EP4663598A1 - Verfahren und vorrichtung zum füllen und verschliessen von behältern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum füllen und verschliessen von behältern

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Publication number
EP4663598A1
EP4663598A1 EP25181675.7A EP25181675A EP4663598A1 EP 4663598 A1 EP4663598 A1 EP 4663598A1 EP 25181675 A EP25181675 A EP 25181675A EP 4663598 A1 EP4663598 A1 EP 4663598A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
filling
treatment chamber
pressure
closing
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
EP25181675.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Konrad
Holger Mueller
Stefan Poeschl
Bastian KOERNER
Florian HABERSETZER
Christian JANKER
Christian Schoen
Matthias STUBENHOFER
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP4663598A1 publication Critical patent/EP4663598A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/16—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus using suction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67B3/02—Closing bottles, jars or similar containers by applying caps by applying flanged caps, e.g. crown caps, and securing by deformation of flanges
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/222—Head-space air removing devices, e.g. by inducing foam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
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    • B67C3/22—Details
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B67C3/282—Flow-control devices, e.g. using valves related to filling level control
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    • B67C3/22—Details
    • B67C3/26—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks
    • B67C2003/2688—Means for filling containers in defined atmospheric conditions
    • B67C2003/2697—Means for filling containers in defined atmospheric conditions by enclosing the container partly in a chamber
    • 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
    • B67C7/00—Concurrent cleaning, filling, and closing of bottles; Processes or devices for at least two of these operations
    • B67C7/0006—Conveying; Synchronising
    • B67C2007/0066—Devices particularly adapted for container closing

Definitions

  • the invention relates to a method for filling and sealing containers.
  • the invention further relates to a device, preferably a rotary device, for filling and sealing containers.
  • the EP 2 937 310 A2 This relates to a method for filling a container with a product in a beverage bottling plant, comprising supplying the product under positive pressure and evacuating the container to be filled to achieve a negative pressure, wherein the product under positive pressure is introduced into the container under negative pressure. After the product has been introduced, the filled container is pressurized in a chamber with a pressurizing gas to prevent the product from foaming over before the container is sealed.
  • the chamber surrounding the container neck must be oxygen-free. This can be achieved, for example, by evacuating the chamber and purging it with process gas (CO2, N2). This process may need to be repeated several times to minimize oxygen absorption in the contents of the container before sealing and to meet required specifications. Repeatedly performing this process increases the vacuum and process gas consumption. These consumption levels are highly competitive with other filling systems and must, of course, be kept low for both economic and environmental reasons.
  • process gas CO2, N2
  • Leaks caused by wear of the chamber seals further increase the demand for vacuum and process gases, accompanied by a gradual deterioration of product quality, which can go unnoticed during the filling process. A consistently stable process is virtually impossible.
  • the invention is based on the objective of developing an improved technique for filling and sealing a container, with which oxygen absorption by the filled material can be kept as low as possible and the aforementioned disadvantages can be overcome at least partially.
  • the proposed technique involves deliberately inducing foaming of the carbonized material within the container to force/push out the residual oxygen-laden gas volume from the headspace. This significantly reduces oxygen uptake by the product, resulting in a considerably improved product quality within the container. Furthermore, it reduces the need for process gas (priming gas). It also eliminates the need to compensate for any potential leaks caused by increased process gas consumption. This is not necessary in the chamber, as the foaming process makes the influence of the chamber atmosphere negligible. The filling process thus becomes more stable throughout the entire life cycle of the filling and sealing device.
  • the pressure in the treatment chamber is reduced below the saturation pressure of the carbonized material after the filling device is removed. This advantageously prevents premature foaming and thus potential over-foaming of the material, thereby improving process reliability.
  • sealing occurs directly after the gas volume has been completely or substantially completely expelled from the headspace, and/or sealing occurs at a point in time when the foamed material reaches or extends beyond the container opening without overflowing or without significantly overflowing. This advantageously minimizes the amount of residual oxygen remaining in the container's headspace. Furthermore, it advantageously prevents contamination of the treatment chamber by overflowing material and achieves the shortest possible overall treatment time.
  • the pressure in the treatment chamber is reduced below the saturation pressure for ⁇ 10 ms or ⁇ 20 ms before sealing.
  • the pressure in the treatment chamber can be reduced below the saturation pressure for ⁇ 300 ms or ⁇ 200 ms before sealing.
  • this advantageously minimizes the amount of residual oxygen remaining in the headspace of the container.
  • it advantageously results in the shortest possible overall treatment time.
  • the duration for which the pressure in the treatment chamber is reduced below the saturation pressure before the container is closed can be adjusted to influence foaming (e.g., via a user interface), preferably between 10 ms and 300 ms, more preferably between 20 ms and 200 ms.
  • a pressure differential between the pressure in the treatment chamber when the filling device is removed and the reduced pressure in the treatment chamber below the saturation pressure, preferably after removal of the filling device can be adjusted to influence foaming (e.g., via a user interface), preferably between 0.5 bar and 2 bar.
  • foaming behavior of the carbonized material to be adjusted to ultimately produce a foaming behavior that leads to foaming of the material up to the container opening. shortly before closing, so that as a result as little residual oxygen as possible remains in the headspace of the container.
  • the pressure reduction in the treatment chamber involves the discharge of a pressurizing gas from the treatment chamber via the filling device located away from the container opening, preferably via a pressurizing and/or purge gas channel of the filling device.
  • existing equipment can thus be used to reduce the pressure in the treatment chamber.
  • the process also features at least partial reuse of the discharged pressurization gas as purge gas when purging a subsequent container using the filling device.
  • a portion of the pressurization gas can thus be recovered/reused, thereby preferably significantly reducing the process gas consumption of the process.
  • the method also includes positioning the closing element in a ready position directly above the container opening of the container, which is positioned at least partially within the treatment chamber, after the filling element has been removed and before and/or during the reduction of the pressure in the treatment chamber below the saturation pressure of the carbonized material.
  • this provides a throttle for the volume of gas escaping from the headspace. Furthermore, it allows the container to be closed quickly at a desired time, ensuring that the entire gas volume has been expelled and before the foamed material overflows.
  • a gap between the closing element and the container opening which is preferably ⁇ 0.5 mm and/or ⁇ 3 mm, particularly preferably around 1.5 mm. This advantageously allows for a particularly favorable throttling effect on the volume of gas expelled from the headspace and also ensures that the container can be closed quickly at the desired time.
  • annular gap exists between the closing element and the container opening, which preferably acts as a (e.g., adjustable) throttle for the volume of gas expelled from the headspace.
  • a throttle for the volume of gas expelled from the headspace.
  • the gap can be adjusted by modifying the ready position to influence foaming (e.g., via a user interface), preferably between 0.5 mm and 3 mm.
  • the size of the annular gap can be adjusted by modifying the ready position to influence foaming (e.g., via a user interface).
  • this allows the foaming behavior of the carbonated material to be adjusted to ultimately produce a foaming behavior that leads to foaming of the material right up to the container opening just before sealing, so that as little residual oxygen as possible remains in the headspace of the container.
  • This method advantageously prevents the carbonated material in the container from foaming immediately upon removal of the filling device. Instead, the foaming can be delayed by selecting the precise moment to which the pressure is reduced, for example, until the closing device is in the ready position to achieve the desired throttling effect.
  • the device comprises at least one treatment station with a (e.g., movable) filling element, a (e.g., movable) sealing element, and a (e.g., evacuable and/or pre-tensionable) treatment chamber in which at least an upper section of a container can be positioned, preferably sealed and received.
  • the device further comprises a control unit configured to operate the device according to a method disclosed herein.
  • the device can achieve the same advantages already described with reference to the method.
  • the closing device comprises a closing element for closing the container, wherein the closing element is preferably designed to receive a crown cap for closing the container.
  • the closing device may further comprise a drive unit, preferably electric, for moving the closing element (e.g., linearly) to close the container, wherein the drive unit is preferably an electric servo drive unit.
  • the treatment chamber can be sealed, preferably on the top side by means of the closing device and/or on the bottom side by means of a seal, preferably inflatable, to the container, preferably the container neck.
  • a container handling system e.g., for tempering, manufacturing, cleaning, coating, testing, filling, closing, pasteurizing, labeling, printing, marking, laser marking, and/or packaging containers for liquid or pasty media, preferably beverages, liquid food products, or products from the pharmaceutical or healthcare industries.
  • the container handling system may include the device as disclosed herein.
  • the container handling system may, for example, be a beverage filling plant.
  • the containers can be designed as bottles, cans, canisters, cartons, vials, tubes, etc.
  • control unit can refer to electronics (e.g., implemented as a driver circuit or with microprocessor(s) and data storage) and/or mechanical, pneumatic, and/or hydraulic control systems, which, depending on their design, can perform control tasks, regulation tasks, and/or processing tasks.
  • control can also appropriately include or refer to "regulation” or “control with feedback” and/or “processing.”
  • the control device can, for example, be a central control device or comprise several decentralized or distributed control units.
  • the Figure 1 Figure 10 shows a device 10 for filling and closing containers B.
  • the device 10 is an integrated filling and closing device, preferably in a rotary design.
  • the device 10 can be included, for example, in a container handling system, such as a beverage bottling plant.
  • the device 10 can be arranged downstream of a cleaning device for cleaning the containers B in the container handling system.
  • the device 10 can be arranged upstream of a labeling device for labeling the containers B in the container handling system.
  • the device 10 comprises a treatment chamber 12, a filling element 30, a closing element 52, and a control unit 60.
  • the device 10 comprises several
  • Treatment stations each with a treatment chamber 12, a filling device 30, and a closing device 52, for the simultaneous or overlapping treatment (filling and closing) of several containers B.
  • the device 10 can preferably be designed as a rotary device.
  • the stations can be arranged distributed around the circumference of a carousel of the rotary device.
  • the treatment station can be moved during the filling and closing of the container B to transport the container B from an inlet to an outlet of the device 10, e.g. on a partial circle of the device 10, which is designed as a rotary device by way of example.
  • At least an upper section of container B, including its container opening, can be sealed and received.
  • Container B, at least partially received in the treatment chamber 12, can be filled using the filling device 30 and sealed using the closing device 52.
  • container B can be attached using a container holder 14 (not shown in detail in Figure 1
  • the container receptacle 14 can have a container holder for holding the container B.
  • the container holder can, for example, be a container plate (a support plate) for supporting the bottom of the container B.
  • the container B can stand on the container plate.
  • the container holder can support the container B, for example, at its container body or container neck ring, e.g., as a container clamp.
  • the container B can be moved by means of the container holder 14 to position at least the upper section of the container B in the treatment chamber 14.
  • a lifting device can raise the container holder 14 together with the container B.
  • the container B can be inserted into the treatment chamber 12 from below, at least section by section, using the lifting device. After treatment, the container B can be removed/moved downwards out of the treatment chamber 12 using the lifting device.
  • the lifting device can be, for example, an electric, hydraulic, or pneumatic lifting device.
  • the section of container B received in the treatment chamber 12 can be sealed within the treatment chamber 12.
  • the treatment chamber 12 can be sealed at the top by the closing device 52.
  • the treatment chamber 12 is sealed on its underside to a container neck of container B by means of a (e.g., container neck) seal 16.
  • the seal 16 can, for example, be designed as an inflatable ring body that can fit around a container neck of container B.
  • treatment chamber 12 for example, will be evacuated, rinsed and/or pre-tensioned.
  • the treatment chamber 12 can be connected to a vacuum source 20 via an evacuation channel 18.
  • An evacuation valve 22 can be arranged in the evacuation channel 18 for selectively blocking or opening it.
  • the control device 60 can operate the evacuation valve 22 to selectively assume an open or closed position.
  • gas can be extracted from the treatment chamber 12 through the evacuation channel 18 towards the vacuum source 20.
  • the treatment chamber 12 can thus be evacuated, e.g., to a pressure level below ambient pressure, such as a vacuum at an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 bar to 0.1 bar, and particularly preferably 0.1 bar.
  • the treatment chamber 12 can, for example, be connected to a pressurizing gas source 26 via a pressurizing gas channel 24.
  • the pressurizing gas source 26 can, for example, be an inert gas source, such as a carbon dioxide source or a nitrogen source.
  • a pressurizing gas valve 28 can be arranged in the pressurizing gas channel 24 for selectively blocking or releasing the pressurizing gas channel 24.
  • the control device 60 can operate the pressurizing gas valve 28 to selectively assume an open or a closed position.
  • pressurizing gas e.g., carbon dioxide (CO2) or nitrogen (N)
  • CO2 carbon dioxide
  • N nitrogen
  • the treatment chamber 12 can thus be pressurized.
  • the treatment chamber 12 can be pressurized with a pressurizing gas at an absolute pressure of 2 bar to 9 bar, preferably at an absolute pressure of 3.5 bar to 7 bar, and particularly preferably at an absolute pressure of 3.8 bar to 5.5 bar.
  • the filling element 30 is designed to fill container B, which is at least partially contained in treatment chamber 12.
  • the filling element 30 can fill container B with a carbonated (carbonated) liquid or paste-like material.
  • the filling device 30 can fill the container B with a filling pressure (overpressure) that is greater than the saturation pressure of the carbonized material.
  • a filling pressure overpressure
  • the material can be supplied from a material source 36 under an overpressure of 1 bar to 9 bar, preferably 2.5 bar to 6 bar, particularly preferably 2.8 bar to 3.3 bar, and filled into the container B by means of the filling device 30.
  • the filling device 30 can have a material channel 32 with a filling valve 34 for selectively opening or closing the material channel 32.
  • the filling device 30 can be connected via the material channel 32 to a material source 36, preferably a material tank.
  • the material source 36 can provide a carbonated material, e.g., beer, carbonated water, or another carbonated beverage.
  • the material source 36 can provide the carbonated material at the aforementioned overpressure.
  • control unit 60 can operate the filling valve 34 to assume either an open or a closed position.
  • the open flow cross-section of the filling valve 34 can be adjusted.
  • the carbonized material can be fed through the material channel 32 to an outlet of the filling element 30.
  • the container B can then be filled with the carbonized material.
  • the filling device 30 can have an evacuation channel 38 with an evacuation valve 40 for selectively opening or closing the evacuation channel 38.
  • the filling device 30 can be connected to a vacuum source 42 via the evacuation channel 38.
  • the vacuum source 42 can be connected to the vacuum source 20 or be configured as a common vacuum source.
  • the control device 60 can operate the evacuation valve 40 to selectively assume an open or closed position. When the evacuation valve 40 is in an open position, gas can be drawn from an outlet of the filling device 30 through the evacuation channel 38 towards the vacuum source 42.
  • the container B can thus be evacuated, e.g., to a pressure level below ambient pressure.
  • the filling element 30 can have a purge gas channel 44 with a purge gas valve 46 for selectively opening or closing the purge gas channel 44.
  • the filling element 30 can be connected to a purge gas source 48 via the purge gas channel 44.
  • the purge gas source 48 can be, for example, an inert gas source, such as a carbon dioxide source or a nitrogen source.
  • the purge gas source 48 can be connected to the tensioning gas source 26 or designed as a common tensioning and/or purge gas source.
  • the purge gas channel 44 or the Purge gas source 48 operates at a higher (absolute) pressure than the tensioning gas channel 24 or the tensioning gas source 26.
  • purge gas source 48 / purge gas channel 44 has an absolute pressure of 0.5 bar to 4 bar, preferably an absolute pressure of 1.4 bar to 1.9 bar.
  • tensioning gas source 26 / tensioning gas channel 84 has an absolute pressure of 2 bar to 11 bar, preferably an absolute pressure of 5 bar to 9 bar.
  • control unit 60 can operate the purge gas valve 46 to selectively assume an open or a closed position.
  • purge gas e.g., carbon dioxide (CO2) or nitrogen (N)
  • CO2 carbon dioxide
  • N nitrogen
  • the filling element 30 can be pressed against a container opening of container B to fill the container B.
  • the filling element 30 can have a drive unit 50.
  • the drive unit 50 can move the filling element 30 to press against the container opening and to release the container opening.
  • the drive unit 50 can move an outlet of the filling element 30 within the treatment chamber 12, e.g., obliquely or horizontally.
  • the drive unit 50 can move the outlet of the filling element 30 to press it against the container opening, e.g., when a treatment such as evacuation, rinsing, clamping, and/or filling by the filling element 30 is desired.
  • the drive unit 50 can move the outlet of the filling element 30 away from the container opening, e.g., to allow treatment of the container B by the closing element 52.
  • the drive unit 50 preferably moves the filling element 30 along an axis that is inclined to a vertical axis of the device 10 or the container B.
  • the drive unit 50 can be, for example, an electric, electromagnetic, pneumatic, or hydraulic drive unit 50, e.g., controlled by the control device 60.
  • the closing device 52 can include a closing element 54 and a drive unit 58.
  • the sealing element 54 is movable to move towards the container B, which is at least partially contained in the treatment chamber 12, and to apply a closure 56 to the container B.
  • the sealing element 54 is movable in a vertical direction downwards and upwards.
  • the sealing element 54 can be moved towards a container opening of the container B, which is at least partially contained in the treatment chamber 12, and then apply the closure 56 to the container opening. It is possible that the closure 56 is pressed, tightened or screwed onto the container B by means of the closing element 54, for example.
  • the closure 56 that can be applied by the closing element 54 can be, for example, a lid, a cork, a crown cap, or a screw cap.
  • the closing element 54 is particularly preferably designed to close the container B with a closure 56 designed as a crown cap.
  • the closing element 54 can, for example, have a closing head designed as a plunger or attachment.
  • the drive unit 58 can be connected to the capping element 54 to drive the capping element 54 to move it towards and away from the container B.
  • the drive unit 58 can move the capping element 54 vertically, for example, downwards towards the container B and upwards away from the container B.
  • the drive unit 50 can be, for example, an electric, electromagnetic, pneumatic, or hydraulic drive unit 50, e.g., controlled by the control device 60.
  • container B is positioned/received in the treatment chamber 12.
  • container B was lifted by a lifting device (not in Figure 2 (as shown) and held in the container receptacle 14, it is inserted from below into the treatment chamber 12.
  • the seal 16 can seal between the treatment chamber 12 and the container B.
  • the seal 16 can be pressurized with compressed air.
  • the container B is filled by the filling device 30 under positive pressure.
  • a negative pressure exists in the container B before filling.
  • the filling element 30 fills the container B, which is positioned at least partially in the treatment chamber 12, with a carbonized material.
  • the filling element 30 and the container opening of the container B are pressed together in a sealed manner.
  • the drive unit 50 has the filling element 30 towards the container opening of container B to press against the container opening, and/or container B was moved from below by means of the lifting device (not in Figure 2 (shown) moved against the extended filling element 30 in order to press the filling element 30 and the container opening together.
  • the filling device 30 fills container B with the carbonized material up to a gas volume G in the headspace K of container B adjacent to the container opening.
  • the control device 60 can, for example, operate the filling valve 34 to open it.
  • Carbonized material can flow from the material source 36 through the material channel 32 of the filling device 30 into the sealed, pressed-to container B.
  • container B Before filling container B, container B can preferably be evacuated, rinsed and evacuated again.
  • container B can be evacuated using the filling device 30 while the filling device 30 and the container opening are pressed tightly together in a sealed manner.
  • the control unit 60 can, for example, operate the evacuation valve 40 to open it. Gas from the tightly sealed container B can flow via the evacuation channel 38 to the vacuum source 42.
  • the container B can be purged by means of the filling device 30 after evacuation, while the filling device 30 and the container opening are pressed together in a sealed manner.
  • the control device 60 can, for example, operate the purge gas valve 46 to open it. Purge gas from the purge gas source 48 can flow into the sealed, pressed-together container B via the purge gas channel 44 of the filling device 30.
  • the container B can be re-evacuated after rinsing using the filling device 30, while the filling device 30 and the container opening are pressed tightly together in a sealed manner.
  • the control unit 60 can, for example, operate the evacuation valve 40 to open it. (Rinsing) gas from the tightly pressed container B can be drawn through the evacuation channel 38 to the vacuum source 42.
  • the carbonized material can preferably be filled into the (e.g., re-evacuated) container B.
  • a negative pressure preferably prevails in the (e.g., re-evacuated) container B.
  • treatment chamber 12 can be pre-pressurized to a pressure above the saturation pressure of the carbonized fill material.
  • control unit 60 can operate the tensioning gas valve 28 to open. Tensioning gas from the tensioning gas source 26 can flow into the treatment chamber 12 via the tensioning gas channel 24.
  • the treatment chamber 12 is pre-tensioned before the filling device 30 is removed from the container opening.
  • the treatment chamber 12 can be pre-tensioned while the container B is being evacuated, rinsed, re-evacuated and/or filled.
  • control unit 60 can, for example, operate the evacuation valve 22 to open it. Gas from the treatment chamber 12 can be drawn through the evacuation channel 18 to the vacuum source 20.
  • FIG 3 The figure shows that the filling element 30 is removed from the opening of container B after filling.
  • the filling element 30 can be moved away from the opening, for example, by means of the drive unit 50.
  • a pressure may prevail in the treatment chamber 12 that is greater than the saturation pressure of the carbonized material in container B. Consequently, the material in container B does not foam.
  • the closing element 52 can be positioned in a ready position after the filling element 30 has been removed from the container opening.
  • the closing element 54 can be moved into the ready position by the drive unit 58.
  • the ready position can be directly above the container opening of container B.
  • the closing element 52 in the ready position, there can be a gap between the closing element 52 and the container opening, which is preferably ⁇ 0.5 mm and/or ⁇ 3 mm, particularly preferably around 1.5 mm.
  • the gap can be, for example, between a lowest point of the closing element 52 or the closure 56 held by it and a highest point of the The distance is measured at the container opening. Preferably, the distance is measured in a vertical direction.
  • the distance or size of the annular gap can be adjusted by changing the ready position.
  • the distance can be adjustable within a range of 0.5 mm to 3 mm.
  • the distance or size of the annular gap can be specified by user input via a user interface of the device 10.
  • FIG 4 The figure shows that the pressure in the treatment chamber 12 is reduced below the saturation pressure of the carbonized material in the container B.
  • the pressure reduction occurs after the filling device 30 has been removed from the container opening and/or only after the closing device 52 or the closing element 54 has been positioned in the ready position.
  • the annular gap between the closing device 52 / closing element 54 and the container opening acts as a throttle for the volume of gas G forced out of the headspace K by the foam S.
  • the throttle can be adjusted by changing the ready position of the closing device 52 / closing element 54 or the distance to the container opening. This allows the foaming process, and in particular the foaming rate, to be adjusted as desired.
  • the control unit 60 can operate the pressurization gas valve 28 to close and the purge gas valve 46 to open. This allows the pressurization gas to be extracted from the treatment chamber 12 through the purge gas channel 44 of the filling device 30, and the pressure in the treatment chamber 12 can be reduced below the saturation pressure of the carbonized material. The contents fall into container B.
  • the pressurizing gas from the treatment chamber 12 can be discharged via the purge gas channel 44 of the filling device 30, which is located away from the container opening.
  • this discharged pressurizing gas can be at least partially reused as purge gas in the next container treatment cycle when purging a subsequent container B using the filling device 30.
  • the pressure in the treatment chamber 12 is reduced below the saturation pressure of the carbonized material in an additional or alternative manner.
  • the pressure in the treatment chamber 12 can be reduced by the control device 60 operating the pressure relief valve 28 to close and the evacuation valve 22 and/or 40 to open.
  • FIG 5 The figure shows that the container B, which is positioned at least partially in the treatment chamber 12, is closed by means of the closing element 52 with a closure 56, preferably a crown cap.
  • the closing takes place after the filling element 30 has been removed from the container opening and after the pressure in the treatment chamber 12 has been reduced below the saturation pressure of the carbonized material (and thus the carbonized material has been foamed).
  • the closing element 52 can be lowered from the ready position to a closing position by means of the drive unit 58 and the closure 56 applied to the container opening, for example by pushing, pressing or screwing.
  • the sealing takes place directly after the gas volume G has been completely or substantially completely expelled from the headspace K (see Figure 4 ).
  • the sealing can therefore preferably take place at a time when the foamed filling material or the foam S reaches the container opening or protrudes beyond the container opening, without the foamed filling material overflowing or significantly overflowing.
  • the pressure in the treatment chamber 12 can be reduced below the saturation pressure for ⁇ 10 ms or ⁇ 20 ms before sealing occurs.
  • the pressure in the treatment chamber 12 can be reduced below the saturation pressure for ⁇ 300 ms or ⁇ 200 ms before sealing occurs.
  • a pressure differential between the pressure in the treatment chamber 12 when the filling device 30 is removed from the container opening and the reduced pressure in the treatment chamber 12 below the saturation pressure, preferably after the filling device 30 has been removed from the container opening can be set via a user interface.
  • the control unit 60 can, for example, adjust the operation of the sources 20, 26, 42 and/or 48 and/or the operation of the valves 22, 28, 40 and/or 46.
  • the pressure differential can be set to a value between 0.5 bar and 2 bar.
  • FIG. 6 The figure shows that container B is sealed with closure 56.
  • Container B can now be removed from treatment chamber 12, for example, using the lifting device.
  • a new container B can then be sealed, at least partially, in treatment chamber 12 for a further treatment cycle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern (B). Zumindest ein oberer Abschnitt eines Behälters (B) wird in einer Behandlungskammer (12) positioniert. Der Behälter (B) wird mit einem karbonisierten Füllgut mittels eines Füllorgans (30) bis auf ein Gasvolumen (G) in einem Kopfraum (K) des Behälters (B) gefüllt. Das Füllorgan (30) wird von der Behältermündung nach dem Füllen entfernt, wobei ein Druck in der Behandlungskammer (12) größer als ein Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts ist. Der Druck in der Behandlungskammer (12) wird unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts abgesenkt, wodurch ein Aufschäumen des karbonisierten Füllguts in dem Kopfraum (K) des gefüllten Behälters (B) bewirkt wird, das das Gasvolumen (G) aus dem Kopfraum (K) herausdrückt. Der Behälter (B) wird mittels eines Verschließorgans (52) verschlossen.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, vorzugsweise Rundläufer-Vorrichtung, zum Füllen und Verschließen von Behältern.
    • Technischer Hintergrund
  • Die EP 2 937 310 A2 betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt in einer Getränkeabfüllanlage, umfassend das Bereitstellen des Füllprodukts unter einem Überdruck und das Evakuieren des zu befüllenden Behälters zum Erreichen eines Unterdruckes, wobei das unter Überdruck stehende Füllprodukt in den unter Unterdruck stehenden Behälter eingeleitet wird. Nach dem Einleiten des Füllprodukts wird der befüllte Behälter in einer Kammer mit einem Spanngas beaufschlagt, um ein Überschäumen des Füllprodukts vor dem Verschließen des Behälters zu verhindern.
  • Für die Umsetzung dieser Technik ist es notwendig, dass die den Behälterhals umgebende Kammer sauerstoffarm ist. Dazu kann diese bspw. evakuiert und mit Prozessgas (CO2, N2) gespült werden. Dieser Prozess kann mehrfach nötig sein, um die Sauerstoffaufnahme im Füllgut des Behälters vor dem Verschließen gering zu halten und geforderte Spezifikationen einzuhalten. Mit dem wiederholten Ausführen des Prozesses erhöhen sich Vakuum- und Prozessgasbedarf. Diese Verbräuche stehen im starken Wettbewerb zu anderen Füllsystemen und sind natürlich auch aus ökonomischer und ökologischer Sicht gering zu halten.
  • Undichtigkeiten durch Verschleiß von Dichtungen der Kammer führen zudem zu weiter erhöhtem Bedarf an Vakuum und Prozessgasen, einhergehend mit schleichender Verschlechterung der Produktqualität, welche im Füllprozess unbemerkt bleiben kann. Ein permanent stabiler Prozess ist nahezu unmöglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Technik zum Füllen und Verschließen eines Behälters zu entwickeln, mit der eine Sauerstoffaufnahme durch das gefüllte Füllgut möglichst geringgehalten und die oben genannten Nachteile zumindest teilweise überwunden werden können.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
  • Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern (z. B. mittels einer Vorrichtung wie hierin offenbart). Das Verfahren weist (z. B. gesteuert durch eine Steuereinrichtung) auf:
    • Positionieren zumindest eines oberen Abschnitts eines Behälters in einer (z. B. evakuierbaren, spülbaren und/oder vorspannbaren) Behandlungskammer (z. B. mittels einer Hubeinrichtung), wobei vorzugsweise zumindest der obere Abschnitt des Behälters abgedichtet in der Behandlungskammer aufgenommen wird;
    • Füllen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters mit einem karbonisierten (kohlensäurehaltigen) Füllgut (z. B. unter Überdruck) mittels eines Füllorgans, wobei das Füllorgan und eine Behältermündung des Behälters abgedichtet aneinandergepresst sind und der Behälter bis auf ein Gasvolumen in einem Kopfraum des Behälters mit dem karbonisierten Füllgut gefüllt wird;
    • Entfernen (z. B. Wegbewegen) des Füllorgans von der Behältermündung nach dem Füllen (z. B. mittels einer Antriebseinheit des Füllorgans), wobei ein Druck in der Behandlungskammer größer als ein Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts ist;
    • Absenken des Drucks in der Behandlungskammer unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts, wodurch ein Aufschäumen des karbonisierten Füllguts in dem Kopfraum des gefüllten Behälters bewirkt wird, das das Gasvolumen aus dem Kopfraum herausdrückt; und
    • Verschließen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters mittels eines Verschließorgans nach dem Entfernen des Füllorgans und dem Absenken des Drucks.
  • Die vorgeschlagene Technik geht davon aus, das karbonisierte Füllgut im Behälter gezielt zum Aufschäumen zu bringen, um das mit Restsauerstoff behaftete Gasvolumen aus dem Kopfraum herauszudrücken / herauszuschieben. Vorteilhaft kann so die Sauerstoffaufnahme durch das gefüllte Füllprodukt deutlich reduziert werden. Vorteilhaft führt dies zu einer stark verbesserten Füllgutqualität im Behälter. Vorteilhaft ist dabei ein Bedarf an Prozessgas (Vorspanngas) reduziert. Vorteilhaft ist ein notwendiger Ausgleich (erhöhter Prozessgasverbrauch) durch mögliche Undichtigkeiten in der Kammer nicht notwendig, da durch das Aufschäumen der Einfluss der Kammeratmosphäre vernachlässigt werden kann. Der Füllprozess wird somit stabiler über den gesamten Lebenszyklus der Füll-Verschließ-Vorrichtung.
  • In einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Absenken des Drucks in der Behandlungskammer unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts nach dem Entfernen des Füllorgans. Vorteilhaft kann damit ein zu frühes Aufschäumen und damit gegebenenfalls Überschäumen des Füllguts verhindert und damit die Prozesssicherheit verbessert werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Verschließen direkt nach dem vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Herausdrücken des Gasvolumens aus dem Kopfraum, und/oder das Verschließen erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem das aufgeschäumte Füllgut die Behältermündung erreicht oder über die Behältermündung übersteht, ohne dass es überschäumt oder ohne dass es wesentlich überschäumt. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass möglichst wenig Restsauerstoff im Kopfraum des Behälters zurückbleibt. Zudem kann vorteilhaft eine Kontamination der Behandlungskammer durch überschäumendes Füllgut verhindert und eine möglichst kurze Gesamtbehandlungszeit erreicht werden.
  • In einer Ausführungsform ist der Druck in der Behandlungskammer für ≥ 10 ms oder ≥ 20 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt, bevor das Verschließen erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann der Druck in der Behandlungskammer für ≤ 300 ms oder ≤ 200 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt sein, bevor das Verschließen erfolgt. Wie bereits erwähnt, kann damit vorteilhaft erreicht werden, dass möglichst wenig Restsauerstoff im Kopfraum des Behälters zurückbleibt. Zudem kann, wie ebenfalls bereits erwähnt, vorteilhaft eine möglichst kurze Gesamtbehandlungszeit erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist eine Zeitdauer, für die der Druck in der Behandlungskammer unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt ist, bevor der Behälter verschlossen wird, zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar (z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle), vorzugsweise zwischen 10 ms und 300 ms, bevorzugt zwischen 20 ms und 200 ms. Alternativ oder zusätzlich kann eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Behandlungskammer bei dem Entfernen des Füllorgans und dem abgesenkten Druck in der Behandlungskammer unterhalb des Sättigungsdrucks, vorzugsweise nach dem Entfernen des Füllorgans, zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar (z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle), vorzugsweise zwischen 0,5 bar und 2 bar. Vorteilhaft kann damit ein Aufschäumverhalten des karbonisierten Füllguts angepasst werden, um letztlich ein Aufschäumverhalten zu erzeugen, das zu einem Aufschäumen des Füllguts bis zur Behältermündung kurz vor dem Verschließen führt, sodass im Ergebnis möglichst wenig Restsauerstoff im Kopfraum des Behälters zurückbleibt.
  • In einer Ausführungsvariante weist das Absenken des Drucks in der Behandlungskammer ein Abführen eines Spanngases aus der Behandlungskammer über das von der Behältermündung entfernte Füllorgan, vorzugsweise über einen Spann- und/oder Spülgaskanal des Füllorgans, auf. Vorteilhaft kann somit zum Absenken des Drucks in der Behandlungskammer auf bereits vorhandene Gerätetechnik zurückgegriffen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner ein zumindest teilweises Wiederverwenden des abgeführten Spanngases als Spülgas bei einem Spülen eines nachfolgenden Behälters mittels des Füllorgans auf. Vorteilhaft kann somit ein Teil des Spanngases zurückgewonnen / wiederverwendet werden, wodurch vorzugsweise ein Prozessgasverbrauch des Verfahrens wesentlich reduziert wird.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Positionieren des Verschließorgans in einer Bereitschaftsposition direkt oberhalb von der Behältermündung des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters nach dem Entfernen des Füllorgans und vor und/oder während des Absenkens des Drucks in der Behandlungskammer unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts auf. Vorteilhaft kann damit einerseits eine Drossel für das aus dem Kopfraum austretende Gasvolumen bereitgestellt werden. Andererseits kann vorteilhaft ermöglicht werden, dass der Behälter schnell zu einem gewünschten Zeitpunkt verschlossen werden kann, um den Behälter dann zu verschließen, wenn das gesamte Gasvolumen herausgeschoben wurde und bevor das aufgeschäumte Füllgut überschäumt.
  • In einer Ausführungsform besteht in der Bereitschaftsposition ein Abstand zwischen dem Verschließorgan und der Behältermündung, der vorzugsweise ≥ 0,5 mm und/oder ≤ 3 mm, besonders bevorzugt rund 1,5 mm, ist. Vorteilhaft lässt sich damit eine besonders günstige Drosselwirkung für das aus dem Kopfraum herausgedrückte Gasvolumen erzielen und zudem sicherstellen, dass der Behälter schnell zu dem gewünschten Zeitpunkt verschlossen werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform besteht in der Bereitschaftsposition ein Ringspalt zwischen dem Verschließorgan und der Behältermündung, der vorzugsweise als (z. B. einstellbare) Drossel für das aus dem Kopfraum herausgedrückte Gasvolumen wirkt. Vorteilhaft lässt sich somit die Ausströmcharakteristik des Gasvolumens und damit auch das Aufschäumen des Füllguts wie gewünscht beeinflussen, um den Prozess weiter zu verbessern.
  • In einer Ausführungsvariante ist der Abstand durch Anpassen der Bereitschaftsposition zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar (z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle), vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm. Alternativ oder zusätzlich kann eine Größe des Ringspalts durch Anpassen der Bereitschaftsposition zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar sein (z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle). Vorteilhaft kann damit ein Aufschäumverhalten des karbonisierten Füllguts angepasst werden, um letztlich ein Aufschäumverhalten zu erzeugen, das zu einem Aufschäumen des Füllguts bis zur Behältermündung kurz vor dem Verschließen führt, sodass im Ergebnis möglichst wenig Restsauerstoff im Kopfraum des Behälters zurückbleibt.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner auf:
    • Evakuieren des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters mittels des Füllorgans vor dem Füllen, wobei das Füllorgan und die Behältermündung während des Evakuierens abgedichtet aneinandergepresst sind; und optional
    • Spülen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters nach dem Evakuieren und vor dem Füllen, wobei das Füllorgan und die Behältermündung während des Spülens abgedichtet aneinandergepresst sind; und vorzugsweise
    • erneutes Evakuieren des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer positionierten Behälters mittels des Füllorgans nach dem Spülen und, bevorzugt unmittelbar, vor dem Füllen, wobei das Füllorgan und die Behältermündung während des erneuten Evakuierens abgedichtet aneinandergepresst sind.
  • Vorteilhaft kann somit der Füllprozess weiter verbessert und insbesondere eine Füllgeschwindigkeit erhöht und ein Restsauerstoffgehalt im abgefüllten Füllgut verringert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner auf:
    • Vorspannen der Behandlungskammer auf einen Druck oberhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts vor dem Entfernen des Füllorgans von der Behältermündung; und optional
    • Evakuieren der Behandlungskammer vor dem Vorspannen.
  • Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das karbonisierte Füllgut im Behälter beim Entfernen des Füllorgans nicht sofort aufschäumt. Stattdessen kann das Aufschäumen durch Wahl des Zeitpunkts zum Absenken des Drucks auf einen gewünschten Zeitpunkt verzögert werden, z. B. bis das Verschließorgan in der Bereitschaftsposition zum Erzielen der gewünschten Drosselwirkung ist.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Vorrichtung, vorzugsweise Rundläufer-Vorrichtung, zum Füllen und Verschließen von Behältern. Die Vorrichtung weist mindestens eine Behandlungsstation aufweisend ein (z. B. bewegbares) Füllorgan, ein (z. B. bewegbares) Verschließorgan und eine (z. B. evakuierbare und/oder vorspannbare) Behandlungskammer, in der zumindest ein oberer Abschnitt eines Behälters positionierbar, vorzugsweise abgedichtet aufnehmbar, ist, auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung gemäß einem Verfahren hierin offenbart zu betreiben. Vorteilhaft können mit der Vorrichtung die gleichen Vorteile erzielt werden, die bereits unter Bezugnahme auf das Verfahren beschrieben wurden.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist das Verschließorgan ein Verschließerelement zum Verschließen des Behälters auf, wobei vorzugsweise das Verschließerelement zum Aufnehmen eines Kronkorkens zum Verschließen des Behälters ausgebildet ist. Das Verschließorgan kann ferner eine, vorzugsweise elektrische, Antriebseinheit zum (z. B. linearen) Bewegen des Verschließerelements zum Verschließen des Behälters aufweisen, wobei vorzugsweise die Antriebseinheit eine elektrische Servoantriebseinheit ist.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Behandlungskammer abdichtbar, vorzugsweise oberseitig mittels des Verschließorgans und/oder unterseitig mittels einer, vorzugsweise aufblasbaren, Dichtung zum Behälter, bevorzugt Behälterhals.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Behälterbehandlungsanlage (z. B. zum Temperieren, Herstellen, Reinigen, Beschichten, Prüfen, Abfüllen, Verschließen, Pasteurisieren, Etikettieren, Bedrucken, Beschriften, Laserbeschriften und/oder Verpacken von Behältern für flüssige oder pastöse Medien, vorzugsweise Getränke, flüssige Nahrungsmittel oder Produkte aus der Pharma- oder Health-Care-Industrie). Die Behälterbehandlungsanlage kann die Vorrichtung wie hierin offenbart aufweisen. Die Behälterbehandlungsanlage kann beispielsweise eine Getränkeabfüllanlage sein.
  • Beispielsweise können die Behälter als Flaschen, Dosen, Kanister, Kartons, Flakons, Tuben usw. ausgeführt sein.
  • Vorzugsweise kann sich der Begriff "Steuereinrichtung" auf eine Elektronik (z. B. ausgeführt als eine Treiberschaltung oder mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff "Steuern" verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch "Regeln" bzw. "Steuern mit Rückkopplung" und/oder "Verarbeiten" umfasst bzw. gemeint sein. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise eine Zentralsteuereinrichtung sein oder mehrere dezentral bzw. verteilt angeordnete Steuereinheiten aufweisen.
  • Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Füllen und Verschließen von Behältern gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    Figuren 2 bis 6
    Schritte eines Verfahrens zum Füllen und Verschließen von Behältern gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
    • Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Füllen und Verschließen von Behältern B. Bevorzugt ist die Vorrichtung 10 eine integrierte Füll-Verschließ-Vorrichtung, vorzugsweise in Rundläuferbauweise.
  • Die Vorrichtung 10 kann bspw. in einer Behälterbehandlungsanlage, z. B. eine Getränkeabfüllanlage, umfasst sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 in der Behälterbehandlungsanlage (behälter-) stromabwärts von einer Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Behälter B angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 in der Behälterbehandlungsanlage (behälter-) stromaufwärts von einer Etikettiervorrichtung zum Etikettieren der Behälter B angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung 10 weist eine Behandlungskammer 12, ein Füllorgan 30, ein Verschließorgan 52 und eine Steuereinrichtung 60 auf. Bevorzugt weist die Vorrichtung 10 mehrere
  • Behandlungsstationen mit je einer Behandlungskammer 12, je einem Füllorgan 30 und je einem Verschließorgan 52 zum gleichzeitigen bzw. zeitlich überlappenden Behandeln (Füllen und Verschließen) mehrerer Behälter B auf. Die Vorrichtung 10 kann vorzugsweise als eine Rundläufer-Vorrichtung ausgeführt sein. Beispielsweise können die Stationen verteilt um einen Umfang eines Karussells der Rundläufer-Vorrichtung angeordnet sein.
  • Bevorzugt kann die Behandlungsstation während eines Füllens und Verschließens des Behälters B zum Transportieren des Behälters B von einem Einlauf zu einem Auslauf der Vorrichtung 10 bewegt werden, z. B. auf einem Teilkreis der beispielhaft als Rundläufer ausgeführten Vorrichtung 10.
  • In der Behandlungskammer 12 kann zumindest ein oberer Abschnitt des Behälters B mit dessen Behältermündung abgedichtet aufgenommen werden. Der zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 aufgenommene Behälter B kann mittels des Füllorgans 30 gefüllt und mittels des Verschließorgans 52 verschlossen werden.
  • Beispielsweise kann der Behälter B mittels einer Behälteraufnahme 14 (nicht im Detail in Figur 1 dargestellt) gehalten sein. Die Behälteraufnahme 14 kann eine Behälterhalterung zum Halten des Behälters B aufweisen. Die Behälterhalterung kann bspw. ein Behälterteller (eine Stützplatte) zum bodenseitigen Abstützen des Behälters B sein. Der Behälter B kann auf dem Behälterteller stehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Behälterhalterung den Behälter B beispielsweise an dessen Behälterrumpf oder Behälterhalsring abstützen, z. B. als eine Behälterklammer.
  • Bevorzugt kann der Behälter B mittels der Behälteraufnahme 14 zum Positionieren zumindest des oberen Abschnitts des Behälters B in der Behandlungskammer 14 bewegt werden. Beispielsweise kann eine Hubeinrichtung die Behälteraufnahme 14 zusammen mit dem Behälter B anheben. Der Behälter B kann mittels der Hubeinrichtung zumindest abschnittsweise von unten in die Behandlungskammer 12 eingeführt werden. Nach der Behandlung kann der Behälter B mittels der Hubeinrichtung nach unten aus der Behandlungskammer 12 entfernt / wegbewegt werden. Die Hubeinrichtung kann bspw. eine elektrische, eine hydraulische oder eine pneumatische Hubeinrichtung sein.
  • Für die Behandlung kann der in der Behandlungskammer 12 aufgenommene Abschnitt des Behälters B abgedichtet in der Behandlungskammer 12 aufgenommen sein. Beispielsweise kann die Behandlungskammer 12 oberseitig von dem Verschließorgan 52 abgedichtet sein. Beispielsweise kann die Behandlungskammer 12 unterseitig mittels einer (z. B. Behälterhals-) Dichtung 16 zu einem Behälterhals des Behälters B abgedichtet sein. Die Dichtung 16 kann bspw. als ein aufblasbarer Ringkörper ausgebildet sein, der sich um einen Behälterhals des Behälters B legen kann.
  • Es ist möglich, dass die Behandlungskammer 12 bspw. evakuiert, gespült und/oder vorgespannt wird.
  • Die Behandlungskammer 12 kann bspw. über einen Evakuierkanal 18 mit einer Vakuumquelle 20 verbunden sein. Im Evakuierkanal 18 kann ein Evakuierventil 22 zum wahlweisen Blockieren oder Freigeben des Evakuierkanals 18 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 das Evakuierventil 22 zum wahlweisen Einnehmen einer Offenstellung oder einer Schließstellung betreiben. Wenn das Evakuierventil 22 in einer Offenstellung ist, kann Gas aus der Behandlungskammer 12 durch den Evakuierkanal 18 in Richtung zu der Vakuumquelle 20 abgesaugt werden. Die Behandlungskammer 12 kann somit evakuiert werden, z. B. auf ein Druckniveau unterhalb eines Umgebungsdrucks, z. B. auf einen Unterdruck bei einem Absolutdruck von 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bar bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar.
  • Die Behandlungskammer 12 kann bspw. über einen Spanngaskanal 24 mit einer Spanngasquelle 26 verbunden sein. Die Spanngasquelle 26 kann bspw. eine Inertgasquelle, z. B. eine Kohlenstoffdioxidquelle oder eine Stickstoffquelle, sein. Im Spanngaskanal 24 kann ein Spanngasventil 28 zum wahlweisen Blockieren oder Freigeben des Spanngaskanals 24 angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 das Spanngasventil 28 zum wahlweisen Einnehmen einer Offenstellung oder einer Schließstellung betreiben. Wenn das Spanngasventil 28 in einer Offenstellung ist, kann Spanngas, z. B. Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N), von der Spanngasquelle 26 durch den Spanngaskanal 24 zu der Behandlungskammer 12 zugeführt werden. Die Behandlungskammer 12 kann somit vorgespannt werden. Beispielsweise kann die Behandlungskammer 12 mit einem Spanngas unter einem Absolutdruck von 2 bar bis 9 bar beaufschlagt werden, bevorzugt unter einem Absolutdruck von 3,5 bar bis 7 bar, besonders bevorzugt unter einem Absolutdruck von 3,8 bar bis 5,5 bar.
  • Das Füllorgan 30 ist zum Füllen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 aufgenommenen Behälters B ausgeführt. Das Füllorgan 30 kann den Behälter B mit einem karbonisierten (kohlensäurehaltigen) flüssiges oder pastöses Füllgut füllen.
  • Das Füllorgan 30 kann den Behälter B mit einem Fülldruck (Überdruck) befüllen, der größer als ein Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts ist. Beispielsweise kann das Füllgut unter einem Überdruck mit einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, vorzugsweise 2,5 bar bis 6 bar, besonders bevorzugt 2,8 bar bis 3,3 bar, von einer Füllgutquelle 36 bereitgestellt und mittels des Füllorgans 30 in den Behälter B gefüllt werden.
  • Beispielsweise kann das Füllorgan 30 einen Füllgutkanal 32 mit einem Füllventil 34 zum wahlweisen Freigeben oder Blockieren des Füllgutkanals 32 aufweisen. Das Füllorgan 30 kann über den Füllgutkanal 32 mit einer Füllgutquelle 36, vorzugsweise einem Füllguttank, verbunden sein. Die Füllgutquelle 36 kann ein karbonisiertes Füllgut bereitstellen, z. B. Bier, kohlensäurehaltiges Wasser oder ein anderes kohlensäurehaltiges Getränk. Bevorzugt kann die Füllgutquelle 36 das karbonisierte Füllgut mit dem erwähnten Überdruck bereitstellen.
  • Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 das Füllventil 34 zum wahlweisen Einnehmen einer Offenstellung oder einer Schließstellung betreiben. Optional kann ein geöffneter Strömungsquerschnitt des Füllventils 34 angepasst werden. Wenn das Füllventil 34 in einer Offenstellung ist, kann das karbonisierte Füllgut durch den Füllgutkanal 32 zu einem Auslass des Füllorgans 30 zugeführt werden. Der Behälter B kann somit mit dem karbonisierten Füllgut gefüllt werden.
  • Beispielsweise kann das Füllorgan 30 einen Evakuierkanal 38 mit einem Evakuierventil 40 zum wahlweisen Freigeben oder Blockieren des Evakuierkanals 38 aufweisen. Das Füllorgan 30 kann über den Evakuierkanal 38 mit einer Vakuumquelle 42 verbunden sein. Die Vakuumquelle 42 kann mit der Vakuumquelle 20 verbunden sein oder als eine gemeinsame Vakuumquelle ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 das Evakuierventil 40 zum wahlweisen Einnehmen einer Offenstellung oder einer Schließstellung betreiben. Wenn das Evakuierventil 40 in einer Offenstellung ist, kann Gas von einem Auslass des Füllorgans 30 durch den Evakuierkanal 38 in Richtung zu der Vakuumquelle 42 abgesaugt werden. Der Behälter B kann somit evakuiert werden, z. B. auf ein Druckniveau unterhalb eines Umgebungsdrucks.
  • Beispielsweise kann das Füllorgan 30 einen Spülgaskanal 44 mit einem Spülgasventil 46 zum wahlweisen Freigeben oder Blockieren des Spülgaskanals 44 aufweisen. Das Füllorgan 30 kann über den Spülgaskanal 44 mit einer Spülgasquelle 48 verbunden sein. Die Spülgasquelle 48 kann bspw. eine Inertgasquelle, z. B. eine Kohlenstoffdioxidquelle oder eine Stickstoffquelle, sein.
  • Die Spülgasquelle 48 kann mit der Spanngasquelle 26 verbunden sein oder als eine gemeinsame Spann- und/oder Spülgasquelle ausgebildet sein. Vorzugsweise steht der Spülgaskanal 44 bzw. die Spülgasquelle 48 unter einem höheren (Absolut-) Druck als der Spanngaskanal 24 bzw. die Spanngasquelle 26. Beispielsweise weist die Spülgasquelle 48 / der Spülgaskanal 44 einen Absolutdruck von 0,5 bar bis 4 bar, bevorzugt einen Absolutdruck von 1,4 bar bis 1,9 bar, auf. Beispielsweise weist die Spanngasquelle 26 / der Spanngaskanal 84 einen Absolutdruck von 2 bar bis 11 bar, bevorzugt einen Absolutdruck von 5 bar bis 9 bar, auf.
  • Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 das Spülgasventil 46 zum wahlweisen Einnehmen einer Offenstellung oder einer Schließstellung betreiben. Wenn das Spülgasventil 46 in einer Offenstellung ist, kann Spülgas, z. B. Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoff (N), von der Spülgasquelle 48 durch den Spülgaskanal 44 zu einem Auslass des Füllorgans 30 zugeführt werden. Der Behälter B kann somit gespült werden.
  • Das Füllorgan 30 ist zum Füllen des Behälters B an eine Behältermündung des Behälters B anpressbar. Vorzugsweise kann das Füllorgan 30 eine Antriebseinheit 50 aufweisen. Die Antriebseinheit 50 kann das Füllorgan 30 zum Anpressen auf die Behältermündung und zum Freigeben der Behältermündung bewegen. Bevorzugt kann die Antriebseinheit 50 einen Auslass des Füllorgans 30 innerhalb der Behandlungskammer 12 bewegen, z. B. schräg oder horizontal.
  • Die Antriebseinheit 50 kann den Auslass des Füllorgans 30 zum Anpressen auf die Behältermündung bewegen, z. B. wenn eine Behandlung, wie bspw. Evakuieren, Spülen, Spannen und/oder Füllen, durch das Füllorgan 30 gewünscht ist. Die Antriebseinheit 50 kann den Auslass des Füllorgans 30 weg von der Behältermündung bewegen, um z. B. eine Behandlung des Behälters B durch das Verschließorgan 52 zu ermöglichen. Die Antriebseinheit 50 kann das Füllorgan 30 bevorzugt entlang einer Achse bewegen, die angeschrägt zu einer Hochachse der Vorrichtung 10 bzw. des Behälters B ist. Die Antriebseinheit 50 kann bspw. eine elektrische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Antriebseinheit 50 sein, z. B. gesteuert von der Steuereinrichtung 60.
  • Das Verschließorgan 52 kann ein Verschließerelement 54 und eine Antriebseinheit 58 aufweisen.
  • Das Verschließerelement 54 ist bewegbar, um zu dem zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 aufgenommenen Behälter B bewegt zu werden und einen Verschluss 56 auf den Behälter B zu applizieren. Bevorzugt ist das Verschließerelement 54 in einer Vertikalrichtung nach unten und nach oben bewegbar. Im Einzelnen kann das Verschließerelement 54 zu einer Behältermündung des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 aufgenommenen Behälters B bewegt werden und dann den Verschluss 56 auf die Behältermündung applizieren. Es ist möglich, dass der Verschluss 56 auf den Behälter B mittels des Verschließerelements 54 bspw. aufgedrückt, angedrückt oder aufgeschraubt wird.
  • Der von dem Verschließerelement 54 applizierbare Verschluss 56 kann beispielsweise ein Deckel, ein Korken, ein Kronkorken oder ein Schraubverschluss sein. Besonders bevorzugt ist das Verschließerelement 54 dazu ausgebildet, den Behälter B mit einem als Kronkorken ausgeführten Verschluss 56 zu verschließen. Das Verschließerelement 54 kann bspw. einen als Stempel oder Aufsatz ausgeführten Verschließkopf aufweisen.
  • Die Antriebseinheit 58 kann mit dem Verschließerelement 54 zum Antreiben des Verschließerelements 54 zum Bewegen zu und weg von dem Behälter B verbunden sein. Bevorzugt kann die Antriebseinheit 58 das Verschließerelement 54 dabei vertikal bewegen, zum Beispiel in einer Vertikalrichtung nach unten zu dem Behälter B und in einer Vertikalrichtung nach oben weg von dem Behälter B. Je nach Ausführung des Verschlusses 56 sind jedoch bspw. auch durch die Antriebseinheit 58 angetriebene Drehbewegungen des Verschließerelements 54 möglich. Die Antriebseinheit 50 kann bspw. eine elektrische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Antriebseinheit 50 sein, z. B. gesteuert von der Steuereinrichtung 60.
  • Nachfolgend ist ein Verfahren zum Füllen und Verschließen eines Behälters B, vorzugsweise mittels der Vorrichtung 10, z. B. gesteuert von der Steuereinrichtung 60, unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 6 erläutert.
  • In Figur 2 ist dargestellt, dass zumindest der obere Abschnitt des Behälters B in der Behandlungskammer 12 positioniert / aufgenommen ist. Bevorzugt wurde der Behälter B durch eine Hubeinrichtung (nicht in Figur 2 dargestellt) und gehalten in der Behälteraufnahme 14 von unten in die Behandlungskammer 12 eingeführt. Bevorzugt kann die Dichtung 16 zwischen der Behandlungskammer 12 und dem Behälter B abdichten. Beispielsweise kann die Dichtung 16 mit Druckluft beaufschlagt sein.
  • Bevorzugt wird der Behälter B von dem Füllorgan 30 mit einem Überdruck befüllt. Bevorzugt herrscht in dem Behälter B vor dem Füllen ein Unterdruck.
  • Das Füllorgan 30 füllt den zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 positionierten Behälter B mit einem karbonisierten Füllgut. Das Füllorgan 30 und die Behältermündung des Behälters B sind dabei abgedichtet aneinandergepresst. Bevorzugt hat die Antriebseinheit 50 das Füllorgan 30 hin zu der Behältermündung des Behälters B zum Anpressen an die Behältermündung bewegt, und/oder der Behälter B wurde von unten mittels der Hubeinrichtung (nicht in Figur 2 dargestellt) gegen das ausgefahrene Füllorgan 30 bewegt, um das Füllorgan 30 und die Behältermündung aneinanderzupressen.
  • Der Behälter B wird von dem Füllorgan 30 bis auf ein Gasvolumen G im an die Behältermündung angrenzenden Kopfraum K des Behälters B mit dem karbonisierten Füllgut gefüllt. Zum Füllen kann bspw. die Steuereinrichtung 60 das Füllventil 34 zum Öffnen betreiben. Karbonisiertes Füllgut kann aus der Füllgutquelle 36 durch den Füllgutkanal 32 des Füllorgans 30 in den abgedichtet angepressten Behälter B strömen.
  • Vor einem Füllen des Behälters B kann der Behälter B bevorzugt evakuiert, gespült und erneut evakuiert werden.
  • Beispielsweise kann der Behälter B mittels des Füllorgans 30 evakuiert werden, während das Füllorgan 30 und die Behältermündung abgedichtet aneinandergepresst sind. Zum Evakuieren kann bspw. die Steuereinrichtung 60 das Evakuierventil 40 zum Öffnen betreiben. Gas aus dem abgedichtet angepressten Behälter B kann über den Evakuierkanal 38 hin zu der Vakuumquelle 42 strömen.
  • Vorzugsweise kann der Behälter B mittels des Füllorgans 30 nach dem Evakuieren gespült werden, während das Füllorgan 30 und die Behältermündung abgedichtet aneinandergepresst sind. Zum Spülen kann beispielsweise die Steuereinrichtung 60 das Spülgasventil 46 zum Öffnen betreiben. Spülgas von der Spülgasquelle 48 kann über den Spülgaskanal 44 des Füllorgans 30 in den abgedichtet angepressten Behälter B strömen.
  • Bevorzugt kann der Behälter B mittels des Füllorgans 30 nach dem Spülen erneut evakuiert werden, während das Füllorgan 30 und die Behältermündung abgedichtet aneinandergepresst sind. Zum erneuten Evakuieren kann bspw. die Steuereinrichtung 60 das Evakuierventil 40 zum Öffnen betreiben. (Spül-) Gas aus dem abgedichtet angepressten Behälter B kann über den Evakuierkanal 38 hin zu der Vakuumquelle 42 angesaugt werden.
  • Entsprechend kann das karbonisierte Füllgut beim Füllen bevorzugt in den (z. B. erneut) evakuierten Behälter B gefüllt werden. In dem (z. B. erneut) evakuierten Behälter B herrscht vorzugsweise ein Unterdruck.
  • Während der Behälter B abschnittsweise abgedichtet in der Behandlungskammer 12 aufgenommen ist, kann die Behandlungskammer 12 auf einen Druck vorgespannt werden, der oberhalb eines Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts liegt.
  • Zum Vorspannen kann beispielsweise die Steuereinrichtung 60 das Spanngasventil 28 zum Öffnen betreiben. Spanngas von der Spanngasquelle 26 kann über den Spanngaskanal 24 in die Behandlungskammer 12 strömen.
  • Das Vorspannen der Behandlungskammer 12 erfolgt vor dem Entfernen des Füllorgans 30 von der Behältermündung. Beispielsweise kann das Spannen der Behandlungskammer 12 erfolgen, während der Behälter B evakuiert, gespült, erneut evakuiert und/oder gefüllt wird.
  • Besonders bevorzugt wird die Behandlungskammer 12 vor dem Vorspannen noch evakuiert. Zum Evakuieren kann bspw. die Steuereinrichtung 60 das Evakuierventil 22 zum Öffnen betreiben. Gas aus der Behandlungskammer 12 kann über den Evakuierkanal 18 hin zu der Vakuumquelle 20 angesaugt werden.
  • In Figur 3 ist dargestellt, dass das Füllorgan 30 von der Behältermündung des Behälters B nach dem Füllen entfernt wird. Das Füllorgan 30 kann beispielsweise mittels der Antriebseinheit 50 weg von der Behältermündung bewegt werden. Hierbei kann in der Behandlungskammer 12 ein Druck herrschen, der größer als ein Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts im Behälter B ist. Entsprechend schäumt das Füllgut im Behälter B nicht auf.
  • Vorzugsweise kann das Verschließorgan 52 in einer Bereitschaftsposition positioniert werden, nachdem das Füllorgan 30 von der Behältermündung entfernt wurde. Beispielsweise kann das Verschließerelement 54 von der Antriebseinheit 58 in die Bereitschaftsposition bewegt werden. Vorzugsweise kann die Bereitschaftsposition direkt oberhalb von der Behältermündung des Behälters B sein.
  • Bevorzugt besteht in der Bereitschaftsposition des Verschließorgans 52 ein Ringspalt zwischen einer Unterseite des Verschließorgans 52 und der Behältermündung.
  • Beispielsweise kann in der Bereitschaftsposition ein Abstand zwischen dem Verschließorgan 52 und der Behältermündung bestehen, der vorzugsweise ≥ 0,5 mm und/oder ≤ 3 mm, besonders bevorzugt rund 1,5 mm, beträgt. Der Abstand kann beispielsweise zwischen einem untersten Punkt des Verschließorgans 52 oder des davon gehaltenen Verschlusses 56 und einem obersten Punkt der Behältermündung gemessen werden. Bevorzugt wird der Abstand in einer Vertikalrichtung gemessen.
  • Vorzugsweise können der Abstand bzw. eine Größe des Ringspalts durch Anpassen / Verstellen der Bereitschaftsposition einstellbar sein. Beispielsweise kann der Abstand in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm einstellbar sein. Beispielsweise kann der Abstand bzw. die Größe des Ringspalts mittels einer Benutzerschnittstelle der Vorrichtung 10 durch eine Benutzereingabe vorgegeben werden.
  • In Figur 4 ist dargestellt, dass ein Druck in der Behandlungskammer 12 unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts im Behälter B abgesenkt wird. Bevorzugt erfolgt das Absenken des Drucks, nachdem das Füllorgan 30 von der Behältermündung entfernt wurde und/oder erst nachdem das Verschließorgan 52 bzw. das Verschließerelement 54 in der Bereitschaftsposition positioniert wurde.
  • Das Absenken des Drucks in der Behandlungskammer 12 unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllgut im Behälter B bewirkt, dass auch ein Druck im Kopfraum des Behälters B unter den Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts fällt. Es wird ein Aufschäumen des karbonisierten Füllguts in dem Behälter B bewirkt. Die in dem karbonisierten Füllgut gebundene Kohlensäure entbindet sich teilweise vom flüssigen Füllgut und schäumt dieses im Kopfraum K des Behälters B auf. Das Aufschäumen bzw. der entstehende Schaum S bewirkt, dass das noch mit Restsauerstoff behaftete Gasvolumen G aus dem Kopfraum K heraus in die Behandlungskammer 12 gedrückt / geschoben wird.
  • Bevorzugt wirkt der Ringspalt zwischen dem Verschließorgan 52 / Verschließerelement 54 und der Behältermündung als eine Drossel für das aus dem Kopfraum K durch den Schaum S herausgedrückte Gasvolumen G. Wie bereits erwähnt, kann die Drossel durch Anpassen der Bereitschaftsposition des Verschließorgans 52 / Verschließerelements 54 bzw. des Abstands zur Behältermündung anpassbar sein. Dadurch kann das Aufschäumen, insbesondere die Geschwindigkeit des Aufschäumens, wie gewünscht angepasst werden.
  • Zum Absenken des Drucks kann beispielsweise die Steuereinrichtung 60 das Spanngasventil 28 zum Schließen betreiben und das Spülgasventil 46 zum Öffnen betreiben. Dadurch kann das Spanngas aus der Behandlungskammer 12 durch den Spülgaskanal 44 des Füllorgans 30 abgesaugt werden und der Druck in der Behandlungskammer 12 kann unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts im Behälter B fallen. Vorzugsweise kann somit das Spanngas aus der Behandlungskammer 12 über den Spülgaskanal 44 des von der Behältermündung entfernten Füllorgans 30 abgeführt werden. Bevorzugt kann dieses abgeführte Spanngas im nächsten Behälterbehandlungszyklus zumindest teilweise wiederverwendet werden als Spülgas bei einem Spülen eines nachfolgenden Behälters B mittels des Füllorgans 30.
  • Es ist auch möglich, dass der Druck in der Behandlungskammer 12 auf eine zusätzliche oder alternative Weise unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts abgesenkt wird. Beispielsweise kann der Druck in der Behandlungskammer 12 dadurch abgesenkt werden, dass die Steuereinrichtung 60 das Spanngasventil 28 zum Schließen betreibt und das Evakuierventil 22 und/oder 40 zum Öffnen betreibt.
  • In Figur 5 ist dargestellt, dass der zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 positionierte Behälter B mittels des Verschließorgans 52 mit einem Verschluss 56, vorzugsweise einem Kronkorken, verschlossen wird. Das Verschließen erfolgt nachdem das Füllorgan 30 von der Behältermündung entfernt wurde und nachdem der Druck in der Behandlungskammer 12 unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts abgesenkt (und damit das karbonisierte Füllgut aufgeschäumt) wurde.
  • Zum Verschließen des Behälters B kann beispielsweise das Verschließorgan 52 mittels der Antriebseinheit 58 von der Bereitschaftsposition in eine Verschließposition absenkt werden und dabei den Verschluss 56 auf die Behältermündung applizieren, zum Beispiel durch Aufdrücken, Andrücken oder Aufschrauben.
  • Bevorzugt erfolgt das Verschließen direkt nach dem vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Herausdrücken des Gasvolumens G aus dem Kopfraum K (siehe Figur 4). Das Verschließen kann damit vorzugsweise zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu dem das aufgeschäumte Füllgut bzw. der Schaum S die Behältermündung erreicht oder über die Behältermündung übersteht, ohne dass das aufgeschäumte Füllgut überschäumt oder wesentlich überschäumt.
  • Vorzugsweise kann der Druck in der Behandlungskammer 12 für ≥ 10 ms oder ≥ 20 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt sein, bevor das Verschließen erfolgt. Vorzugsweise kann der Druck in der Behandlungskammer 12 für ≤ 300 ms oder ≤ 200 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt sein, bevor das Verschließen erfolgt.
  • Wie bereits erwähnt, kann das Aufschäumen mittels Verstellen der Bereitschaftsposition und somit Einstellen der Drossel für das herausgedrückte Gasvolumen G beeinflusst werden, sodass bspw. ein ungewünschtes Überschäumen vor dem Verschließen verhindert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise mittels einer Benutzerschnittstelle der Vorrichtung 10 mindestens ein anderer Betriebsparameter der Vorrichtung 10 zum Beeinflussen des Aufschäumens eingestellt werden.
  • Beispielsweise kann eine Zeitdauer, für die der Druck in der Behandlungskammer 12 unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt ist, bevor das Verschließorgan 52 den Behälter B verschließt, mittels einer Benutzerschnittstelle eingestellt werden. Beispielsweise kann die Zeitdauer auf einen Wert zwischen 10 ms und 300 ms, bevorzugt zwischen 20 ms und 200 ms, einstellbar sein.
  • Beispielsweise kann eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Behandlungskammer 12 bei dem Entfernen des Füllorgans 30 von der Behältermündung und dem abgesenkten Druck in der Behandlungskammer 12 unterhalb des Sättigungsdrucks, vorzugsweise nach dem Entfernen des Füllorgans 30 von der Behältermündung, mittels einer Benutzerschnittstelle eingestellt werden. Gemäß der gewünschten Druckdifferenz kann bspw. die Steuereinrichtung 60 einen Betrieb der Quellen 20, 26, 42 und/oder 48 und/oder einen Betrieb der Ventile 22, 28, 40 und/oder 46 anpassen. Bevorzugt kann die Druckdifferenz auf einen Wert zwischen 0,5 bar und 2 bar einstellbar sein.
  • In Figur 6 ist dargestellt, dass der Behälter B mit dem Verschluss 56 verschlossen ist. Der Behälter B kann nun beispielsweise mittels der Hubeinrichtung aus der Behandlungskammer 12 entfernt werden. Ein neuer Behälter B kann danach für einen weiteren Behandlungszyklus zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer 12 abgedichtet aufgenommen werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zum Füllen und Verschließen
    12
    Behandlungskammer
    14
    Behälteraufnahme
    16
    Dichtung
    18
    Evakuierkanal
    20
    Vakuumquelle
    22
    Evakuierventil
    24
    Spanngaskanal
    26
    Spanngasquelle
    28
    Spanngasventil
    30
    Füllorgan
    32
    Füllgutkanal
    34
    Füllventil
    36
    Füllgutquelle
    38
    Evakuierkanal
    40
    Evakuierventil
    42
    Vakuumquelle
    44
    Spülgaskanal
    46
    Spülgasventil
    48
    Spülgasquelle
    50
    Antriebseinheit
    52
    Verschließorgan
    54
    Verschließerelement
    56
    Verschluss
    58
    Antriebseinheit
    60
    Steuereinrichtung
    B
    Behälter
    G
    Gasvolumen
    K
    Kopfraum
    S
    Schaum

Claims (15)

  1. Verfahren zum Füllen und Verschließen von Behältern (B), wobei das Verfahren aufweist:
    Positionieren zumindest eines oberen Abschnitts eines Behälters (B) in einer Behandlungskammer (12);
    Füllen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) mit einem karbonisierten Füllgut mittels eines Füllorgans (30), wobei das Füllorgan (30) und eine Behältermündung des Behälters (B) abgedichtet aneinandergepresst sind und der Behälter (B) bis auf ein Gasvolumen (G) in einem Kopfraum (K) des Behälters (B) mit dem karbonisierten Füllgut gefüllt wird;
    Entfernen des Füllorgans (30) von der Behältermündung nach dem Füllen, wobei ein Druck in der Behandlungskammer (12) größer als ein Sättigungsdruck des karbonisierten Füllguts ist;
    Absenken des Drucks in der Behandlungskammer (12) unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts, wodurch ein Aufschäumen des karbonisierten Füllguts in dem Kopfraum (K) des gefüllten Behälters (B) bewirkt wird, das das Gasvolumen (G) aus dem Kopfraum (K) herausdrückt; und
    Verschließen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) mittels eines Verschließorgans (52) nach dem Entfernen des Füllorgans (30) und dem Absenken des Drucks.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei:
    das Absenken des Drucks in der Behandlungskammer (12) unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts nach dem Entfernen des Füllorgans (30) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei mindestens eines erfüllt ist von:
    das Verschließen erfolgt direkt nach dem vollständigen oder im Wesentlichen vollständigen Herausdrücken des Gasvolumens (G) aus dem Kopfraum (K); und
    das Verschließen erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem das aufgeschäumte Füllgut die Behältermündung erreicht oder über die Behältermündung übersteht, ohne dass es überschäumt oder ohne dass es wesentlich überschäumt.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eines erfüllt ist von:
    der Druck in der Behandlungskammer (12) ist für ≥ 10 ms oder ≥ 20 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt, bevor das Verschließen erfolgt; und
    der Druck in der Behandlungskammer (12) ist für ≤ 300 ms oder ≤ 200 ms unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt, bevor das Verschließen erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eines erfüllt ist von:
    eine Zeitdauer, für die der Druck in der Behandlungskammer (12) unterhalb des Sättigungsdrucks abgesenkt ist, bevor der Behälter (B) verschlossen wird, ist zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar, vorzugsweise zwischen 10 ms und 300 ms, bevorzugt zwischen 20 ms und 200 ms; und
    eine Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Behandlungskammer (12) bei dem Entfernen des Füllorgans (30) und dem abgesenkten Druck in der Behandlungskammer (12) unterhalb des Sättigungsdrucks, vorzugsweise nach dem Entfernen des Füllorgans (30), ist zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar, vorzugsweise zwischen 0,5 bar und 2 bar.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Absenken des Drucks in der Behandlungskammer (12) aufweist:
    Abführen eines Spanngases aus der Behandlungskammer (12) über das von der Behältermündung entfernte Füllorgan (30), vorzugsweise über einen Spann- und/oder Spülgaskanal (24) des Füllorgans (30).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner aufweisend:
    zumindest teilweises Wiederverwenden des abgeführten Spanngases als Spülgas bei einem Spülen eines nachfolgenden Behälters (B) mittels des Füllorgans (30).
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
    Positionieren des Verschließorgans (52) in einer Bereitschaftsposition direkt oberhalb von der Behältermündung des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) nach dem Entfernen des Füllorgans (30) und vor und/oder während des Absenkens des Drucks in der Behandlungskammer (12) unterhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei:
    in der Bereitschaftsposition ein Abstand zwischen dem Verschließorgan (52) und der Behältermündung besteht, der vorzugsweise ≥ 0,5 mm und/oder ≤ 3 mm ist, besonders bevorzugt rund 1,5 mm.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei:
    in der Bereitschaftsposition ein Ringspalt zwischen dem Verschließorgan (52) und der Behältermündung besteht, der vorzugsweise als Drossel für das aus dem Kopfraum (K) herausgedrückte Gasvolumen (G) wirkt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei mindestens eines erfüllt ist von:
    der Abstand ist durch Anpassen der Bereitschaftsposition zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm; und
    eine Größe des Ringspalts ist durch Anpassen der Bereitschaftsposition zum Beeinflussen des Aufschäumens einstellbar.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
    Evakuieren des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) mittels des Füllorgans (30) vor dem Füllen, wobei das Füllorgan (30) und die Behältermündung während des Evakuierens abgedichtet aneinandergepresst sind; und optional
    Spülen des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) nach dem Evakuieren und vor dem Füllen, wobei das Füllorgan (30) und die Behältermündung während des Spülens abgedichtet aneinandergepresst sind; und vorzugsweise
    erneutes Evakuieren des zumindest abschnittsweise in der Behandlungskammer (12) positionierten Behälters (B) mittels des Füllorgans (30) nach dem Spülen und, bevorzugt unmittelbar, vor dem Füllen, wobei das Füllorgan (30) und die Behältermündung während des erneuten Evakuierens abgedichtet aneinandergepresst sind.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend:
    Vorspannen der Behandlungskammer (12) auf einen Druck oberhalb des Sättigungsdrucks des karbonisierten Füllguts vor dem Entfernen des Füllorgans (30) von der Behältermündung; und optional
    Evakuieren der Behandlungskammer (12) vor dem Vorspannen.
  14. Vorrichtung (10), vorzugsweise Rundläufer-Vorrichtung, zum Füllen und Verschließen von Behältern (B), wobei die Vorrichtung (10) aufweist:
    mindestens eine Behandlungsstation aufweisend ein Füllorgan (30), ein Verschließorgan (52) und eine Behandlungskammer (12), in der zumindest ein oberer Abschnitt eines Behälters (B) positionierbar, vorzugsweise abgedichtet aufnehmbar, ist; und
    eine Steuereinrichtung (60), die dazu konfiguriert ist, die Vorrichtung (10) gemäß einem Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zu betreiben.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei mindestens eines erfüllt ist von:
    das Verschließorgan (52) weist ein Verschließerelement (54) zum Verschließen des Behälters (B), wobei vorzugsweise das Verschließerelement (54) zum Aufnehmen eines Kronkorkens zum Verschließen des Behälters (B) ausgebildet ist, und eine, vorzugsweise elektrische, Antriebseinheit (58) zum Bewegen des Verschließerelements (54) zum Verschließen des Behälters (B), wobei vorzugsweise die Antriebseinheit (58) eine elektrische Servoantriebseinheit ist, auf; und
    die Behandlungskammer (12) ist abdichtbar, vorzugsweise oberseitig mittels des Verschließorgans (52) und/oder unterseitig mittels einer, vorzugsweise aufblasbaren, Dichtung (16) zum Behälter (B), bevorzugt Behälterhals.
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