EP4470964A1 - Verfahren zum sterilisieren eines füllventils - Google Patents

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EP4470964A1
EP4470964A1 EP24174089.3A EP24174089A EP4470964A1 EP 4470964 A1 EP4470964 A1 EP 4470964A1 EP 24174089 A EP24174089 A EP 24174089A EP 4470964 A1 EP4470964 A1 EP 4470964A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
filling material
valve
sterilization
material channel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP24174089.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Stolz
Jan Leyendecker
Michael Beisel
Viktor Sichward
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.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP4470964A1 publication Critical patent/EP4470964A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/001—Cleaning of filling devices

Definitions

  • the invention relates to a method for sterilizing a filling valve with a filling valve plunger arranged in a filling material channel, which is designed to be movable between an open and a closed position.
  • the invention relates in particular to filling valves which are part of filling machines in which containers are filled with a filling material, in particular a liquid or pasty filling material.
  • the method is particularly suitable for filling valves in the field of food technology, in particular beverage technology, and the pharmaceutical industry.
  • the containers are preferably bottles, in particular drinks bottles. These bottles can be made of glass or plastic, in particular polyethylene terephthalate (PET), for example.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Sterilization is usually carried out using sterilization gases, e.g. steam or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), or using peracetic acid.
  • the steam is usually introduced directly into the filling valve via the filling material container. This type of design is particularly easy to implement in the process, as steam can be used in a food-safe manner and there is therefore no risk of contamination remaining in the filling material container.
  • the steam then flows through the filling material valve, whereby the filling material valve is usually arranged in the open position so that the steam can reach all areas of the filling material channel.
  • SIP sterilization in place
  • This cap has a small opening hole that ensures that the condensed water vapor can be drained off on the one hand, while at the same time ensuring a sufficiently high steam pressure so that the water vapor can maintain its gaseous form.
  • each filling valve is assigned a corresponding SIP cap, so that a high level of design and mechanical effort is required so that all filling valves can be sterilized.
  • this SIP cap is a component that is arranged within a so-called sterile zone, so its construction must therefore also meet very high hygienic requirements. Nevertheless, every component connection and every mechanical movement within the sterile zone represents a certain hygiene risk, so that corresponding constructions are very complex and cost-intensive.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a filling valve designed for this purpose, which enables sterilization with simple process control and with little construction effort.
  • the filling material valve plunger is transferred to a throttle position and then a first sterilization gas flows through the filling material channel.
  • the throttling is not carried out via a separate SIP cap, but rather by the filling valve itself.
  • the invention is based on the finding that the filling material valve plunger can be adjusted in such a way that the filling material channel is limited in a manner which, on the one hand, is suitable for the sterilization gas to flow through the filling material channel, while at the same time a sufficiently high resistance is generated which serves to build up a suitably high vapor pressure.
  • the first sterilization gas is preferably steam.
  • This steam can be introduced into the filling material channel in a suitable manner via a filling material container, so that the steam flows through the filling material channel along a filling direction.
  • filling direction means a direction in which the filling material flows through the filling material channel when a container is filled. Accordingly, no significant structural modification is required compared to previous designs. Rather, the use of separate SIP caps can be dispensed with, while at the same time the filling valve must be set up to assume a suitable throttle position with regard to the design of the filling material valve plunger.
  • the filling material valve plunger in a second sterilization step is moved into the open position, with a second sterilization gas then flowing into the fluid channel.
  • the second sterilization gas is preferably a different sterilization gas from the first sterilization gas.
  • the second sterilization gas is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
  • the throttling position of the filling valve stem causes a sharp drop in pressure behind the throttling, so that the steam pressure of the water vapor can no longer be maintained.
  • a drop in pressure is equivalent to a drop in temperature, since pressure and temperature are related to one another via the saturated steam curve.
  • a drop in temperature can then no longer ensure a sterilization effect.
  • the filling valve or the filling valve stem is moved to the open position, since throttling to maintain the steam pressure is not necessary for the second sterilization step.
  • the second sterilization gas is then introduced in such a way that it does not occur via the filling container, but rather via the filling valve outlet. Accordingly, a preferred embodiment provides that the second sterilization gas is introduced into the filling material channel in a direction opposite to the filling direction.
  • the open position also allows the second sterilization gas to penetrate into large areas of the filling material channel, so that, particularly in a design in which hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is used as the second sterilization gas, this must be prevented from entering the filling material container. Accordingly, it is provided that, preferably during the second sterilization step, a fluid line which connects the filling material channel of the filling valve on the inlet side to a filling material container is blocked. This can be made possible, for example, by a separate shut-off valve which is arranged in the fluid line connecting the filling material channel and the filling material container.
  • the filling material valve plunger can first be moved into the throttle position, while water vapor then flows through the filling material channel along the filling direction from the filling material container.
  • the connection between the filling material container and the filling material valve is then preferably separated and the filling material valve plunger is moved into the open position.
  • hydrogen peroxide is introduced via the filling valve outlet, so that the hydrogen peroxide flows into the filling material channel in a direction opposite to the filling direction.
  • a preferred development of the method also provides that following the first sterilization step, air, in particular sterile air, flows through the filling material channel.
  • the air is usually also introduced into the filling material channel via the filling material container and thus preferably flows through the filling material channel along the filling direction.
  • sterile air means that the air introduced is essentially germ-free.
  • the second sterilization step can then take place following drying with air.
  • the sterile air is usually introduced at an overpressure compared to the surrounding atmosphere. This is to ensure that no contaminants can penetrate into the filling material container during drying. A separation of the filling material container and the filling material valve is therefore also necessary to enable the introduction of the second sterilization gas, since excess pressure would prevent such an inflow.
  • a preferred development of the method also provides that air, in particular sterile air, flows through the filling material channel following the second sterilization step.
  • the sterile air is then introduced in the manner described above. In this case, the introduction of the air causes any residues of hydrogen peroxide to be expelled from the filling material channel.
  • a preferred development of the method further provides that in the throttle position the fluid channel is delimited by an annular gap which is formed between the filling material valve stem and a wall delimiting the filling material channel. Accordingly, this is in particular a circular arc-shaped annular gap. In terms of its dimensions, this is dimensioned in such a way that a sufficient cross-sectional area is created so that the water vapor can penetrate through it. It is assumed here that the introduced mass flow of water vapor is between 1 and 100 kg/h, in particular between 20 and 60 kg/h. At the same time, this annular gap is also designed in terms of its cross-sectional area in such a way that sufficient counterpressure or resistance can also be created at the same time, which serves to maintain the vapor pressure.
  • the throttle position can also be designed to bring about a kind of intermediate closing position during the actual filling of the container.
  • Such an intermediate closing position can be provided, for example, when only a temporary shut-off of the filling valve is required.
  • This has the advantage that the annular gap is designed in such a way that the liquid filling material cannot or essentially cannot pass through it.
  • a certain amount of venting of the filling material channel is also possible, so that after the filling material stamp is moved to the open position, the liquid filling material can immediately escape. In contrast, the penetration of air into the filling material channel is prevented.
  • the annular gap has a width of between 0.5 mm and 2 mm.
  • the width here means the difference between the outer radius and the inner radius.
  • the width is preferably between 0.75 mm and 1.5 mm.
  • the invention further relates to a filling valve with a filling material valve plunger arranged in a filling material channel, which is designed to be movable between an open and a closed position, and with a control device which is designed to move the filling material valve plunger into a throttle position, in particular for carrying out the method according to the preceding description.
  • a control device controls the filling material piston, for example using a drive motor.
  • This drive motor can be a pneumatic drive, for example.
  • an electric motor in particular a servo motor, is also conceivable.
  • the individual positions of the filling material valves are set using several stop plates arranged one behind the other, whereby the combination of the position of the individual stop plates defines the positions of the filling material valve piston.
  • the control device is preferably a mechanical control device which enables at least three positions - the open position, the throttle position and the closed position.
  • the invention also relates to a filling machine with a plurality of filling valves according to the invention and a filling material container, wherein the filling valves are each connected to the filling material container on the inlet side via a fluid line. At least one sterilization nozzle for supplying the filling valves with a sterilization gas is arranged below the filling valves.
  • the filling machine can in particular be designed as a rotary machine with a rotatable carrier, in which case the filling valves are preferably arranged one behind the other on the carrier in the circumferential direction.
  • the sterilization nozzle can in particular be arranged in a stationary manner.
  • the sterilization nozzle is preferably arranged in an area that is a so-called dead angle of the filling machine. During filling, the containers are therefore not filled in this dead angle, so that this area can be used advantageously to arrange the sterilization nozzle(s).
  • shut-off valve is arranged in the respective fluid line.
  • This shut-off valve has already been explained in more detail in connection with the method, whereby this shut-off valve is open during a first sterilization step and of course also during filling of the container. The same applies to drying with air.
  • this shut-off valve can then be used to separate the fluid between the filling material container and the filling material channel, so that the second sterilization gas, in particular hydrogen peroxide, cannot get into the filling material container and at the same time the excess pressure can be reduced during intermediate drying with sterile air in order to enable the introduction of the second sterilization gas.
  • This shut-off valve can also be controlled via the control device, so that an electrical or mechanical control is provided accordingly.
  • shut-off valves are provided in order to be able to control the volume flow depending on the setting of the shut-off valves.
  • the Fig. 1 shows a filling valve 1 with a filling material channel 2 and a filling material valve piston 7 movably arranged in the filling material channel 2, wherein the filling material valve piston 7 interacts with a filling valve seat 3 such that the filling material valve piston 7 can be moved between an open position and a closed position.
  • a fluid valve outlet 4 is provided on the output side, through which the filling material can be filled into the containers in the open position during filling.
  • the filling material is preferably a liquid filling material, in particular a beverage, or a pasty filling material which is stored within a filling material container 6 and can then be supplied via the filling material channel 2.
  • the filling material valve piston 7 is connected to the filling material container 6 via a fluid line 8.
  • the Fig. 1 The schematically illustrated filling material container 6 can be designed, for example, as a tubular boiler, in particular as an annular tube boiler.
  • the Fig. 1 shows the filling material valve 1 during the first sterilization step.
  • a first sterilization gas 5 is present in the filling material container 6, which is water vapor. This enters the filling material channel 2 via the fluid line 8 and flows through it along the filling direction F.
  • Fig. 1 the filling valve piston 7 has taken a throttling position, which is particularly important in the Fig. 2 is clearly visible.
  • the filling material valve stem 7 is arranged between the open position and the closed position and forms an annular gap 9, which has a width of between 0.5 and 2 mm.
  • This annular gap 9 serves to limit the cross-section of the filling material channel 2 in such a way that a sufficiently high steam pressure can be ensured within the filling material channel 2, so that the water vapor or the first sterilization gas 5 does not condense out and the temperature required for sterilization can be maintained.
  • shut-off valves 10 are arranged in the fluid line 8, which according to the Fig. 1 and 2 are opened so that the first sterilization gas 5 can enter the filling material channel 2.
  • a volume flow meter 11 is also arranged in the fluid line 8.
  • the Fig. 1 and 2 a first sterilization step in which only the filling material channel 2 is sterilized with the first sterilization gas 5. Since the water vapor used as the first sterilization gas 5 condenses out, particularly due to the pressure drop in the area of the fluid valve outlet 4, additional sterilization of the fluid valve outlet 4 is necessary. Usually, however, sterile air is first introduced into the filling material channel 2 in order to dry the filling material channel 2 and ensure the sterility of the container.
  • the second sterilization step took place, which was Fig. 3 and 4 is shown.
  • the shut-off valves 10 are shut off and the filling material channel 2 is separated from the filling material container 6.
  • the filling material valve plunger 7 is also moved into the open position against the filling direction F and then a second sterilization gas 12 is introduced into the filling material channel 2 via the fluid valve outlet 4 in the opposite filling direction F.
  • This second sterilization gas 12 is hydrogen peroxide.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren eines Füllventils (1) mit einem in einem Füllgutkanal (2) angeordneten Füllgutventilstempel (7), welcher zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar eingerichtet ist. Erfindungsgemäß wird zumindest in einem ersten Sterilisationsschritt der Füllgutventilstempel (7) in eine Drosselstellung überführt und wobei anschließend ein erstes Sterilisationsgas (5) den Füllgutkanal (2) durchströmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren eines Füllventils mit einem in einem Füllgutkanal angeordneten Füllgutventilstempel, welcher zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar eingerichtet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich hierbei insbesondere auf Füllventile, welche Teil von Füllmaschinen sind, in denen Behälter mit einem Füllgut, insbesondere einem flüssigen oder pastösen Füllgut, befüllt werden. Insofern eignet sich das Verfahren vor allem für Füllventile aus dem Bereich der Lebensmitteltechnik, insbesondere der Getränketechnik, sowie der Pharmaindustrie.
  • Bei den Behältern handelt es sich bevorzugt um Flaschen, insbesondere um Getränkeflaschen. Diese Flaschen können beispielsweise aus Glas oder aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), gebildet sein.
  • Beim Befüllen von Behältern mit einem Lebensmittel ist es erforderlich, in festgelegten Zeitintervallen den Füllbetrieb zu unterbrechen und in diesem Zeitraum die für die Befüllung erforderlichen Bauteile zu sterilisieren. Eine solche Sterilisation ist gerade aus hygienischen Aspekten geboten. Hierdurch wird verhindert, dass die abzufüllenden Lebensmittel mit Keimen oder Bakterien kontaminiert werden, wodurch beispielsweise die Haltbarkeit deutlich herabgesenkt wird.
  • Die Sterilisation erfolgt üblicherweise mithilfe von Sterilisationsgasen, z. B. Wasserdampf oder Wasserstoffperoxid (H2O2), oder mithilfe von Peressigsäure. Üblicherweise wird hierbei der Wasserdampf direkt über den Füllgutbehälter in das Füllventil eingeleitet. Eine solche Ausgestaltung ist besonders einfach in der Verfahrensführung umsetzbar, da Wasserdampf lebensmittelkonform eingesetzt werden kann und somit nicht die Gefahr besteht, dass Verunreinigungen im Füllgutbehälter verbleiben. Der Wasserdampf strömt sodann durch das Füllgutventil, wobei das Füllgutventil in der Regel in der Öffnungsstellung angeordnet ist, damit der Wasserdampf sämtliche Bereiche des Füllgutkanals erreichen kann.
  • Um einen für den Wasserdampf erforderlichen Dampfdruck aufrechterhalten zu können, wird für die Sterilisation eine sogenannte SIP-Kappe (SIP = sterilisation in place) über den Auslass des Füllventils geschwenkt, welche eine kleine Öffnungsbohrung aufweist, welche dafür sorgt, dass der auskondensierte Wasserdampf einerseits abgeleitet werden kann, während zugleich ein ausreichend hoher Dampfdruck gewährleistet wird, damit der Wasserdampf seine gasförmige Form aufrechterhalten kann.
  • Gemäß einer üblichen Bauform von Füllmaschinen ist eine Mehrzahl von Füllventilen vorgesehen, wobei jedem Füllventil eine entsprechende SIP-Kappe zugeordnet ist, sodass ein hoher konstruktiver und mechanischer Aufwand erforderlich ist, damit sämtliche Füllventile sterilisiert werden können. Während der Sterilisation ist dann diese SIP-Kappe ein Bauteil, welches innerhalb einer sogenannten sterilen Zone angeordnet ist, sodass entsprechend auch dessen Konstruktion sehr hohen hygienischen Ansprüchen genügen muss. Dennoch stellt jede Bauteilverbindung und auch jede mechanische Bewegung innerhalb der sterilen Zone ein gewisses Hygienerisiko dar, sodass entsprechende Konstruktionen sehr komplex und kostenintensiv sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein dazu eingerichtetes Füllventil anzugeben, welches mit einfacher Verfahrensführung bzw. mit geringem konstruktivem Aufwand und eine Sterilisation ermöglicht.
  • Gegenstand und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Füllventil gemäß Patentanspruch 9.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass zumindest in einem ersten Sterilisationsschritt der Füllgutventilstempel in eine Drosselstellung überführt wird und anschließend ein erstes Sterilisationsgas den Füllgutkanal durchströmt.
  • Entsprechend ist vorgesehen, dass die Drosselung nicht über eine separate SIP-Kappe erfolgt, sondern vielmehr durch das Füllventil selbst. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass der Füllgutventilstempel derart eingestellt werden kann, dass der Füllgutkanal in einer Art und Weise begrenzt wird, welche einerseits dazu geeignet ist, das Sterilisationsgas durch den Füllgutkanal zu durchströmen, während zugleich ein ausreichend hoher Widerstand erzeugt wird, welcher dem Aufbau eines geeignet hohen Dampfdruckes dient.
  • Bei dem ersten Sterilisationsgas handelt es sich bevorzugt um Wasserdampf. Dieser Wasserdampf kann in geeigneter Weise über einen Füllgutbehälter in den Füllgutkanal eingeleitet werden, sodass der Wasserdampf den Füllgutkanal entlang einer Füllrichtung durchströmt. Mit Füllrichtung ist in diesem Zusammenhang eine Richtung gemeint, in welcher das Füllgut im Zuge des Befüllens eines Behälters den Füllgutkanal durchströmt. Entsprechend ist gegenüber den bisherigen Ausgestaltungen keine wesentliche konstruktive Umbildung erforderlich. Vielmehr kann auf den Einsatz separater SIP-Kappen verzichtet werden, während zugleich das Füllventil bezüglich der Ausgestaltung des Füllgutventilstempels dazu eingerichtet sein muss, eine entsprechend geeignete Drosselstellung einzunehmen.
  • Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird in einem zweiten Sterilisationsschritt der Füllgutventilstempel in die Öffnungsstellung bewegt, wobei anschließend ein zweites Sterilisationsgas in den Fluidkanal einströmt. Bei dem zweiten Sterilisationsgas handelt es sich bevorzugt um ein von dem ersten Sterilisationsgas unterschiedliches Sterilisationsgas. Insbesondere ist vorgesehen, dass das zweite Sterilisationsgas Wasserstoffperoxid (H2O2) ist.
  • Durch die Drosselstellung des Füllgutventilstempels erfolgt hinter der Drosselung ein starker Abfall des Druckes, sodass auch der Dampfdruck des Wasserdampfes nicht länger aufrechterhalten werden kann. Ein solcher Druckabfall ist aber gleichbedeutend mit einem Temperaturabfall, da Druck und Temperatur über die Sattdampfkurve miteinander in Verbindung stehen. Durch Abfall der Temperatur kann dann allerdings eine Sterilisationswirkung nicht länger sichergestellt werden. Insofern kann es erforderlich sein, insbesondere die Endbereiche bzw. die am Auslauf des Füllventils angeordneten Bereiche in einem zweiten Sterilisationsschritt zusätzlich zu sterilisieren, wobei der zweite Sterilisationsschritt bevorzugt nach dem ersten Sterilisationsschritt erfolgt. Hierzu wird das Füllventil bzw. der Füllgutventilstempel in die Öffnungsstellung bewegt, da eine Drosselung zur Aufrechterhaltung des Dampfdruckes für den zweiten Sterilisationsschritt nicht erforderlich ist. Das Einleiten des zweiten Sterilisationsgases erfolgt dann derart, dass dieses nicht über den Füllgutbehälter, sondern vielmehr über den Füllventilauslass erfolgt. Entsprechend sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, dass das zweite Sterilisationsgas in eine zur Füllrichtung entgegengesetzte Richtung in den Füllgutkanal eingeleitet wird.
  • Durch die Öffnungsstellung dringt das zweite Sterilisationsgas auch in weite Bereiche des Füllgutkanals ein, sodass gerade bei einer Ausgestaltung, bei der Wasserstoffperoxid (H2O2) als zweites Sterilisationsgas verwendet wird, dieses daran gehindert werden muss, in den Füllgutbehälter zu gelangen. Entsprechend ist vorgesehen, dass bevorzugt während des zweiten Sterilisationsschrittes eine Fluidleitung, welche den Füllgutkanal des Füllventils eingangsseitig mit einem Füllgutbehälter verbindet, gesperrt ist. Dies kann beispielsweise über ein separates Absperrventil ermöglicht werden, welches in der den Füllgutkanal und den Füllgutbehälter verbindenden Fluidleitung angeordnet ist.
  • Entsprechend kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des Verfahrens also zunächst der Füllgutventilstempel in die Drosselstellung bewegt werden, während sodann ausgehend von dem Füllgutbehälter Wasserdampf den Füllgutkanal entlang der Füllrichtung durchströmt. Vorzugsweise wird danach die Verbindung zwischen dem Füllgutbehälter und dem Füllgutventil getrennt und der Füllgutventilstempel in die Öffnungsstellung bewegt. In dem zweiten Sterilisationsschritt erfolgt das Einbringen von Wasserstoffperoxid über den Füllventilauslass, sodass das Wasserstoffperoxid in einer der Füllrichtung entgegengesetzten Richtung in den Füllgutkanal einströmt.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht ferner vor, dass im Anschluss an den ersten Sterilisationsschritt Luft, insbesondere sterile Luft, den Füllgutkanal durchströmt. Die Luft wird hierbei üblicherweise ebenfalls über den Füllgutbehälter in den Füllgutkanal eingeleitet und durchströmt somit bevorzugt den Füllgutkanal entlang der Füllrichtung. Durch das Einleiten der Luft wird sichergestellt, dass im unmittelbaren Anschluss an den ersten Sterilisationsschritt eine Trocknung des Füllgutkanals bewirkt wird. Durch die Verwendung von steriler Luft kann hierbei ebenfalls sichergestellt werden, dass keine Keime und Bakterien den Füllgutkanal erneut kontaminieren. In diesem Zusammenhang ist mit steriler Luft gemeint, dass die eingeleitete Luft im Wesentlichen keimfrei ist. Im Anschluss an die Trocknung mit Luft kann dann der zweite Sterilisationsschritt erfolgen. Die Einleitung der sterilen Luft erfolgt üblicherweise mit einem Überdruck gegenüber der umliegenden Atmosphäre. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass während der Trocknung keine Verunreinigungen in den Füllgutbehälter eindringen können. Eine Trennung des Füllgutbehälters und des Füllgutventils ist damit auch erforderlich, um das Einbringen des zweiten Sterilisationsgases zu ermöglichen, da ein Überdruck ein solches Einströmen verhindern würde.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht ferner vor, dass auch im Anschluss an den zweiten Sterilisationsschrittes Luft, insbesondere sterile Luft, den Füllgutkanal durchströmt. Die Einleitung der sterilen Luft erfolgt dann in der zuvor beschriebenen Art und Weise. In diesem Fall wird dann durch Einleitung der Luft bewirkt, dass etwaige Rückstände von Wasserstoffperoxid aus dem Füllgutkanal ausgetrieben werden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht ferner vor, dass in der Drosselstellung der Fluidkanal durch einen Ringspalt begrenzt wird, welcher zwischen dem Füllgutventilstempel und einer den Füllgutkanal begrenzenden Wandung gebildet wird. Entsprechend handelt es sich insbesondere um einen kreisbogenförmigen Ringspalt. Dieser ist hinsichtlich seiner Dimension derart bemessen, dass eine ausreichende Querschnittsfläche geschaffen wird, damit der Wasserdampf durch diesen hindurchdringen kann. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der eingeleitete Massenstrom von Wasserdampf zwischen 1 und 100 kg/h, insbesondere zwischen 20 und 60 kg/h liegt. Zugleich ist dieser Ringspalt hinsichtlich seiner Querschnittsfläche aber auch derart ausgestaltet, dass zugleich auch ein ausreichender Gegendruck bzw. Widerstand geschaffen werden kann, welcher der Aufrechterhaltung des Dampfdruckes dient.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Drosselstellung auch dazu eingerichtet sein, während des eigentlichen Befüllens der Behälter eine Art Zwischenschließstellung zu bewirken. Eine solche Zwischenschließstellung kann beispielsweise dann vorgesehen sein, wenn lediglich ein vorübergehendes Absperren des Füllventils erforderlich ist. Dies hat den Vorteil, dass der Ringspalt so ausgebildet ist, dass das flüssige Füllgut diesem nicht bzw. im Wesentlichen nicht passieren kann. Zugleich ist aber auch eine gewisse Entlüftung des Füllgutkanals möglich, sodass nach dem Überführen des Füllgutstempels in die Öffnungsstellung unmittelbar der Austritt von dem flüssigen Füllgut ermöglicht wird. Das Eindringen von Luft in den Füllgutkanal wird im Gegensatz dazu verhindert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Ringspalt eine Breite zwischen 0,5 mm und 2 mm auf. Hierbei ist mit der Breite die Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius gemeint. Bevorzugt beträgt die Breite zwischen 0,75 mm und 1,5 mm.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Füllventil mit einem in einem Füllgutkanal angeordneten Füllgutventilstempel, welcher zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar eingerichtet ist und mit einer Steuervorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, den Füllgutventilstempel, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorangegangenen Beschreibung, in eine Drosselstellung zu bewegen.
  • Entsprechend wird ausgehend von einem gattungsgemäßen Füllventil vorgeschlagen, dass eine Steuervorrichtung den Füllgutstempel beispielsweise mithilfe eines Antriebsmotors ansteuert. Bei diesem Antriebsmotor kann es sich beispielsweise um einen pneumatischen Antrieb handelt. Denkbar ist aber auch ein Elektromotor, insbesondere ein Servo-Motor.
  • Üblicherweise werden die einzelnen Stellungen bei den Füllgutventilen jedoch über mehrere hintereinander angeordnete Anschlagplatten eingestellt, wobei die Kombination der Stellung der einzelnen Anschlagplatten die Stellungen des Füllgutventilstempels definiert. Bevorzugt handelt es sich bei der Steuervorrichtung um eine mechanische Steuervorrichtung, welche zumindest drei Stellungen - die Öffnungsstellung, die Drosselstellung und die Schließstellung - ermöglicht.
  • Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus eine Füllmaschine mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Füllventilen und einem Füllgutbehälter, wobei die Füllventile eingangsseitig jeweils über eine Fluidleitung an den Füllgutbehälter angeschlossen sind. Unterhalb der Füllventile ist zumindest eine Sterilisationsdüse zur Beaufschlagung der Füllventile mit einem Sterilisationsgas angeordnet.
  • Die Füllmaschine kann insbesondere als Rundläufermaschine mit einem rotierbar eingerichteten Träger ausgebildet sein, wobei dann die Füllventile vorzugsweise in Umfangsrichtung hintereinander an dem Träger angeordnet sind.
  • Die besagte Sterilisationsdüse kann insbesondere stationär angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Sterilisationsdüse in einem Bereich angeordnet, bei dem es sich um einen sogenannten Totwinkel der Füllmaschine handelt. Während der Befüllung erfolgt demnach in diesem Totwinkel keine Befüllung der Behälter, sodass dieser Bereich in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden kann, um die Sterilisationsdüse(n) anzuordnen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Füllmaschine ist in der jeweiligen Fluidleitung zumindest ein Absperrventil angeordnet ist. Dieses Absperrventil wurde bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren näher erläutert, wobei dieses Absperrventil während eines ersten Sterilisationsschrittes und selbstverständlich auch während des Befüllens der Behälter geöffnet ist. Gleiches gilt für die Trocknung mit Luft. Während des zweiten Sterilisationsschrittes kann dann über dieses Absperrventil eine Fluidtrennung zwischen dem Füllgutbehälter und dem Füllgutkanal bewirkt werden, sodass das zweite Sterilisationsgas, insbesondere Wasserstoffperoxid, nicht in den Füllgutbehälter gelangen kann und zugleich bei einer Zwischentrocknung mit steriler Luft der Überdruck abgebaut werden kann, um das Einführen des zweiten Sterilisationsgases zu ermöglichen. Die Ansteuerung dieses Absperrventils kann ebenfalls über die Steuervorrichtung erfolgen, sodass entsprechend eine elektrische oder aber auch eine mechanische Steuerung vorgesehen ist.
  • Bevorzugt sind zumindest zwei Absperrventile vorgesehen, um je nach Einstellung der Absperrventile den Volumenstrom steuern zu können.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Füllventil in der Drosselstellung;
    Fig. 2
    eine Detailansicht des Füllgutventilstempel gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    das Füllgutventil gemäß Fig. 1 in der Öffnungsstellung;
    Fig. 4
    das Füllgutventil gemäß Fig. 3 in einer Detailansicht.
  • Die Fig. 1 zeigt ein Füllventil 1 mit einem Füllgutkanal 2 und einem in dem Füllgutkanal 2 bewegbar angeordneten Füllgutventilstempel 7, wobei der Füllgutventilstempel 7 mit einem Füllventilsitz 3 derart zusammenwirkt, dass der Füllgutventilstempel 7 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegt werden kann.
  • Ausgangsseitig ist ein Fluidventilauslass 4 vorgesehen, über den in der Öffnungsstellung während des Befüllens das Füllgut in die Behälter eingefüllt werden kann. Bei dem Füllgut handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges Füllgut, insbesondere ein Getränk, oder um ein pastöses Füllgut welches innerhalb eines Füllgutbehälters 6 lagert und sodann über den Füllgutkanal 2 zugeführt werden kann.
  • Der Füllgutventilstempel 7 steht hierzu über eine Fluidleitung 8 mit dem Füllgutbehälter 6 in Verbindung. Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Füllgutbehälter 6 kann beispielsweise als Rohrkessel, insbesondere als Ringrohrkessel, ausgebildet sein.
  • Die Fig. 1 zeigt das Füllgutventil 1 während des ersten Sterilisationsschrittes. Hierbei liegt anstelle des Füllgutes ein erstes Sterilisationsgas 5 in dem Füllgutbehälter 6 vor, wobei es sich hierbei um Wasserdampf handelt. Dieser gelangt über die Fluidleitung 8 in den Füllgutkanal 2 und durchströmt diesen entlang der Füllrichtung F.
  • In Fig. 1 hat der Füllgutventilstempel 7 eine Drosselstellung eingenommen, welche insbesondere in der Fig. 2 deutlich sichtbar ist. In dieser Drosselstellung ist der Füllgutventilstempel 7 zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung angeordnet und bildet einen Ringspalt 9, welcher eine Breite zwischen 0,5 und 2 mm aufweist. Dieser Ringspalt 9 dient dazu, den Querschnitt das Füllgutkanals 2 derart zu begrenzen, dass ein ausreichend hoher Dampfdruck innerhalb des Füllgutkanal 2 gewährleistet werden kann, sodass der Wasserdampf bzw. das erste Sterilisationsgas 5 nicht auskondensieren und die zur Sterilisation erforderliche Temperatur aufrechterhalten werden kann. In der Fluidleitung 8 sind darüber hinaus Absperrventile 10 angeordnet, welche gemäß den Fig. 1 und 2 geöffnet sind, damit das erste Sterilisationsgas 5 in den Füllgutkanal 2 gelangen kann. Darüber hinaus ist in der Fluidleitung 8 auch ein Volumenstrommesser 11 angeordnet.
  • Grundsätzlich zeigen die Fig. 1 und 2 einen ersten Sterilisationsschritt, in welchem ausschließlich eine Sterilisation des Füllgutkanals 2 mit dem ersten Sterilisationsgas 5 erfolgt. Da insbesondere durch den Druckabfall im Bereich des Fluidventilauslasses 4 der als erstes Sterilisationsgas 5 verwendete Wasserdampf auskondensiert, ist eine zusätzliche Sterilisation des Fluidventilauslasses 4 erforderlich. Üblicherweise erfolgt allerdings zunächst das Einbringen von steriler Luft in den Füllgutkanal 2, um eine Trocknung des Füllgutkanals 2 und eine Absicherung der Sterilität des Behälters zu bewirken.
  • Sodann erfolgte der zweite Sterilisationsschritt, welcher in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Hierzu werden zunächst die Absperrventile 10 abgesperrt und der Füllgutkanal 2 von dem Füllgutbehälter 6 getrennt. Der Füllgutventilstempel 7 wird darüber hinaus entgegen der Füllrichtung F in die Öffnungsstellung bewegt und sodann über den Fluidventilauslass 4 in entgegengesetzter Füllrichtung F ein zweites Sterilisationsgas 12 in den Füllgutkanal 2 eingeleitet. Bei diesem zweiten Sterilisationsgas 12 handelt es sich um Wasserstoffperoxid. Durch das Absperren der Absperrventile 10 wird sichergestellt, dass das zweite Sterilisationsgas 12 in den Füllgutkanal 2 gelangen kann und nicht durch ausströmende sterile Luft am Eintritt in den Füllgutkanal 2 gehindert wird. Sodann erfolgt auch im Anschluss an den zweiten Stationsschritt das Einbringen von steriler Luft in den Füllgutkanal 2 in der zuvor beschriebenen Art und Weise.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Füllventil
    2
    Füllgutkanal
    3
    Füllventilsitz
    4
    Fluidventilauslass
    5
    erstes Sterilisationsgas
    6
    Füllgutbehälter
    7
    Füllgutventilstempel
    8
    Fluidleitung
    9
    Ringspalt
    10
    Absperrventile
    12
    zweites Sterilisationsgas
    F
    Füllrichtung

Claims (12)

  1. Verfahren zum Sterilisieren eines Füllventils (1) mit einem in einem Füllgutkanal (2) angeordneten Füllgutventilstempel (7), welcher zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem ersten Sterilisationsschritt der Füllgutventilstempel (7) in eine Drosselstellung überführt wird und anschließend ein erstes Sterilisationsgas (5) den Füllgutkanal (2) durchströmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sterilisationsgas (5) Wasserdampf ist.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Sterilisationsschritt der Füllgutventilstempel (7) in die Öffnungsstellung bewegt wird und anschließend ein zweites Sterilisationsgas (12) in den Füllgutkanal (2) eingeleitet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Sterilisationsschrittes eine Fluidleitung (8), welche den Füllgutkanal (2) des Füllventils (1) eingangsseitig mit einem Füllgutbehälter (6) verbindet, gesperrt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Sterilisationsgas (5, 12) in entgegengesetzten Richtungen in den Füllgutkanal (2) eingeleitet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den ersten Sterilisationsschritt sterile Luft den Füllgutkanal (2) durchströmt.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Drosselstellung im Füllgutkanal (2) ein Ringspalt (9) gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (9) eine Breite zwischen 0,5 mm und 2 mm aufweist.
  9. Füllventil (1) mit einem in einem Füllgutkanal (2) angeordneten Füllgutventilstempel (7), welcher zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung bewegbar eingerichtet ist und mit einer Steuervorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, den Füllgutventilstempel (7), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in eine Drosselstellung zu bewegen.
  10. Füllmaschine mit einer Vielzahl von Füllventilen (1) gemäß Anspruch 9 und einem Füllgutbehälter (6), wobei die Füllventile (1) eingangsseitig jeweils über eine Fluidleitung (8) an den Füllgutbehälter (6) angeschlossen sind und wobei unterhalb der Füllventile (1) zumindest eine Sterilisationsdüse zur Beaufschlagung der Füllventile (1) mit einem Sterilisationsgas (12) angeordnet ist.
  11. Füllmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Fluidleitung (8) zumindest ein Absperrventil (10) angeordnet ist.
  12. Füllmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmaschine als Rundläufermaschine mit einem rotierbar eingerichteten Träger ausgebildet ist und die Füllventile (1) in Umfangsrichtung hintereinander an dem Träger angeordnet sind.
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