm-like section of the filling element 20 shown can be retracted 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 against the mouth section 26 of the filling element 20 and then withdraw the filling element 20 after the filling process has ended so that the container can be closed in the treatment chamber 10.
  • the treatment chamber pressure can be greater than the pressure of the external environment, which in this case does not have to be atmospheric pressure, so that the penetration of contaminants into the treatment chamber 10 can be virtually excluded.
  • the treatment chamber 10 can be located in a clean room or form one.
  • the filling device 1 also has a closing element 30 for closing the container.
  • the closing member 30 has a closing head 31 which protrudes into the treatment chamber 10 and, in the present exemplary embodiment, can be moved essentially vertically.
  • the closing element 30 is sealed off from the wall of the treatment chamber 10 in order to avoid contamination or uncontrolled impairment of the atmosphere in the interior of the treatment chamber 10 due to external influences.
  • the closure member 30 is designed and set up to receive and hold a closure 2 on the closure head 31.
  • the closure head 31 can have a magnet, whereby a closure 2, 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 2 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 for plastic closures, rotary closures, etc.
  • the closing head 31 is designed to be movable in the up / down direction, it being arranged essentially coaxially to the container mouth in order to be able to reliably apply the closure 2 to the container.
  • a closure 2 can be transferred to the closer head 31 in various ways.
  • a closure 2 can be introduced into the treatment chamber 10 per filling / closing cycle in a first step, for example from a sorting unit and a feed chute.
  • the treatment chamber 10 can be part of the closure member 30 and execute a movement relative to the closure feed, such as the feed channel or a transfer arm, the closure head 31 picking and holding a closure 2 from the closure feed.
  • the container can also be closed at another point.
  • the sealing preferably takes place immediately after filling and in the treatment chamber 10 under excess pressure, as explained below.
  • the container mouth is introduced into the treatment chamber 10 and sealed off from the treatment chamber 10.
  • the container mouth is pressed sealingly against the mouth section 26 of the filling element 20 extended into the filling position.
  • the mouth section 26 of the filling member 20 thus marks the end position of the container stroke.
  • the closer head 31 picks up the closure 2 and moves into the treatment chamber 10.
  • the sealing of the treatment chamber 10 from the environment and from the container or its mouth area can be achieved by inflating one or more seals.
  • the treatment chamber 10 itself preferably does not perform any lifting movement.
  • gas is preferably fed into the treatment chamber 10.
  • the overall process can be optimized through such a parallel execution.
  • the treatment chamber 10 is sealed on all sides, as a result of which a suitable internal pressure is built up in the treatment chamber 10.
  • this preferably corresponds to the filling pressure or saturation pressure of the carbon dioxide, which effectively prevents the filling product from foaming up or over-foaming after the filling process has ended.
  • the gas supply can be achieved by means of a Figure 1 valve not shown in the wall of the treatment chamber 10 take place.
  • the gas supply can be at least partially integrated in the filling element 20.
  • the filling element 20 according to the present exemplary embodiment has 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 exiting gas jet hits the underside of the closure 2 when the filling element 20 is in the filling position. In this way, the closure 2 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 withdrawn and the closing head 31 continues its downward movement until the opening of the container is closed when it is reached.
  • underpressure and "overpressure” are initially to be understood relative to one another.
  • the overpressure P high generated in step c) can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • the container before the filling product is introduced, 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 overpressure 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 essentially no gas is displaced by the filling product when it is filled with 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, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but not an opposing flow of fluid.
  • the Figure 2 is a schematic representation of a device 100 for filling a container 200 with a multi-component filling product.
  • the device 100 has a base reservoir 110 for a base liquid, which can also be viewed as the main product, as well as a filling device 1 with a filling member 20 as described above.
  • the filling device 1 is in the Figure 2 for the sake of clarity only shown schematically, in particular without treatment chamber 10 and without closure member 30.
  • the base liquid and any dosage components, which can be mixed in via a fluid system described below, are introduced into the container 200 via the filling element 20.
  • the basic liquid is, for example, water or beer.
  • the dosage components can include, for example, syrup, pulp containing liquids, pulp, flavorings, etc.
  • the device 100 has a base line 120 which is set up for the introduction of the base liquid into the filling element 20 and into which the dosage components can be introduced. Further lines, not shown here, also referred to as “secondary lines", can be provided in order to mix in different amounts and / or further dosage components.
  • the base line 120 has a base line 121 which extends from the base reservoir 110 to the filling element 20.
  • the base line 121 is equipped with a flow meter 122.
  • the flow meter 122 is preferably a contactless, for example an inductive, measuring device for determining the liquid flow, volume flow, the transported mass or the like passing through the flow meter 122.
  • the section of the base line 121 which is located between the flow meter 122 and the filling valve 23, is referred to as a dosing space 22a or contains one.
  • the metering space 22a is set up to measure the metering components to be introduced by means of backward displacement, as described below.
  • two metering branches 124, 125 open into the metering space 22a.
  • the two metering branches 124, 125 each have a metering reservoir 124a, 125a, a fluidically connected metering line 124b, 125b and a metering valve 27, 28 which brings the associated metering line 124b, 125b into fluid connection with the metering chamber 22a in a switchable manner.
  • the product to be filled can be switched round by round, i.e. in one round the filling element 20 fills, for example, orange lemonade in the next round, for example, lemonade.
  • a dosing branch 124, 125 can be rinsed and cleaned with water, for example, while another dosing branch 124, 125 is used for filling. In this way, the filling process and any cleaning of parts of the machine can be combined synergistically or carried out at the same time, whereby productivity can be increased.
  • a metering range for the baseline 120 is established.
  • the dosing and filling process is described below using the device 100 according to the exemplary embodiment of FIG Figure 2 described:
  • the base line 120 is rinsed with the base liquid at the beginning of each filling cycle, as a result of which the associated metering space 22a is filled with the base liquid when the filling element 20 is closed.
  • the associated flow meter 122 can measure the flow of base liquid in the forward direction, ie the filling direction. In this way, the desired total filling volume of the metering space 22a can be determined and set.
  • the metering components are then introduced into the metering chamber 22a by opening the corresponding metering valves 27, 28.
  • the dosage components can be introduced simultaneously or one after the other.
  • the introduction of the dosing components has the result that part of the base liquid is displaced backwards out of the dosing space 22a.
  • the backward flow is detected by the flow meter 122.
  • the dosing valves 27, 28, which can be designed as pure shut-off valves or also as controllable shut-off valves, remain open until the desired volume of the dosing component (s) has been filled into the dosing space 22a.
  • the flow meter 122 and the valves of the device 100 are connected in a communicating manner to a control device (not shown in the figures), which is based on the Detection results of the flow meter 122 determine the time of opening / closing or, in general, the switching behavior of the components involved. It should be pointed out that the amount of each individual dosage component can be precisely determined with just one flow meter 122 by introducing different dosage components of a line one after the other.
  • the metering space 22a is emptied into the container 200, whereby the line is completely flushed.
  • the reservoirs 110, 124a, 125a for the base liquid and the dosage components can each be subjected to a gas pressure in the head space, either separately or together, in order to ensure the necessary pressure difference for the delivery of the corresponding fluids.
  • the static heights of the reservoirs 110, 124a, 125a can be selected such that the pressure differences enable the dosage components to be introduced into the base liquid.
  • the introduction and dimensioning of the dosage component (s) carried out in this way by means of backward displacement enables precise dosage to be achieved.
  • the sudden filling due to the pressure difference between the underpressure container 200 and the underpressure filling product not only accelerates the filling process, but also optimal rinsing of the filling element 20 can be achieved, which effectively prevents the carryover of flavors or filling product residues .
  • the technology presented here for fast and reliable filling of containers 200 by container and type also allows the filling product to be carbonated individually.
  • the carbonation level can be adjusted in different ways: According to a preferred embodiment, the desired carbonic acid content is determined by the content of CO 2 in the container 200 before filling. This is possible because the container 200 is brought to the negative pressure P low before filling. If the container 200 is flushed with CO 2 before evacuation, the carbon dioxide content can be set individually, in particular according to type and container, by setting P low. So that a variation in the negative pressure P low does not affect the duration of the filling process, the positive pressure with which the filling product is introduced into the container 200 can be adjusted accordingly.
  • the overpressure is preferably selected such that the pressure difference between it and P low remains approximately constant for different P low which determine the CO 2 content.
  • the carbonic acid content can alternatively or additionally be set by introducing CO 2 directly into the metering space 22a and / or into the container 200 during filling or at the end of the filling process into the head space of the container 200.
  • the gas line 24 and the gas valve 25, a metering valve 27, 28 or another device of the filling element 20 can be set up to introduce the CO 2 from a CO 2 source into the filling product.
  • the base liquid and / or one or more of the dosage components can be mixed with CO 2 , so that the type-specific mixing of the components also leads to a type-specific CO 2 content.
  • the internal pressure of the treatment chamber 10 is generated by carbon dioxide or a gas containing carbon dioxide
  • carbon dioxide can also be added to the filling product in the container in this way after filling.
  • the overpressure in the treatment chamber 10 the CO 2 content in the filling product can thus be adjusted by container and type.
  • still filling products can be filled in parallel to carbonated filling products.
  • the high pressure difference in the system during the filling process optimizes the flushing of the filling element 20, as a result of which any product or aroma carry-over into subsequent containers is prevented or at least minimized. Since, in addition, no return gas has to be discharged from the container 200 during filling, no aroma can get into the system, in particular the product kettle, via this route either.
  • no container 200 has to be in contact with the filling element 20 during the metering phase, since the metering or mixing is not carried out during filling but in the metering space 22a.
  • the time for dosing can be used synergistically for transporting the container.
  • the concept presented here is therefore suitable for both linear indexing machines with or several filling stations as well as rotary machines can be used. In the case of rotary machines, the containers 200 can leave the carousel again after only a small angle of rotation.
  • the flow meter 122 always has only the base liquid flowing through it, i.e. in most cases water. This means that the media properties do not change and the line system is not contaminated by different fluids in these areas.
  • the mechanical engineering effort to implement the device 100 is justifiable, since the line system can be implemented by pipes or hose lines with a few valves and only one single flow meter (per line). Complicated geometries do not have to be built in, as a result of which the device 100 is easy to clean and maintain. The risk of constipation is low.
  • the device 100 is also suitable for metering highly viscous fluids.
  • the filling product lines 22 or their metering spaces 22a of the filling elements 20 are in fluid connection via respective branches 130 with one or more distribution lines 131, which are preferably implemented as ring lines.
  • the filling product lines 22 of the filling organs 20 are not connected individually to one or more reservoirs, but rather via one or more common distribution lines 131, from which or from which they branch off.
  • the branches 130 can also be implemented in such a way that sections of the distribution line 131 are connected directly to the filling product lines 22.
  • the filling product line 22 of one filling element 20 is initially in fluid connection with the filling product line 22 of an adjacent filling element 20, which in turn is in fluid connection with the filling product line 22 of the second neighbor, etc.
  • One or more branches 130 and / or one or more sections of the distribution line (s) are in fluid connection with a distributor 133 via feed lines 132 and draw the corresponding component from the distributor 133.
  • a "series connection” or “ring connection” of several filling elements 20 comes particularly preferably in a rotary machine with a carousel for transporting and treating the containers 200 for use.
  • the base liquid is provided via a distribution line 131, the filling product lines 22, base lines 121 or metering spaces 22a branch off from the distribution line 131.
  • the distribution line 131 is referred to as “base liquid distribution line” in this case.
  • the distribution line 131 is in turn in fluid connection with a distributor 133 via one or more feed lines 132.
  • the distributor 133 is referred to as the "base liquid distributor”.
  • the base fluid distributor can be the base reservoir 110 or an intermediate reservoir in fluid communication therewith, such as a kettle.
  • the base liquid distributor 133 is preferably arranged above the filling members 20, as is shown schematically in FIG Figure 4 is shown.
  • the Figure 4 also shows the flow meter 122 and a shut-off valve 134 in the feed line 132 to make it clear that in the case of such a "series connection" of several filling elements 20, one flow meter 122 per filling element 20 does not necessarily have to be assigned and installed. In this way, the structural complexity of the device 100 can be further reduced.
  • one or more of the dosage components can be provided via a common distribution line 131, in which case the corresponding dosage lines 124b, 125b or dosage valves 27, 28 branch off from the distribution line 131.
  • the distribution line 131 is referred to as the "dosage component distribution line”.
  • the distribution line 131 is in fluid connection with a distributor 133 via one or more feed lines 132.
  • the distributor 133 is referred to as a "dosage component distributor”.
  • the dosage component distributor may be a dosage reservoir 124a, 125b or an intermediate reservoir in fluid communication therewith, such as a kettle.
  • the metering component distributor is preferably arranged above the filling members 20.
  • the metering component (s) are introduced into the metering chamber 22a preferably at a higher pressure than the introduction of the base liquid in order to enable or at least to facilitate the metering described above by means of backward displacement.
  • the purpose of the dosage component distributor is, for example due to its static height and / or a higher pressure, a higher pressure level than the base reservoir 110 or the base liquid distributor.
  • the distribution line 131 can consist of a plurality of sections connected to the branches 130 or the filling product lines 22. You can be rigid; however, it is preferably flexible at least in sections in order to enable the filling members 20 to be moved or at least to simplify it. A design of the distribution line 131 that is flexible at least in sections is particularly advantageous if the filling elements 20 are designed for a lifting movement in order to move onto the container 200 from above. The flexibility can be realized through a suitable choice of material, preferably Teflon, and / or through mechanical structures, such as the use of one (or more) bellows, joints, rotary distributors, etc.
  • the feed lines 132 are preferably designed to be flexible, at least in sections, in order to enable or at least to simplify any displaceability of the filling members 20, in particular a lifting movement.
  • the flexibility can be achieved through a suitable choice of material, preferably Teflon, and / or through mechanical structures, such as the use of one (or more) bellows, joints, rotary distributors, etc.
  • Teflon mentioned is a preferred material for some or all of the fluid-carrying components, such as lines, valves, etc., since the transport behavior of the fluids is improved due to the low surface energy. Teflon also has a very good resistance to any migration of aromatic substances.
  • the "series connection” described above which comprises the preferred "ring connection" provides a machine 100 that is simple, reliable and low-maintenance implementation of the device 100, the containers 200 still being able to be filled almost individually, in particular by type and / or by container group.
  • the handling of the individual filling members 20 is made easier, in particular if the distribution line (s) 131 and / or supply line (s) 132 are designed to be flexible, at least in sections.

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Abstract

Vorrichtung zum Befüllen von Behältern (200) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung aufweist: mehrere Füllorgane (20), die jeweils eine Füllproduktleitung (22) zum Einleiten des Füllprodukts in einen entsprechenden Behälter (200) aufweisen; und zumindest eine Verteilungsleitung (131), an welche die Füllproduktleitungen (22) der mehreren Füllorgane (20) angebunden sind.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt, vorzugsweise Getränken, wie etwa Bier, Softdrinks, Mischgetränken, Säften oder karbonisierten Füllprodukten.
    • Stand der Technik
  • Um Füllprodukte bestehend aus mehreren Komponenten zu mischen und abzufüllen, sind verschiedene Technologien zum Dosieren der einzelnen Komponenten bekannt, die im Folgenden kurz vorgestellt werden:
    Beim Abfüllen kohlensäurehaltiger Getränke, wie etwa CSD-Produkten (CSD steht für "carbonated soft drinks"), ist es bekannt, das Getränk in einem Mixer aus Sirup und Wasser herzustellen und im Mixer zu karbonisieren. Das Getränk wird anschließend an Füllorgane transportiert und durch diese sortenrein in Behälter abgefüllt. Werden häufige Produktwechsel durchgeführt, kann ein nicht unerheblicher Produktverlust auftreten, beispielsweise in den Rohrleitungen vom Mixer zu den Füllorganen. Ferner sind solche Anlagen für das Abfüllen kleiner Chargen, beispielsweise bis zu 10.000 Flaschen, kaum rentabel. Abfüllanlagen dieser Art sind trotz Maßnahmen zur Verkürzung von Umstellzeiten nicht sehr flexibel. Es ist beispielsweise nicht ohne weiteres möglich, in einer kleinen Charge die Hälfte der Flaschen mit Zitronenlimonade und die andere Hälfte mit Orangenlimonade abzufüllen.
  • Um die Herstellung großer Produktmengen in einem Mixer zu vermeiden, lassen sich die gewünschten Komponenten beispielsweise über separate Dosierstationen einzeln dosieren und abfüllen, wie es beispielsweise aus der US 2008/0271809 A1 bekannt ist. Die Verwendung von separaten Dosierstationen für eine Vielzahl von Komponenten führt jedoch zu einem komplexen Anlagenaufbau und Prozessablauf, da die Abfüllung jedes Behälters auf mehrere separate Dosier-/Abfüllstationen aufgeteilt wird, an denen der Behälter für die jeweiligen Dosierzeiten positioniert werden muss. Es ist zwar prinzipiell möglich, die mehreren Komponenten über separate Leitungen und Abgabeöffnungen gleichzeitig und an einer gemeinsamen Abfüllstation in die Behälter einzudosieren, dies ist jedoch durch die Größe der Flaschen- bzw. Behältermündung begrenzt.
  • Alternativ kann die Zusammenführung der Komponenten in einem gemeinsamen Füllventil realisiert werden, vgl. beispielsweise EP 0 775 668 A1 und WO 2009/114121 A1 . Die Dosierung einer einem Basisfluid hinzuzufügenden Komponente erfolgt hierbei vordem Füllventilauslauf, wobei die gewünschte Menge beispielsweise durch eine Volumenmessung mittels eines Durchflussmessers ( EP 0 775 668 A1 ) oder durch eine andere volumetrische Dosiertechnologie ( WO 2009/114121 A1 ), etwa mittels eines Dosierkolbens und/oder einer Membranpumpe, abgemessen werden kann.
  • Hohe Dosiergenauigkeiten lassen sich durch eine Abmessung mit Hilfe eines Durchflussmessers erreichen. Dieser misst das zu dosierende Volumen oder die zu dosierende Masse und schließt bei Erreichen eines Schwellwertes ein Absperrventil in der Dosageleitung. Andere volumetrische Dosierverfahren, wie etwa die Verwendung von Pumpen oder das Zeit-/Druckfüllen, weisen oft größere Unsicherheiten auf und reagieren tendenziell empfindlicher auf Änderungen des Dosagemediums, beispielsweise auf Änderungen des Drucks, der Temperatur oder Zusammensetzung. Eine häufige Kalibrierung, insbesondere bei einem Wechsel des Dosagemediums, ist die Folge. Eine gravimetrische Messung der Dosagen ist aufgrund großer Unterschiede zwischen dem Dosagegewicht bei Kleinstmengen (µl) und dem Behältergewicht kaum realisierbar.
  • Die vorstehend dargelegten Technologien zeichnen sich dadurch aus, dass die Komponenten zu einem späten Zeitpunkt, d.h. entweder während oder kurz vor der Abfüllung, vermischt werden. Das späte Abmischen ist jedoch auch mit technischen Schwierigkeiten verbunden. So ist eine zeitliche Optimierung des Abfüllvorgangs nicht ohne weiteres möglich, da der Dosiervorgang, beispielsweise unter Verwendung eines Durchflussmessers, nicht beliebig beschleunigt werden kann. Die Zeit, die der Behälter unter der Dosierstelle verbleibt, ist direkt proportional zu der Leistung der Abfülllinie. Bei einem höheren Leistungsbedarf muss daher entweder die Dosierzeit und damit der Dosierbereich verringert oder eine zweite parallele Dosierlinie aufgebaut werden. Der mögliche Dosierbereich ist von der zur Verfügung stehenden Dosierzeit und damit von der Linienleistung abhängig.
  • Es kommt hinzu, dass das späte Ausmischen eine nicht unerhebliche bauliche Komplexität nach sich zieht. Im Fall kleiner Behältermündungen ist es nur schwer möglich, einen sich bewegenden Behälter mit einem feststehenden Dosierkopf zu befüllen. Daher muss sich entweder der Dosierkopf mit dem Behälter mitbewegen (beispielsweise als Rundläufer) oder der Behälter unter dem Dosierkopf für den Dosier- und Abfüllvorgang stehen bleiben, wie etwa bei einer Lineartaktmaschine. Wenn nun eine Vielzahl von verschiedenen Dosagekomponenten gleichzeitig zur Verfügung stehen soll, sind beide Lösungen aufgrund der Vielzahl an Füllstellen und/oder Dosagekomponenten am Füllventil maschinenbautechnisch aufwendig, kosten- sowie wartungsintensiv und benötigen viel Bauraum.
  • Jene Dosagetechniken, die gleichzeitig das Volumen bestimmen und das Medium fördern, etwa mittels Pumpen oder Kolbendosierer, weisen einen Nachteil darin auf, dass keine Rückmeldung über das tatsächlich in den Behälter eingeleitete Volumen an die Steuerung gegeben werden kann. Dies gilt gleichermaßen für die Zeit-/Druckfüllung. Falls ein Ventil nicht öffnet oder die Leitung verstopft ist, kann dies vom System nicht ohne weiteres sofort erkannt werden. Da eine nachträgliche Qualitätskontrolle des befüllten Behälters bei einer individualisierten Befüllung mit mehreren Komponenten nicht oder nur sehr aufwändig realisierbar ist, ist eine Rückmeldung des Dosagesystems über die tatsächlich dosierte Menge wünschenswert, wenn nicht zwingend erforderlich.
  • Die vorstehend beschriebenen technischen Probleme haben zu einer Weiterentwicklung des Dosier-/Abfüllprozesses geführt, die beispielsweise aus der EP 2 272 790 A1 und DE 10 2009 049 583 A1 hervorgeht. Hierbei werden direkt bei der Abfüllung die Komponenten des Füllprodukts mittels eines Durchflussmessers dosiert und gemeinsam in den zu befüllenden Behälter eingeleitet, wobei beim Dosieren eine Hauptkomponente von der zudosierten Komponente rückwärts verdrängt wird. Das verdrängte Volumen der Hauptkomponente wird mittels des Durchflussmessers ermittelt, und damit ist ebenfalls das Volumen der zudosierten Komponente bekannt und steuerbar. Bei der anschließenden Abfüllung des Füllprodukts in den Behälter wird die Hauptkomponente zusammen mit der zudosierten Komponente vollständig aus dem Füllventil in den Behälter gespült, wobei gleichzeitig die Gesamtfüllmenge mit demselben Durchflussmesser ermittelt werden kann. Beim nächsten Abfüllzyklus können die Füllmengen und auch die zudosierten Komponentenmengen neu bestimmt werden. Damit ist eine hochflexible Abfüllung individualisierter Getränke ohne Umstellzeiten möglich.
  • Beim Sortenwechsel kann es dazu kommen, dass Reste eines vorigen Füllprodukts, insbesondere etwaige Dosagekomponenten, im Füllventil zurückbleiben. Aromastoffe, Fruchtstückchen und dergleichen können verschleppt werden und nachfolgende Abfüllungen verunreinigen. Damit möglichst keine Rückstände im Füllventil verbleiben, die das Füllprodukt beim nachfolgenden Füllvorgang verunreinigen könnten, müssen Menge und Abfüllung der Hauptkomponente so eingerichtet sein, dass diese das Füllventil vollständig von Resten der vorigen Abfüllung befreit. Der Reinigungsgrad wird unter anderem davon bestimmt, wie schnell und mit welchem Druck das Füllventil bei der Abgabe des Füllprodukts in den Behälter durchspült wird. Die Durchspülung des Füllventils kann jedoch aus mehreren Gründen nicht beliebig beschleunigt werden. So kann es beim Abfüllen von kohlenstoffdioxidhaltigen Getränken leicht zum Überschäumen kommen. Ebenso steht die Verdrängung der im Behälter befindlichen Atmosphäre während des Abfüllens einer Beschleunigung des Abfüllprozesses entgegen.
  • Eine weitere Schwierigkeit bei der flexiblen Abfüllung durch Eindosieren von Komponenten in das Füllventil besteht darin, dass der Kohlenstoffdioxidgehalt des Füllprodukts nicht ohne weiteres flexibilisierbar, d.h. behälter- und/oder sortenweise einstellbar ist. Die Hauptkomponente des Füllprodukts, beispielsweise Wasser, hat normalerweise einen definierten Kohlensäuregehalt. Die Dosagekomponente, beispielsweise Fruchtsirup, hat einen definierten Brixgehalt. Kohlensäuregehalt und Brixgehalt definieren das Mischungsverhältnis eindeutig. Für eine Sorte des Füllprodukts kann der Kohlensäuregehalt der Hauptkomponente so angepasst werden, dass nach der Mischung und Abfüllung der gewünschte Gehalt im Behälter enthalten ist. Wird stets nur eine Sorte des Füllprodukts auf dem Füller abgefüllt, kann bei der nächsten Sorte der Kohlensäuregehalt der Hauptkomponente sortenspezifisch angepasst werden. Sollen jedoch zwei oder mehr Sorten unmittelbar nacheinander oder gleichzeitig durch mehrere miteinander gekoppelte Füllventile abgefüllt werden, was prinzipiell durch die individuelle Zugabe von Dosagekomponenten möglich ist, kann der Kohlensäuregehalt des abgefüllten Füllprodukts nicht mehr sortenspezifisch eingestellt werden, da dieser von der Hauptkomponente bestimmt wird.
  • Es kommt eine weitere Schwierigkeit hinzu, die darin besteht, dass durch das Ableiten der Atmosphäre im Behälter, zumeist Luft, während des Füllvorgangs Aromen aus dem Produkt über den Rückgaskanal in Produktkessel verschleppt werden können. Auch dies wirkt einer sortenreinen Abfüllung (flüssigkeitsgebundene und gasgebundene Inhaltstoffe) im Fall des behälterweisen Sortenwechsels entgegen.
  • Zur Einleitung und Abmessung von Haupt- und/oder Dosagekomponenten in das Füllorgan ist dieses mit Fluidleitungen verbunden, welche die jeweilige Komponente aus einem Reservoir beziehen und zu diesem Zweck mit Ventilen, Durchflussmessern und dergleichen ausgestattet sind. Die bauliche Komplexität der Anlage ist erheblich, insbesondere wenn diese etwa als Rundläufermaschine mit einer Vielzahl von Füllorganen ausgestattet ist. Zudem kann die komplexe, fluidtechnische Anbindung der Füllorgane deren Handhabung und Reinigung erschweren sowie die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die flexible Abfüllung zu verbessern, insbesondere eine behälterweise bzw. behältergruppenweise und/oder sortenspezifische Abfüllung unter Reduktion der baulichen Komplexität zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dem Befüllen von Behältern mit einem Füllprodukt. Das Füllprodukt kann ein mehrkomponentiges Füllprodukt aus zumindest zwei Komponenten sein, wobei eine der Komponenten zur sprachlichen Unterscheidung hierin als "Basisflüssigkeit" oder "Hauptkomponente" bezeichnet ist. Etwaige weitere Komponenten sind als "Dosagekomponente(n)" bezeichnet. Neben dem Abfüllen des Füllprodukts ist die Vorrichtung im Fall mehrerer Komponenten zum Zusammenführen und gegebenenfalls zumindest teilweise Mischen der Komponenten eingerichtet und übernimmt insofern zumindest einen Teil des Herstellungsprozesses des abzufüllenden Füllprodukts. Die Basisflüssigkeit ist beispielsweise Wasser (still oder karbonisiert) oder Bier. Die Dosagekomponente(n) kann/können Sirup, Fruchtfleisch enthaltende Flüssigkeiten, Pulpe, Aromen usw. umfassen. Besteht das Füllprodukt nur aus einer Hauptkomponente, ohne Dosagekomponente(n), dann werden die Bezeichnungen "Hauptkomponente" und "Füllprodukt" synonym verwendet. Die Vorrichtung findet somit besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage Anwendung. Kohlenstoffdioxid, dessen Zugabe durch den hierin beschriebenen Füllprozess ebenfalls möglich ist, fällt nicht unter die Bezeichnung "Dosagekomponente".
  • Die Vorrichtung weist mehrere Füllorgane auf, die jeweils eine Füllproduktleitung zum Einleiten des Füllprodukts in einen entsprechenden, d.h. zum Abfüllen dem Füllorgan temporär zugeordneten und normalerweise unter dem Füllorgan befindlichen, Behälter aufweisen. Die Vorrichtung weist ferner zumindest eine Verteilungsleitung auf, an welche die Füllproduktleitungen der mehreren Füllorgane (fluidleitend) angebunden sind. Die Verteilungsleitung ist somit eingerichtet, ein darin befindliches Fluid in die Füllproduktleitungen der mehreren Füllorgane einzuleiten.
  • In anderen Worten, die Füllproduktleitungen der betreffenden Füllorgane sind nicht individuell mit einem oder mehreren Reservoiren verbunden, sondern über eine gemeinsame Verbindungsleitung. Die Füllproduktleitungen können von der Verbindungsleitung abzweigen, oder die Verbindungsleitung kann mehrere Abschnitte aufweisen, die jeweils an ihren Enden in die Füllproduktleitungen der Füllorgane einmünden. So steht beispielsweise die Füllproduktleitung eines Füllorgans zunächst mit der Füllproduktleitung eines benachbarten Füllorgans in Fluidverbindung, diese steht wiederum vorzugsweise mit der Füllproduktleitung des zweiten Nachbarn in Fluidverbindung usw. Die Bezeichnung "Fluidverbindung" bedeutet, dass ein Fluid zwischen den in Fluidverbindung stehenden Komponenten fließen kann. Dies schließt eine Zwischenschaltung von Bauteilen, welche den Fluidtransport unterbinden können, wie etwa Ventilen, nicht aus.
  • Eine solche strömungstechnische "Reihenschaltung", welche eine bevorzugte "Ringschaltung" umfasst, verringert die maschinenbauliche Komplexität der Vorrichtung. Eine individuelle Anbindung der Füllorgane an ein Basisreservoir und/oder an Dosagereservoire kann vermieden werden, wodurch fluidführende Komponenten, wie etwa Leitungen, Ventile und dergleichen, entfallen können. Damit gehen eine Verbesserung der Zuverlässigkeit und eine Verringerung des Wartungs- und Reinigungsaufwands der Vorrichtung einher.
  • Wie vorstehend bereits angemerkt, zweigen die Füllproduktleitungen der mehreren Füllorgane vorzugsweise über Abzweigungen von der Verteilungsleitung ab. Durch die Abzweigungen können auf einfache Weise Füllorgane an die Verteilungsleitung angebunden werden, wodurch eine modulare, leicht zu installierende und anzupassende Anordnung von Füllorganen geschaffen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verteilungsleitung, wie nachstehend im Detail dargelegt, für die Bereitstellung und den Transport des Füllprodukts oder einer Komponente desselben, wie etwa der Basisflüssigkeit oder einer Dosagekomponente, eingerichtet sein kann. Insbesondere können mehrere Verteilungsleitungen vorgesehen sein, die unterschiedliche Komponenten des Füllprodukts transportieren und über entsprechende Abzweigungen in die jeweiligen Füllproduktleitungen einleiten können. Selbstverständlich können an den Abzweigungen und/oder an anderen geeigneten Stellen Ventile installiert sein, um die Einleitung der entsprechenden Komponente(n) in die Füllproduktleitung(en) zu regeln, insbesondere zuzulassen und abzusperren.
  • Vorzugsweise ist die Verteilungsleitung eine Ringleitung, wodurch das Füllprodukt bzw. die entsprechende Komponente besonders zuverlässig und gleichmäßig an die mehreren Füllproduktleitungen transportierbar ist. Zudem ist eine solche Topologie für den Fall einer Rundläufermaschine besonders geeignet.
  • Vorzugsweise steht die Verteilungsleitung über zumindest eine Zuleitung mit einem Verteiler, der ein Fluidreservoir ist, in Fluidverbindung. Der Verteiler kann ein Hauptreservoir oder ein Zwischenreservoir, das wiederum etwa mit einem Hauptreservoir in Fluidverbindung steht, sein. Der Verteiler befindet sich vorzugsweise oberhalb der Füllorgane, wodurch auf baulich einfache Weise ein statischer Druck zum Einleiten der entsprechenden Komponente bereitgestellt wird. Vorzugsweise stehen ein oder mehrere Abzweigungen und/oder ein oder mehrere Abschnitte der Verteilungsleitung über eine oder mehrere Zuleitungen mit einem Verteiler in Fluidverbindung und Beziehen die entsprechende Komponente von dem Verteiler.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass sich räumliche Angaben, wie etwa "unter", "unterhalb", "über", "oberhalb" usw., auf die Einbaulage der Vorrichtung beziehen, die durch das Abfüllen in Schwerkraftrichtung eindeutig bestimmt ist.
  • Vorzugsweise ist die Zuleitung zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Verteilungsleitung vorzugsweise zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet. Wenn der sprachlichen Einfachheit halber die Zuleitung oder die Verteilungsleitung hierin im Singular verwendet wird, gelten die genannten Ausführungsvarianten analog für den Fall mehrerer Zuleitungen bzw. Verteilungsleitungen. Die Flexibilität kann durch geeignete Wahl des Materials, vorzugsweise Teflon, und/oder durch mechanische Strukturen, wie etwa die Verwendung eines (oder mehrerer) Balgs, Gelenks, Drehverteilers usw., realisiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass das erwähnte Teflon ein bevorzugtes Material für einige oder sämtliche fluidführende Komponenten, wie etwa Leitungen, Ventile usw., ist, da das Transportverhalten der Fluide aufgrund der geringen Oberflächenenergie verbessert werden kann. Ebenso hat Teflon eine sehr gute Beständigkeit gegenüber einer etwaigen Migration von Aromastoffen.
  • Vorzugsweise ist ein Basisreservoir vorgesehen, das mit den Füllproduktleitungen der Füllorgane in Fluidverbindung steht und eingerichtet ist, um eine Basisflüssigkeit bereitzustellen. Ferner weisen die Füllorgane vorzugsweise jeweils eine oder mehrere, vorzugsweise zwei oder mehr, Dosagezuleitungen, etwa Dosageventile, auf, die jeweils eingerichtet sind, um eine Dosagekomponente aus einem entsprechenden Dosagereservoir in die Füllproduktleitung einzuleiten. Hierbei steht eine Verteilungsleitung mit dem Basisreservoir in Fluidverbindung und ist eingerichtet, um die Füllproduktleitungen mit der Basisflüssigkeit zu versorgen. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Verteilungsleitung mit einem der Dosagereservoire in Fluidverbindung stehen und eingerichtet sein, um die Füllproduktleitungen mit der entsprechenden Dosagekomponente zu versorgen.
  • Somit können hochflexibel, nahezu beliebig viele Geschmacksrichtungen behältergruppenindividuell abgefüllt werden. Eine Änderung der Basisflüssigkeit, etwa eine Anpassung der Wasserqualität, kann bei einem Sortenwechsel entfallen, wodurch etwaige Ausschubmengen minimiert werden können. So muss beispielsweise Wasser lediglich einer Qualität (z.B. still) als Basisflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden. Auch mehrere Anlagen können mit der gleichen Wasserqualität versorgt werden, unabhängig davon, welche Sorten darin abgefüllt werden. In Bezug auf die Einmischung muss sich während der Dosierphase kein Behälter am Füllorgan befinden, da die Dosierung bzw. Einmischung nicht beim Abfüllen sondern in der Füllproduktleitung erfolgt. Die Zeit zum Einmischen kann synergetisch für den Behältertransport verwendet werden. Damit ist das hierin dargestellte Konzept sowohl für Lineartaktmaschinen mit einer oder mehreren Füllstellen als auch Rundläufermaschinen anwendbar. Im Fall von Rundläufermaschinen können die Behälter das Karussell schon nach einem geringen Drehwinkel wieder verlassen.
  • Der Abschnitt der Füllproduktleitung, in den die Dosagekomponente(n) eingeleitet werden, ist hierin auch als "Dosierraum" bezeichnet. Das eine oder die mehreren Dosageventile sind bevorzugte Ausprägungen von Dosagezuleitungen. In anderen Worten: In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Einleitung und etwaige Abmessung der Dosagekomponente(n) in den Dosierraum durch bezüglich des Füllorgans externe Mittel realisiert wird, kann gegebenenfalls auf die Dosageventile verzichtet werden. Zudem sei darauf hingewiesen, dass keine wesentliche oder gar vollständige Durchmischung der Komponenten im Dosierraum stattfinden muss. Eine tatsächliche Durchmischung kann auch während des Abfüllens oder später im Behälter stattfinden. Vielmehr dient der Dosierraum in erster Linie zum Eindosieren einer oder mehrerer Dosagekomponenten in die Hauptkomponente.
  • Vorzugsweise werden die Dosagekomponenten mit einem höheren Druck als die Basiskomponente bereitgestellt, wodurch die Dosagekomponenten durch Rückwärtsverdrängung der Basisflüssigkeit hinzudosiert werden können.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung zumindest einen Durchflussmesser auf, der zwischen dem Basisreservoir und einem Füllorgan, vorzugsweise zwischen dem Basisreservoir und der Verteilungsleitung, angeordnet und eingerichtet ist, um die den Durchflussmesser passierende Fluidmenge zu bestimmen. Es kann jedem Füllorgan ein Durchflussmesser zugeordnet sein. Allerdings erlaubt die vorliegende Architektur, dass für eine Gruppe von Füllorganen oder alle Füllorgane lediglich ein Durchflussmesser installiert ist, wodurch die bauliche Komplexität weiter verringert werden kann.
  • Mit der so implementierten "Rückstrommessung", d.h. der Bestimmung des von der eingeleiteten Dosagekomponente rückwärts aus dem Dosierraum verdrängten Volumens der Basisflüssigkeit, ist das Mischungsverhältnis auf maschinenbaulich einfache, kompakte und zuverlässige Weise bestimmbar. Während der Dosierphase muss sich kein Behälter am Füllorgan befinden, da die Dosierung bzw. Einmischung nicht beim Abfüllen sondern im Dosierraum vorgenommen wird. Die Zeit zum Dosieren kann synergetisch für den Behältertransport verwendet werden. Der Durchflussmesser wird zudem stets nur von der Basisflüssigkeit, d.h. in den meisten Fällen Wasser, durchflossen. Damit ändern sich die Medieneigenschaften nicht, und das Leitungssystem wird in diesen Bereichen nicht durch unterschiedliche Fluide verschmutzt.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung als Rundläufermaschine mit einem Karussell zum Transport und zum Befüllen der Behälter durch die Füllorgane ausgebildet. Eine fluidtechnische "Reihenschaltung" oder "Ringschaltung" mehrerer Füllorgane kommt besonders bevorzugt in einer Rundläufermaschine zur Anwendung, da die Fluidversorgung der Füllorgane in diesem Fall besonders einfach auf diese Weise baulich integrierbar ist. Die Zeit zum Einmischen etwaiger Dosagekomponenten kann zudem synergetisch für den Behältertransport verwendet werden, so dass die Behälter das Karussell schon nach einem geringen Drehwinkel wieder verlassen können.
  • Vorzugsweise weisen die Füllorgane jeweils eine Gasleitung auf, um den zu befüllenden Behälter auf einen Unterdruck Plow zu evakuieren, wobei die Füllorgane vorzugsweise eingerichtet sind, um das Füllprodukt unter einem Überdruck in den evakuierten Behälter einzuleiten.
  • 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.
  • 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. 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.
  • Neben dem schlagartigen Abfüllen aufgrund der Druckdifferenz können somit hochflexibel, nahezu beliebig viele Geschmacksrichtungen behältergruppenindividuell abgefüllt werden, ohne dass es dabei zu signifikanten Aromaverschleppungen oder dergleichen kommt. Denn durch die hohe Druckdifferenz im System während der Abfüllung wird die Ausspülung des Füllorgans optimiert, wodurch etwaige Produkt- oder Aromaverschleppungen in Folgebehälter unterbunden oder zumindest minimiert werden. Da zudem während der Befüllung kein Rückgas aus dem Behälter abzuleiten ist, kann auch über diesen Weg kein Aroma in das System, insbesondere einen Produktkessel, gelangen.
  • Vorzugsweise ist pro Füllorgan eine Behandlungskammer vorgesehen, in die der zu befüllende Behälter zur Evakuierung und Befüllung zumindest teilweise einbringbar ist, die zur äußeren Umgebung hin abdichtbar ist und über eine Gasversorgung verfügt, die eingerichtet ist, um einen Überdruck in der Behandlungskammer zu erzeugen. Auf diese Weise lässt sich ein Überschäumen nach dem Befüllen, insbesondere nach dem Entfernen des Füllorgans von der Behältermündung, vermeiden. Vorzugsweise entspricht der Überdruck in der Behandlungskammer dem Überdruck, mit dem das Füllprodukt in den Behälter eingeleitet wird. Bei kohlenstoffdioxidhaltigen Füllprodukten entspricht der Überdruck in der Behandlungskammer vorzugsweise dem Fülldruck oder Sättigungsdruck des Kohlenstoffdioxids, wodurch ein Auf- oder Überschäumen des Füllprodukts nach Beendigung des Füllprozesses wirksam unterbunden wird. Wird der Innendruck der Behandlungskammer durch Kohlenstoffdioxid oder ein kohlenstoffdioxidhaltiges Gas erzeugt, kann auf diese Weise zudem nach dem Befüllen das Füllprodukt im Behälter mit Kohlenstoffdioxid versetzt werden. Durch die Wahl des Überdrucks in der Behandlungskammer lässt sich somit der CO2-Gehalt im Füllprodukt behältergruppen- und sortenweise einstellen.
  • Vorzugsweise weist jedes Füllorgan einen Mündungsabschnitt auf und ist in diesem Fall so eingerichtet, dass der Mündungsabschnitt zum Evakuieren und Befüllen des Behälters in der Behandlungskammer mit diesem dichtend in Fluidkommunikation bringbar ist, wobei das Füllorgan dazu zumindest teilweise verfahrbar ist. Die Verfahrbarkeit ist hier relativ zur Behandlungskammer zu sehen. Somit können das Evakuieren und Befüllen des Behälters schnell und zuverlässig durchgeführt werden, und gleichzeitig wird verhindert, dass Fremdpartikel in das Behälterinnere gelangen. Für einen zuverlässigen Sitz des Mündungsabschnitts auf der Behältermündung kann der Mündungsabschnitt eine Zentrierglocke mit einer Dichtung, beispielsweise mit einem geeignet geformten Anpressgummi, aufweisen.
  • Vorzugsweise ist pro Füllorgan ein Verschließorgan vorgesehen, das eingerichtet ist, um einen Verschluss aufzunehmen und den Behälter in der entsprechenden Behandlungskammer nach dem Befüllen mit dem Verschluss zu verschließen. Das Verschließen erfolgt besonders bevorzugt in der Behandlungskammer unter dem darin aufgebauten Überdruck. Zu diesem Zweck kann das Verschließorgan einen Verschließerkopf aufweisen, der in die Behandlungskammer ragt und im Wesentlichen vertikal verfahrbar ist. Die Übergabe eines Verschlusses an den Verschließerkopf kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann pro Füll-/Verschließzyklus in einem ersten Schritt ein Verschluss beispielsweise von einem Sortierwerk und einer Zuführrinne in die Behandlungskammer eingebracht und an den Verschließerkopf übergeben werden. Durch das Verschließen unmittelbar nach der Befüllung und unter Überdruck in der Behandlungskammer kann der Abfüllprozess erheblich beschleunigt werden, da im Wesentlichen keine Beruhigungsphase des Füllprodukts, auch es karbonisiert ist, erforderlich ist.
  • Vorzugsweise weist die Vorrichtung Mittel zum Einbringen von Kohlenstoffdioxid in die Füllproduktleitungen und/oder in die Behälter auf. Somit kann nahezu jeder beliebige Kohlensäuregehalt behälterweise (oder behältergruppenweise) und sortenspezifisch eingestellt werden. So muss beispielsweise Wasser als mögliche Hauptkomponente lediglich einer Qualität (z.B. still oder in einem bestimmten Grad karbonisiert) als Basisflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden. Auch mehrere Anlagen können mit der gleichen Wasserqualität versorgt werden, unabhängig davon, welche Sorten darin abgefüllt werden. Hierbei ist eine Ausrichtung auf das Füllprodukt mit dem niedrigsten Kohlensäuregehalt nicht zwingend erforderlich. Zudem können auch stille Füllprodukte parallel zu karbonisierten Füllprodukten abgefüllt werden.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung eingerichtet, um die Behälter vor dem Evakuieren mittels der Füllorgane, vorzugsweise über deren Gasleitungen, mit Kohlenstoffdioxid zu spülen und danach die Behälter auf einen variablen Unterdruck Plow zu evakuieren, um so den Kohlenstoffdioxidgehalt im abgefüllten Füllprodukt einzustellen. Auf diese Weise wird die Evakuierung des Behälters, somit das schlagartige Abfüllen, synergetisch mit dem individuellen Karbonisieren des Füllprodukts kombiniert. Die Bezeichnungen "Evakuierung", "evakuieren" und dergleichen implizieren hierin somit nicht unbedingt das Bestreben, den Unterdruck im Behälter möglichst einem perfekten Vakuum anzunähern.
  • Vorzugsweise ist die Füllvorrichtung eingerichtet, um den Überdruck, mit dem das Füllprodukt in den Behälter eingeleitet wird, an den Unterdruck Plow anzupassen, vorzugsweise so, dass die Druckdifferenz zwischen dem Überdruck und dem Unterdruck Plow im Wesentlichen konstant bleibt. Somit wirkt sich die Variation des Unterdrucks Plow nicht notwendigerweise auf die Abfüllgeschwindigkeit und somit die Dauer des Abfüllprozesses aus. Die Druckdifferenz kann so gewählt werden, dass das behälterweise, sortenspezifische Karbonisieren die Steuerung des Füllprozesses, insbesondere Taktrate, Zyklusdauer usw., unberührt lässt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. 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 Füllvorrichtung zeigt;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt;
    Figur 3
    eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung mehrerer Füllorgane in einer Rundläufermaschine; und
    Figur 4
    eine schematische Seitenansicht eines an einen Verteiler angebundenen Füllorgans.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
  • Die Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Füllvorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters (in der Figur 1 nicht gezeigt) mit einem Füllprodukt und Verschließen des Behälters mit einem Verschluss 2 in einer Getränkeabfüllanlage.
  • Die Füllvorrichtung 1 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, etwa 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 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. 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 finden 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 auf. Das Füllorgan 20 mit dem Mündungsabschnitt 26 ist für eine sogenannte Wandfüllung eingerichtet, bei der das Füllprodukt nach Austritt aus dem Mündungsabschnitt 26 an der Behälterwand abwärts strömt. Vorzugsweise sind die Füllproduktleitung 22 und der Mündungsabschnitt 26 so beschaffen oder weisen entsprechende Mittel auf, dass das Füllprodukt beim Abfüllen in Drall versetzt wird, wodurch das Füllprodukt zentrifugalkraftbedingt nach außen getrieben wird und nach Austritt aus dem Mündungsabschnitt 26 in einer Spiralbewegung abwärts strömt.
  • Um einen raschen Sortenwechsel, im Wesentlichen ohne Umstellzeit zu realisieren, weist das Füllorgan 20 ein oder mehrere, vorzugsweise zumindest zwei, Dosageventile 27, 28 auf, die in einen Dosierraum 22a münden. Dadurch kann rundenweise das abzufüllende Produkt umgestellt werden, d.h. in der einen Runde füllt das Füllorgan 20 beispielsweise Orangenlimonade in der nächsten Runde beispielsweise Zitronenlimonade. Zudem kann durch die Bereitstellung mehrerer Dosageventile 27, 28 ein Dosagestrang etwa mit Wasser gespült und gereinigt werden, während ein anderer Dosagestrang zum Abfüllen verwendet wird. Auf diese Weise können der Abfüllprozess und eine etwaige Reinigung von Teilen der Maschine durch gleichzeitige oder zeitlich überlappende Ausführung synergetisch kombiniert werden, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann.
  • Die Dosageventile 27, 28 sind bevorzugte Ausprägungen bzw. Ausführungen von Dosagezuleitungen. In anderen Worten: In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Einleitung und etwaige Abmessung der 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. Wie die Abmessung bei der Eindosierung der Dosagekomponenten stattfinden kann, wird weiter unten in Bezug auf die Figur 2 erläutert.
  • 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 Mittel zur Abdichtung vorgesehen, die in der Figur 1 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann der Behandlungskammerdruck nach Beendigung des Abfüllvorgangs größer sein als der Druck der äußeren Umgebung, der hierbei nicht der Atmosphärendruck sein muss, 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.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Füllvorrichtung 1 ferner ein Verschließorgan 30 zum Verschließen des Behälters auf. Das Verschließorgan 30 weist einen Verschließerkopf31 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 Verschließerkopf31 einen Verschluss 2 aufzunehmen und zu halten. Zu diesem Zweck kann der Verschließerkopf31 einen Magneten aufweisen, wodurch auf baulich einfache Weise ein Verschluss 2, insbesondere wenn dieser ein metallischer Kronkorken ist, zentriert aufgenommen und zum Verschließen des Behälters auf die Behältermündung abgesetzt werden kann. Alternativ kann der Verschluss 2 durch geeignete Greif- oder Klemmmittel erfasst, gehalten und auf die Behältermündung aufgebracht werden, so dass das hierin dargelegte Konzept 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 2 zuverlässig auf den Behälter applizieren zu können.
  • Die Übergabe eines Verschlusses 2 an den Verschließerkopf 31 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann pro Füll-/Verschließzyklus in einem ersten Schritt ein Verschluss 2 beispielsweise 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 zur Verschlusszuführung, etwa der Zuführrinne oder einem Übergabearm, ausführen, wobei der Verschließerkopf31 einen Verschluss 2 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 angehoben, die Behältermündung wird in die Behandlungskammer 10 eingebracht und gegenüber der Behandlungskammer 10 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. Der Verschließerkopf 31 nimmt den Verschluss 2 auf und fährt in die Behandlungskammer 10 ein. Die Abdichtung der Behandlungskammer 10 gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Behälter beziehungsweise dessen Mündungsbereich kann durch Aufblasen einer oder mehrerer Dichtungen erfolgen. Die Behandlungskammer 10 selbst führt vorzugsweise keine Hubbewegung aus.
  • 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 wird. Dieser entspricht bei kohlenstoffdioxidhaltigen Füllprodukten vorzugsweise dem Fülldruck oder Sättigungsdruck des Kohlenstoffdioxids, wodurch ein Auf- oder Überschäumen des Füllprodukts nach Beendigung des Füllprozesses wirksam unterbunden wird.
  • Die Gasversorgung kann mittels eines in der Figur 1 nicht dargestellten Ventils in der Wandung der Behandlungskammer 10 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasversorgung zumindest teilweise im Füllorgan 20 integriert sein. So weist zu diesem Zweck das Füllorgan 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 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 2 trifft, wenn sich das Füllorgan 20 in der Füllposition befindet. Auf diese Weise findet gleichzeitig eine Reinigung des Verschlusses 2 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 Verschließerkopf31 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis beim Erreichen der Behältermündung diese verschlossen wird.
  • Ein bevorzugter Prozess zum schlagartigen Befüllen und Verschließen des Behälters mit einem Füllprodukt kann wie folgt durchgeführt werden:
    • a) Evakuieren des Behälters auf einen Unterdruck Plow;
    • b) Einfüllen des Füllprodukts in den Behälter, vorzugsweise unter einem Überdruck;
    • c) 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;
    • d) Aufbringen des Verschlusses 2 auf die Behältermündung und Verschließen des Behälters, ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck;
    • f) 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 a) vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der im Schritt c) erzeugte Überdruck Phigh kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.
  • 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.
  • Die Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Befüllen eines Behälters 200 mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt.
  • Die Vorrichtung 100 weist ein Basisreservoir 110 für eine Basisflüssigkeit, die auch als Hauptprodukt angesehen werden kann, sowie eine Füllvorrichtung 1 mit Füllorgan 20 gemäß der vorstehenden Beschreibung auf. Die Füllvorrichtung 1 ist in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nur schematisch, insbesondere ohne Behandlungskammer 10 und ohne Verschließorgan 30 gezeigt.
  • Die Basisflüssigkeit und etwaige Dosagekomponenten, die über ein nachstehend beschriebenes Fluidsystem hinzugemischt werden können, werden über das Füllorgan 20 in den Behälter 200 eingeleitet. Die Basisflüssigkeit ist beispielsweise Wasser oder Bier. Die Dosagekomponenten können beispielsweise Sirup, Fruchtfleisch enthaltende Flüssigkeiten, Pulpe, Aromen usw. umfassen.
  • Die Vorrichtung 100 weist eine Basislinie 120 auf, die für das Einleiten der Basisflüssigkeit in das Füllorgan 20 eingerichtet ist, und in die Dosagekomponenten eingeleitet werden können. Es können weitere, hierin nicht dargelegte Linien, auch als "Nebenlinien" bezeichnet, vorgesehen sein, um unterschiedliche Mengen und/oder weitere Dosagekomponenten einzumischen.
  • Die Basislinie 120 weist zu diesem Zweck eine Basisleitung 121 auf, die sich vom Basisreservoir 110 zum Füllorgan 20 erstreckt. Die Basisleitung 121 ist mit einem Durchflussmesser 122 ausgestattet. Der Durchflussmesser 122 ist vorzugsweise eine berührungslose, etwa eine induktive, Messeinrichtung zur Bestimmung des den Durchflussmesser 122 passierenden Flüssigkeitsstroms, Volumenstroms, der transportierten Masse oder dergleichen.
  • Der Abschnitt der Basisleitung 121, der sich zwischen dem Durchflussmesser 122 und dem Füllventil 23 befindet, sei als Dosierraum 22a bezeichnet oder enthält einen solchen. Der Dosierraum 22a ist zur Abmessung der einzuleitenden Dosagekomponenten durch Rückwärtsverdrängung, wie nachstehend beschrieben, eingerichtet.
  • In den Dosierraum 22a münden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Dosagezweige 124, 125 ein. Die beiden Dosagezweige 124, 125 weisen jeweils ein Dosagereservoir 124a, 125a, eine damit in Fluidverbindung stehende Dosageleitung 124b, 125b sowie ein Dosageventil 27, 28 auf, das die zugehörige Dosageleitung 124b, 125b mit dem Dosierraum 22a schaltbar in Fluidverbindung bringt.
  • Mit einer Bereitstellung mehrerer Dosagezweige 124, 125 kann rundenweise das abzufüllende Produkt umgestellt werden, d.h. in der einen Runde füllt das Füllorgan 20 beispielsweise Orangenlimonade in der nächsten Runde beispielsweise Zitronenlimonade. Zudem kann ein Dosagezweig 124, 125 etwa mit Wasser gespült und gereinigt werden, während ein anderer Dosagezweig 124, 125 zum Abfüllen verwendet wird. Auf diese Weise können der Abfüllprozess und eine etwaige Reinigung von Teilen der Maschine synergetisch kombiniert bzw. gleichzeitig durchgeführt werden, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann.
  • Mit der Auswahl der Nennweiten des Dosierraums 22a, des Durchflussmessers 122 und/oder der Dosagezweige 124, 125 wird ein Dosierbereich für die Basislinie 120 festgelegt.
  • Nachfolgend wird der Dosage- und Abfüllprozess anhand der Vorrichtung 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 beschrieben:
    Die Basislinie 120 wird zu Beginn jedes Füllzyklus mit der Basisflüssigkeit gespült, wodurch der zugehörige Dosierraum 22a bei geschlossenem Füllorgan 20 mit der Basisflüssigkeit gefüllt wird. Beim Füllen des Dosierraums kann der zugehörige Durchflussmesser 122 den Durchfluss an Basisflüssigkeit in der Vorwärtsrichtung, d.h. der Füllrichtung, messen. Auf diese Weise lässt sich das gewünschte Gesamtfüllvolumen des Dosierraums 22a ermitteln und einstellen.
  • Anschließend werden in den Dosierraum 22a die Dosagekomponenten eingeleitet, indem die entsprechenden Dosageventile 27, 28 geöffnet werden. Die Dosagekomponenten können gleichzeitig oder nacheinander eingeleitet werden. Das Einleiten der Dosagekomponenten führt dazu, dass ein Teil der Basisflüssigkeit rückwärts aus dem Dosierraum 22a heraus verdrängt wird. Hierbei wird der rückwärtsgerichtete Durchfluss vom Durchflussmesser 122 detektiert. Die Dosageventile 27, 28, die als reine Absperrventile oder auch als regelbare Absperrventile ausgeführt sein können, bleiben solange geöffnet, bis das gewünschte Volumen der Dosagekomponente(n) in den Dosierraum 22a eingefüllt ist. Zu diesem Zweck sind der Durchflussmesser 122 sowie die Ventile der Vorrichtung 100 mit einer Steuereinrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) kommunizierend verbunden, die auf der Grundlage der Detektionsergebnisse des Durchflussmessers 122 den Zeitpunkt des Öffnens/Schließens oder allgemein das Schaltverhalten der beteiligten Komponenten bestimmt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Menge jeder einzelnen Dosagekomponente mit nur einem Durchflussmesser 122 genau bestimmt werden kann, indem unterschiedliche Dosagekomponenten einer Linie nacheinander eingeleitet werden.
  • In der anschließenden Abfüllphase, vorstehend in Bezug auf die Figur 1 dargelegt, wird der Dosierraum 22a in den Behälter 200 entleert, wodurch die Linie vollständig gespült wird.
  • Die Reservoire 110, 124a, 125a für die Basisflüssigkeit und die Dosagekomponenten können jeweils separat oder gemeinsam mit einem Gasdruck im Kopfraum beaufschlagt werden, um die notwendige Druckdifferenz für die Förderung der entsprechenden Fluide sicherzustellen. Alternativ oder zusätzlich können die statischen Höhen der Reservoire 110, 124a, 125a so gewählt werden, dass die Druckdifferenzen ein Einleiten der Dosagekomponenten in die Basisflüssigkeit ermöglichen.
  • Durch die so vorgenommene Einleitung und Abmessung der Dosagekomponente(n) durch Rückwärtsverdrängung lässt sich eine genaue Dosierung erzielen. Durch das schlagartige Abfüllen aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem unter Unterdruck stehenden Behälter 200 und dem unter Überdruck stehenden Füllprodukt wird nicht nur der Füllvorgang beschleunigt, sondern es kann somit eine optimale Ausspülung des Füllorgans 20 erzielt werden, wodurch eine Verschleppung von Aromen oder Füllproduktresten wirksam unterbunden wird.
  • Die hierin dargelegte Technologie zum behälter- und sortenweisen, schnellen und zuverlässigen Befüllen von Behältern 200 erlaubt zudem, das Füllprodukt individuell mit Kohlensäure zu versetzen. Der Kohlensäuregehalt kann auf verschiedene Art und Weise eingestellt werden:
    Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der gewünschte Kohlensäuregehalt durch den Gehalt an CO2 im Behälter 200 vor dem Abfüllen festgelegt. Dies ist möglich, da der Behälter 200 vor dem Befüllen auf den Unterdruck Plow gebracht wird. Wird der Behälter 200 vor der Evakuierung mit CO2 gespült, kann durch Einstellen von Plow der Kohlensäuregehalt individuell, insbesondere sortenspezifisch und behälterweise, eingestellt werden. Damit sich eine Variation des Unterdrucks Plow nicht auf die Dauer des Abfüllprozesses auswirkt, kann der Überdruck, mit dem das Füllprodukt in den Behälter 200 eingeleitet wird, entsprechend angepasst werden. Vorzugsweise wird der Überdruck so gewählt, dass die Druckdifferenz zwischen diesem und Plow für unterschiedliche, den CO2-Gehalt bestimmende Plow, in etwa konstant bleibt.
  • Der Kohlensäuregehalt kann alternativ oder zusätzlich durch direktes Einleiten von CO2 in den Dosierraum 22a und/oder in den Behälter 200 während des Befüllens oder am Ende des Füllvorgangs in den Kopfraum des Behälters 200 eingestellt werden. Zu diesem Zweck können die Gasleitung 24 und das Gasventil 25, ein Dosageventil 27, 28 oder eine andere Einrichtung des Füllorgans 20 eingerichtet sein, um das CO2 aus einer CO2-Quelle in das Füllprodukt einzuleiten. Alternativ oder zusätzlich können die Basisflüssigkeit und/oder eine oder mehrere der Dosagekomponenten mit CO2 versetzt werden, so dass die sortenspezifische Vermischung der Komponenten ebenso zu einem sortenspezifischen CO2-Gehalt führt.
  • Wird der Innendruck der Behandlungskammer 10 durch Kohlenstoffdioxid oder ein kohlenstoffdioxidhaltiges Gas erzeugt, kann auch auf diese Weise nach dem Befüllen das Füllprodukt im Behälter mit Kohlenstoffdioxid versetzt werden. Durch die Wahl des Überdrucks in der Behandlungskammer 10 lässt sich somit der CO2-Gehalt im Füllprodukt behälter- und sortenweise einstellen.
  • Somit kann nahezu jeder beliebige Kohlensäuregehalt individuell, insbesondere sortenspezifisch und/oder behälterweise, eingestellt werden. Es sind gleichzeitig verschiedene Füllprodukte mit verschiedenen Kohlensäuregehalten abfüllbar. Es können hochflexibel, nahezu beliebig viele Geschmacksrichtungen behälterindividuell abgefüllt werden, ohne dass es zu signifikanten Aromaverschleppungen oder dergleichen kommt. Eine Änderung der Basisflüssigkeit, etwa eine Anpassung der Wasserqualität, kann bei einem Sortenwechsel entfallen, wodurch etwaige Ausschubmengen minimiert werden können. So muss beispielsweise Wasser lediglich einer Qualität (z.B. still oder karbonisiert) als Basisflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden. Auch mehrere Anlagen können mit der gleichen Wasserqualität versorgt werden, unabhängig davon, welche Sorten darin abgefüllt werden. Hierbei ist eine Ausrichtung auf das Füllprodukt mit dem niedrigsten Kohlensäuregehalt nicht zwingend erforderlich. Zudem können auch stille Füllprodukte parallel zu karbonisierten Füllprodukten abgefüllt werden. Durch die hohe Druckdifferenz im System während der Abfüllung wird die Ausspülung des Füllorgans 20 optimiert, wodurch etwaige Produkt- oder Aromaverschleppungen in Folgebehälter unterbunden oder zumindest minimiert werden. Da zudem während der Befüllung kein Rückgas aus dem Behälter 200 abzuleiten ist, kann auch über diesen Weg kein Aroma in das System, insbesondere Produktkessel, gelangen.
  • In Bezug auf die Dosierung muss während der Dosierphase kein Behälter 200 am Füllorgan 20 anliegen, da die Dosierung bzw. Einmischung nicht beim Abfüllen sondern im Dosierraum 22a vorgenommen wird. Die Zeit zum Dosieren kann synergetisch für den Behältertransport verwendet werden. Damit ist das hierin dargestellte Konzept sowohl für Lineartaktmaschinen mit einer oder mehreren Füllstellen als auch Rundläufermaschinen anwendbar. Im Fall von Rundläufermaschinen können die Behälter 200 das Karussell schon nach einem geringen Drehwinkel wieder verlassen.
  • Der Durchflussmesser 122 wird stets nur von der Basisflüssigkeit, d.h. in den meisten Fällen von Wasser, durchflossen. Damit ändern sich die Medieneigenschaften nicht und das Leitungssystem wird in diesen Bereichen nicht durch unterschiedliche Fluide verschmutzt.
  • Der maschinenbauliche Aufwand zur Realisierung der Vorrichtung 100 ist vertretbar, da das Leitungssystem durch Rohre oder Schlauchleitungen mit wenigen Ventilen und nur einem einzigen Durchflussmesser (pro Linie) realisierbar ist. Es müssen keine komplizierten Geometrien eingebaut werden, wodurch die Vorrichtung 100 einfach zu reinigen und zu warten ist. Das Verstopfungsrisiko ist gering. Die Vorrichtung 100 ist zudem zum Dosieren hochviskoser Fluide geeignet.
  • Wenngleich die Ausführungsbeispiele der Figuren 1 und 2 eine Füllvorrichtung 1 und eine Vorrichtung 100 zum schlagartigen Befüllen und Verschließen von Behältern betreffen, kann auf eine Evakuierung des Behälters vor dem Einleiten des Füllprodukts, Bereitstellung einer Behandlungskammer 10, eines Verschließorgans 30 und/oder anderer Komponenten gegebenenfalls verzichtet werden, sofern diese für die nachstehend, in Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschriebene Anbindung mehrerer Füllorgane 20 entbehrlich sind.
  • Um im Fall mehrerer Füllorgane 20 eine individuelle Anbindung der Füllorgane 20 an ein eigenes Basisreservoir 110 und/oder an eigene Dosagereservoire 124a, 125a zu vermeiden, können mehrere Füllorgane 20 in Reihe miteinander verbunden sein, wie es aus der schematischen Draufsicht der Figur 3 hervorgeht.
  • Zu diesem Zweck stehen die Füllproduktleitungen 22 bzw. deren Dosierräume 22a der Füllorgane 20 über jeweilige Abzweigungen 130 mit einer oder mehreren Verteilungsleitungen 131, die vorzugsweise als Ringleitungen realisiert sind, in Fluidverbindung. In anderen Worten, die Füllproduktleitungen 22 der Füllorgane 20 sind nicht individuell mit einem oder mehreren Reservoiren verbunden, sondern über eine oder mehrere gemeinsame Verteilungsleitungen 131, von der bzw. von denen sie abzweigen. Die Abzweigungen 130 können auch so realisiert sein, dass Abschnitte der Verteilungsleitung 131 direkt an die Füllproduktleitungen 22 angebunden sind. So steht beispielsweise die Füllproduktleitung 22 eines Füllorgans 20 zunächst mit der Füllproduktleitung 22 eines benachbarten Füllorgans 20 in Fluidverbindung, diese steht wiederum mit der Füllproduktleitung 22 des zweiten Nachbarn in Fluidverbindung usw.
  • Ein oder mehrere Abzweigungen 130 und/oder ein oder mehrere Abschnitte der Verteilungsleitung(en) stehen über Zuleitungen 132 mit einem Verteiler 133 in Fluidverbindung und Beziehen die entsprechende Komponente von dem Verteiler 133. Eine solche "Reihenschaltung" oder "Ringschaltung" mehrerer Füllorgane 20 kommt besonders bevorzugt in einer Rundläufermaschine mit einem Karussell zum Transport und zur Behandlung der Behälter 200 zur Anwendung.
  • Wird die Basisflüssigkeit über eine Verteilungsleitung 131 bereitgestellt, so zweigen die Füllproduktleitungen 22, Basisleitungen 121 oder Dosierräume 22a von der Verteilungsleitung 131 ab. Die Verteilungsleitung 131 sei in diesem Fall als "Basisflüssigkeit-Verteilungsleitung" bezeichnet. Die Verteilungsleitung 131 steht wiederum über eine oder mehrere Zuleitungen 132 mit einem Verteiler 133 in Fluidverbindung. Der Verteiler 133 sei in diesem Fall als "Basisflüssigkeit-Verteiler" bezeichnet. Der Basisflüssigkeit-Verteiler kann das Basisreservoir 110 oder ein mit diesem in Fluidverbindung stehendes Zwischenreservoir, etwa ein Kessel, sein. Vorzugsweise ist der Basisflüssigkeit-Verteiler 133 oberhalb der Füllorgane 20 angeordnet, wie es schematisch in der Figur 4 gezeigt ist.
  • Die Figur 4 zeigt ferner den Durchflussmesser 122 und ein Absperrventil 134 in der Zuleitung 132, um zu verdeutlichen, dass im Fall einer solchen "Reihenschaltung" mehrerer Füllorgane 20 nicht unbedingt ein Durchflussmesser 122 pro Füllorgan 20 zugeordnet und installiert sein muss. Auf diese Weise kann die bauliche Komplexität der Vorrichtung 100 weiter verringert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Dosagekomponenten über jeweils eine gemeinsame Verteilungsleitung 131 bereitgestellt werden, wobei in diesem Fall die entsprechenden Dosageleitungen 124b, 125b oder Dosageventile 27, 28 von der Verteilungsleitung 131 abzweigen. Die Verteilungsleitung 131 sei in diesem Fall als "Dosagekomponente-Verteilungsleitung" bezeichnet. Die Verteilungsleitung 131 steht auch in diesem Fall wiederum über eine oder mehrere Zuleitungen 132 mit einem Verteiler 133 in Fluidverbindung. Der Verteiler 133 sei in diesem Fall als "Dosagekomponente-Verteiler" bezeichnet. Der Dosagekomponente-Verteiler kann ein Dosagereservoir 124a, 125b oder ein mit diesem in Fluidverbindung stehendes Zwischenreservoir, etwa ein Kessel, sein. Vorzugsweise ist der Dosagekomponente-Verteiler oberhalb der Füllorgane 20 angeordnet.
  • Die Einleitung der Dosagekomponente(n) in den Dosierraum 22a erfolgt vorzugsweise mit einem höheren Druck als die Einleitung der Basisflüssigkeit, um so die vorstehend beschriebene Dosierung durch Rückwärtsverdrängung zu ermöglichen oder zumindest zu erleichtern. Zu diesem Zweck hat der Dosagekomponente-Verteiler etwa aufgrund seiner statischen Höhe und/oder eines höheren Drucks ein höheres Druckniveau als das Basisreservoir 110 bzw. der Basisflüssigkeit-Verteiler.
  • Die Verteilungsleitung 131 kann aus mehreren an die Abzweigungen 130 oder die Füllproduktleitungen 22 angebundenen Abschnitten bestehen. Sie kann starr ausgebildet sein; vorzugsweise ist sie jedoch zumindest abschnittsweise flexibel, um eine Verfahrbarkeit der Füllorgane 20 zu ermöglichen oder zumindest zu vereinfachen. Eine zumindest abschnittsweise flexible Ausbildung der Verteilungsleitung 131 ist besonders dann von Vorteil, wenn die Füllorgane 20 für eine Hubbewegung ausgelegt sind, um von oben auf den Behälter 200 zu fahren. Die Flexibilität kann durch geeignete Wahl des Materials, vorzugsweise Teflon, und/oder durch mechanische Strukturen, wie etwa Verwendung eines (oder mehrerer) Balgs, Gelenks, Drehverteilers usw., realisiert werden.
  • Ebenso sind die Zuleitungen 132 vorzugsweise zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet, um eine etwaige Verfahrbarkeit der Füllorgane 20, insbesondere eine Hubbewegung, zu ermöglichen oder zumindest zu vereinfachen. Die Flexibilität kann durch geeignete Wahl des Materials, vorzugsweise Teflon, und/oder durch mechanische Strukturen, wie etwa die Verwendung eines (oder mehrerer) Balgs, Gelenks, Drehverteilers usw., realisiert werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das erwähnte Teflon ein bevorzugtes Material für einige oder sämtliche fluidführende Komponenten, wie etwa Leitungen, Ventile usw., ist, da das Transportverhalten der Fluide aufgrund der geringen Oberflächenenergie verbessert wird. Ebenso hat Teflon eine sehr gute Beständigkeit gegenüber einer etwaigen Migration von Aromastoffen.
  • Die vorstehend beschriebene "Reihenschaltung", welche die bevorzugte "Ringschaltung" umfasst, stellt eine maschinenbaulich einfache, zuverlässige und wartungsarme Realisierung der Vorrichtung 100 bereit, wobei die Behälter 200 weiterhin nahezu individuell, insbesondere sortenspezifisch und/oder behältergruppenweise, abgefüllt werden können. Die Handhabung der einzelnen Füllorgane 20 wird erleichtert, insbesondere wenn die Verteilungsleitung(en) 131 und/oder Zuleitung(en) 132 zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet sind.
  • Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
    • Bezuqszeichenliste
    • 1
    Füllvorrichtung
    2
    Verschluss
    10
    Behandlungskammer
    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
    100
    Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt
    110
    Basisreservoir
    120
    Basislinie
    121
    Basisleitung
    122
    Durchflussmesser
    124
    Erster Dosagezweig
    124a
    Dosagereservoir des ersten Dosagezweigs
    124b
    Dosageleitung des ersten Dosagezweigs
    125
    Zweiter Dosagezweig
    125a
    Dosagereservoir des zweiten Dosagezweigs
    125b
    Dosageleitung des zweiten Dosagezweigs
    130
    Abzweigung
    131
    Verteilungsleitung
    132
    Zuleitung
    133
    Verteiler
    134
    Absperrventil
    200
    Behälter

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Befüllen von Behältern (200) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung aufweist:
    mehrere Füllorgane (20), die jeweils eine Füllproduktleitung (22) zum Einleiten des Füllprodukts in einen entsprechenden Behälter (200) aufweisen; und
    zumindest eine Verteilungsleitung (131), an welche die Füllproduktleitungen (22) der mehreren Füllorgane (20) angebunden sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllproduktleitungen (22) der mehreren Füllorgane (20) über Abzweigungen (130) von der Verteilungsleitung (131) abzweigen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsleitung (131) eine Ringleitung ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsleitung (131) über zumindest eine Zuleitung (132) mit einem Verteiler (133), der ein Fluidreservoir ist, in Fluidverbindung steht, wobei der Verteiler (133) vorzugsweise oberhalb der Füllorgane (20) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (132) zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Zuleitung (132) zumindest teilweise aus Teflon ausgebildet ist und/oder zumindest einen Balg und/oder zumindest ein Gelenk und/oder zumindest einen Drehverteiler aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsleitung (131) zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Verteilungsleitung (131) zumindest teilweise aus Teflon ausgebildet ist und/oder zumindest einen Balg und/oder zumindest ein Gelenk und/oder zumindest einen Drehverteiler aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Basisreservoir (110) vorgesehen ist, das mit den Füllproduktleitungen (22) der Füllorgane (20) in Fluidverbindung steht und eingerichtet ist, um eine Basisflüssigkeit bereitzustellen;
    die Füllorgane (20) jeweils eine oder mehrere, vorzugsweise zwei oder mehr, Dosagezuleitungen, vorzugsweise Dosageventile (27, 28), aufweisen, die jeweils eingerichtet sind, um eine Dosagekomponente aus einem entsprechenden Dosagereservoir (124a, 125a) in die Füllproduktleitung (22) einzuleiten, wobei
    eine Verteilungsleitung (131) mit dem Basisreservoir (110) in Fluidverbindung steht und eingerichtet ist, um die Füllproduktleitungen (22) mit der Basisflüssigkeit zu versorgen, und/oder zumindest eine Verteilungsleitung (131) mit einem der Dosagereservoire (124a, 125a) in Fluidverbindung steht und eingerichtet ist, um die Füllproduktleitungen (22) mit der entsprechenden Dosagekomponente zu versorgen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosagekomponenten mit einem höheren Druck als die Basiskomponente bereitgestellt werden und in die Füllproduktleitungen (22) einleitbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest einen Durchflussmesser (122) aufweist, der zwischen dem Basisreservoir (110) und einem Füllorgan (20), vorzugsweise zwischen dem Basisreservoir (110) und der Verteilungsleitung (131), angeordnet und eingerichtet ist, um die den Durchflussmesser (122) passierende Fluidmenge zu bestimmen.
  10. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Rundläufermaschine mit einem Karussell zum Transport und zum Befüllen der Behälter (200) durch die Füllorgane (20) ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllorgane (20) jeweils eine Gasleitung (24) aufweisen, um den zu befüllenden Behälter (200) auf einen Unterdruck (Plow) zu evakuieren, wobei die Füllorgane (20) vorzugsweise eingerichtet sind, um das Füllprodukt unter einem Überdruck in den evakuierten Behälter (200) einzuleiten.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass pro Füllorgan (20) eine Behandlungskammer (10) vorgesehen ist, in die der zu befüllende Behälter (200) zur Evakuierung und Befüllung zumindest teilweise einbringbar ist, die zur äußeren Umgebung hin abdichtbar ist und über eine Gasversorgung verfügt, die eingerichtet ist, um einen Überdruck in der Behandlungskammer (10) zu erzeugen.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Füllorgan (20) einen Mündungsabschnitt (25) aufweist und so eingerichtet ist, dass der Mündungsabschnitt (25) zum Evakuieren und Befüllen des Behälters in der Behandlungskammer (10) mit diesem dichtend in Fluidkommunikation bringbar ist, wobei das Füllorgan (20) dazu zumindest teilweise verfahrbar ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass pro Füllorgan (20) ein Verschließorgan (30) vorgesehen ist, das eingerichtet ist, um einen Verschluss (2) aufzunehmen und den Behälter (200) in der entsprechenden Behandlungskammer (10) nach dem Befüllen mit dem Verschluss (2) zu verschließen.
  15. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zum Einbringen von Kohlenstoffdioxid in die Füllproduktleitungen (22) und/oder in die Behälter (200) aufweist, wobei die Vorrichtung vorzugsweise eingerichtet ist, um die Behälter (200) vor dem Evakuieren mittels der Füllorgane (20), vorzugsweise über deren Gasleitungen (24), mit Kohlenstoffdioxid zu spülen und danach die Behälter (200) auf einen variablen Unterdruck (Plow) zu evakuieren, um so den Kohlenstoffdioxidgehalt im abgefüllten Füllprodukt einzustellen.
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