JP2022538296A - 衛生条件下での缶の充填および閉鎖のためのプラント - Google Patents

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Abstract

本発明は、衛生区画（３）と、蓋取り付け装置（７）と、充填材料用の入口（３０）とを備える、衛生条件下で缶（２）を充填および閉鎖するためのプラント（１）に関する。蓋取り付け装置（７）は、衛生区画（３）内に配置され、入口（３０）は、衛生区画（３）に形成される。意図したように使用される場合、１つまたは複数の缶（２）を衛生区画（３）に割り当てることができ、衛生区画（３）は缶（２）と共にシステム（１）内で移動させることができる。

Description

本発明は、独立請求項の事前特徴付け条項による衛生条件下で缶を充填および密封するための機械、方法、および蓋取り付け装置に関する。
容器を充填および／または密封するための様々な機械が従来技術から知られている。機械の目的は、多数の容器を自動的に充填して密封することである。特定の要件は、できるだけ短時間で最も衛生的な条件下で缶を充填および密封することである。
ボトルまたは同様の容器に製品、特に飲料を無菌充填するための機械は、国際公開第２０１１／０２９６０９号から知られている。この目的のために、容器は、無菌空間を形成するハウジング内に導入される。ハウジングは、容器を充填するための装置と容器を密封するための装置の両方を備える。第１のステップにおいて、容器は対応する飲料で満たされ、次いで第２のステップにおいて、容器移送装置によって密封装置に移送される。この手順は、多くの時間を必要とし、対応する空間を無菌環境に変換するために多くの労力および高いコストを伴う。
さらに、ハウジングを用いた処理中に飲料容器を囲む飲料容器を処理するための装置が無菌条件下に置かれることが、ドイツ特許出願公開第１９７３９３２６号から知られている。この目的のために、輸送ベルト上に位置する飲料容器は、飲料容器が装置内に導入されるとき、無菌条件下で閉鎖空間を形成するゲートによって互いに分離される。この装置の欠点は、処理期間中搬送ベルトを停止させなければならないことである。
容器を密封するための装置は、ドイツ特許出願公開第４４２４０９８号から知られている。搬送経路に沿った容器の移動中、容器口部の密封キャップは、処理ゾーンを形成するアクセスギャップが容器口部と密封キャップとの間に位置するように供給される。減菌処理は、密封プロセスの上流の容器口部の領域の処理ゾーンで行われる。この場合、容器の密封プロセスのみが無菌条件下で行われる。これは、充填プロセス中の全体としての滅菌の程度が特に高くなく、場合によっては充填材料の貯蔵寿命が長くないという欠点を有する。
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服する、缶を充填および密封するための機械を提供すること、特に、非常に短時間で最も衛生的な条件下で飲料缶を充填および密封する機械、方法、および蓋取り付け装置を提供することである。
この目的は、独立請求項に記載の缶を充填および密封するための機械、方法、および蓋取り付け装置によって達成される。
本発明によれば、衛生条件下で缶を充填および密封するための機械は、衛生区画、蓋取り付け装置、および充填材料用の入口開口部を備える。蓋取り付け装置は衛生区画に配置され、入口開口部は衛生区画に形成される。通常の使用中、各場合において１つまたは複数の缶を衛生区画に関連付けることができ、区画を１つまたは複数の缶と共に機械内で移動させることができる。
これに関連して、缶を密封することは、少なくとも缶蓋を缶に取り付けることを意味すると理解される。蓋を缶上に保持することによって、または代替的に、現在の接合技術によって、好ましくは巻締によって缶蓋を缶に結合することによって、缶がさらなる処理のために密封されたままであることが保証される。
この機械において充填され密閉される缶は、液体および／または固体充填材料で充填される缶である。それらは、好ましくは、液体充填材料、特に飲料で充填された飲料缶である。
衛生区画は、ここでは、環境に閉鎖され、衛生条件下にある空間を意味すると理解される。衛生条件は、ここでは、ＶＤＭＡ（第２／２０００号、第３版、２０１６年）によって分類される少なくとも衛生クラスＩに対応するが、好ましくはＶＤＭＡ（第２／２０００号、第３版、２０１６年）によって分類される衛生クラスＩＩＩ以上に対応する条件を意味すると理解される。
あるいは、蓋取り付け装置は、衛生区画の完全にまたは部分的に外側に形成することができる。
本機械の利点は、缶の充填材料が長い貯蔵寿命を有し、同時に非常に時間効率の良い方法で充填および密封が可能であるように、缶を充填および密封することにある。さらに、これらの状況下では、発泡および粉末状物質の場合でも充填および蓋の迅速な取り付けが達成され得るように、圧力条件を最適化することができる。最大６５バール、好ましくは０～４０バールの高圧が使用される。
充填装置は入口開口部に形成されることが好ましく、または充填装置を入口開口部に導入することができる。
これは、缶の輸送中に時間効率の良い方法で缶を充填および密封することができるという利点を有する。
充填装置は、好ましくは、充填量を決定するための流量センサを備える。
充填量を決定するための流量センサの代替例は、充填材料の所定の充填レベルに達したときを識別する充填レベルセンサ、または所定の重量に達したときを決定する計量装置であり得る。
そのような充填レベルセンサまたは示された代替形態の１つの利点は、常に同じ量の充填材料による缶の自動的かつ信頼性の高い充填が可能であることである。
蓋取り付け装置は、好ましくは、蓋搬送装置と、押さえ装置と、巻締装置とを備える。しかしながら、蓋取り付け装置は、蓋搬送装置および押さえ装置、または蓋搬送装置および巻締装置を備えることもできる。
蓋搬送装置は、ピックアップ機構を用いて蓋をピックアップし、蓋を缶に搬送する。ピックアップ機構は、吸引機構、磁気機構、あるいは蓋を移動させるガイドシステムであってもよい。
あるいは、巻締装置は、衛生区画の完全にまたは部分的に外側に配置することができる。
前記蓋取り付け装置の利点は、蓋が缶に自動的に供給され、その間に、蓋の洗浄または蓋の位置合わせなどの様々なプロセスを蓋に対して実行できるという事実にある。
エアロック区画は、好ましくは衛生区画に配置される。
エアロック区画の利点は、缶を充填するプロセス中に、後の時点で缶に取り付けられる蓋を早期に準備することができることである。蓋の洗浄または位置合わせなどのプロセスを準備に含めることができる。
蓋は、好ましくは、蓋搬送装置を用いて、エアロック区画から衛生区画への搬送経路上で搬送される。
エアロック区画を介して蓋を搬送することは、蓋の洗浄、位置合わせなどの様々なプロセスを搬送中の蓋に対して実行できるという利点を有する。
１つまたは複数の入口および出口は、好ましくは、エアロック区画に配置される。
１つまたは複数の入口および出口を有するエアロック区画は、一方ではエアロック区画を衛生区画に能動的に接続するために有利であるが、他方では装置または蓋をエアロック区画に導入することができるためにも有利である。
エアロック区画は、好ましくは洗浄装置を備える。
ここで使用される洗浄装置は、蓋および／または区画および／またはその部品を部分的または完全に洗浄および消毒するために使用される。洗浄装置は、気体、液体、または固体の洗浄剤を導入することを含むことができ、または粒子放射もしくは電磁放射または機械装置を用いて機能することができる。機械装置は、ブラシ、スポンジ、スクレーパなどであり得る。
エアロック区画内の洗浄装置の配置の利点は、蓋を洗浄して衛生環境に導入する準備をすることができる一方で、缶の充填を衛生区画内で同時に行うことができることである。これにより、処理時間が短くなる。
エアロック区画は、好ましくは傾斜ベースを備える。ベースは、機械の通常の使用中、ベースの最下点に排水開口部をさらに備える。
排水開口部は、エアロック区画の外部環境への洗浄剤の排出に役立つ。この目的のために、排水開口部は、外部環境から気密封止されなければならない。これは、例えば、サイフォン、バルブ、または空にされる容器などの装置によって行うことができる。ベースの最下点の領域では、排水開口部は、ベース内だけでなく、ベースの近くのエアロック区画の壁内にあってもよい。これは、壁の排水開口部で洗浄剤の蓄積が起こらず、排水開口部を通る遅延のない排水が可能である限り可能である。
使用済み洗浄剤は、有利には、排水開口部によってエアロック区画から簡単かつ迅速に除去することができる。
好ましくは、衛生区画の内部空間に高圧または減圧を加えることができ、および／または不活性雰囲気を加えることができる。
このようにして、衛生条件下で缶の充填および密封の両方を行うことができ、充填材料の貯蔵寿命が延長されるように、衛生区画の内部空間内の細菌の数を減らすことができる。細菌の数は、例えば、衛生区画内に配置された洗浄装置によって減少させることができ、その後、細菌の数が再び上昇するのを高圧または減圧および／または不活性雰囲気によって防止する。洗浄装置は、気体、液体、または固体の洗浄剤、粒子放射もしくは電磁放射、または機械装置を含むことができる。機械装置は、ブラシ、スポンジ、スクレーパなどであり得る。
缶は、好ましくは、衛生区画に完全にまたは部分的に導入することができる。部分的にのみ導入される場合、缶に対して衛生区画を密封するために、少なくとも１つの密封要素が衛生区画に配置される。
利点は、衛生区画の設計を個々の要件に適合させることができることである。
蓋位置合わせ装置は、好ましくは、蓋を缶に対して位置合わせするように機能する衛生区画に一体化されているか、または一体化することができる。蓋位置合わせ装置は、１つまたは複数のセンサおよび蓋回転装置、あるいは１つまたは複数のセンサおよび缶回転装置を備える。しかしながら、蓋位置合わせ装置は、１つ以上のセンサと、蓋回転装置と、缶回転装置とを備えることもできる。
センサは、缶または缶蓋上のマーカを検出する光学または機械的センサとすることができる。マーカは、色、テキスト、形状、コード、画像、表面突起、または缶開封装置などの装置であり得る。センサによってマーカが検出された場合、蓋回転装置は、所定の外観が得られるまで、制御システムによって蓋および／または缶の対応する回転を行うことができる。
一体化されたまたは一体化可能な蓋位置合わせ装置の利点は、蓋と缶との間の位置合わせにあり、すべての密封された缶について均一な外観が得られるように、充填プロセス中に行うことができる。この装置を用いて余分なプロセスステップを節約することができ、プロセス時間およびプロセスコストが削減される。
この目的は、衛生条件下で缶を充填および密封する方法、特に上述の機械によってさらに達成される。
本方法は、以下のステップを含む。
ａ）エアロックを介して缶を衛生区画に挿入するステップ、
ｂ）缶を充填するステップ、
ｃ）缶に蓋を取り付けるステップ、
ｄ）エアロックを介して衛生区画から缶を取り外すステップ。
したがって、蓋は、ステップｂ）の前、最中、または後に衛生区画に導入することができる。
蓋がステップｂ）の前に衛生区画に導入される場合、蓋は、缶が衛生区画に導入される前、導入中、または導入後に、缶とは別個に衛生区画に導入することができるか、または、例えば缶に取り付けることによって、缶と一緒に衛生区画に導入することができる。
この方法の利点は、非常に時間効率の良い方法で衛生条件下で缶を充填および密封することを可能にすることである。
本方法において、蓋を導入するステップは、好ましくは、以下の構成ステップを含む。
－ 缶蓋をエアロック区画に導入するステップ、
－ エアロック区画内の缶蓋を洗浄するステップ、
－ エアロックを介して缶蓋を衛生区画に挿入するステップ。
この方法の利点は、缶の充填プロセスと並行して缶を衛生的に密封するために缶蓋が準備されることである。その結果、時間および費用を節約することができる。
この目的は、缶充填のための蓋取り付け装置によってさらに達成される。蓋取り付け装置は、蓋搬送装置と、押さえ装置と、巻締装置とを備える。しかしながら、蓋取り付け装置は、蓋搬送装置および押さえ装置、または蓋搬送装置および巻締装置をさらに備えることもできる。蓋取り付け装置は、衛生区画に導入することができることを特徴とする。それはさらに、衛生条件下で缶を充填し密封するための機械に導入できるように設計されている。同時に、機械内に位置する缶が移動するときに移動することができる。
蓋取り付け装置の利点は、既存の缶充填機に導入できることである。結果として、缶を充填する機械は、衛生的条件下で缶蓋を缶に追加的に取り付ける機械を形成するようにアップグレードすることができ、装備状況に応じて、缶も同時に密封する。ここで時間と費用が節約される。
本発明は、図面の例示的な実施形態を用いて以下でさらに説明される。
第１の実施形態における機械の概略図を示す。 充填装置の一実施形態の概略図を示す。 第１の実施形態における衛生区画の概略図を示す。 第２の実施形態における衛生区画の概略図を示す。 第３の実施形態における衛生区画の概略図を示す。 衛生区画の一実施形態に組み込まれた計量装置の概略図を示す。 第１の実施形態における蓋取り付け装置の概略図を示す。 第２の実施形態における蓋取り付け装置の概略図を示す。 蓋搬送プロセスおよび蓋密封プロセスの概略図を示す。 巻締装置の側面図の概略図を示す。 エアロック区画の第１の実施形態の概略図を示す。 エアロック区画の第２の実施形態の概略図を示す。 蓋位置合わせプロセスの概略図を示す。 第４の実施形態における衛生区画の概略図を示す。
図１に示す機械１は、缶２を自動的に充填して密封する役割を果たす。機械１は、半径方向搬送経路５上を移動する衛生区画３およびエアロック区画４を備える。各缶２は、位置Ａにある搬送装置６によってそれぞれの衛生区画３に移送され、移動方向ｂに搬送経路５に沿って移動される。エアロック区画４は、衛生区画３に配置されている。エアロック区画４は缶蓋２０を含み、缶蓋２０は、充填された缶２を密封するために、缶２が充填された後に衛生区画３に導入される。位置Ｂにおいて、充填および密封された缶２は、衛生区画３および搬送経路５から出る。
図２は、缶２を充填するための充填装置８を示す。充填装置８は、外壁８０に一体化された充填材料ライン８１と、ガスライン８２と、ジョイントまたはヒンジの形態の折り畳み機構８３とを備える。充填装置８の内部空間８４には、蓋取り付け装置７と、蓋取り付け装置７に配置された缶蓋２０とが配置されている。充填材料は、充填材料ライン８１を介して缶２内に供給することができ、缶の内部は、ガスライン８２によってガスを供給することによって充填前、充填中、または充填後にガス化することができる。外壁８０は、折り畳み機構８３を用いて部分的に外側に折り畳むことができる。缶蓋２０は、作成された開口部を介して蓋取り付け装置７によって缶壁２１に取り付けることができる。
図３ａ、図３ｂ、および図３ｃは、衛生区画３の異なる実施形態を示す。
図３ａは、充填装置８および密封要素３３を備える衛生区画３を示す。衛生区画３の壁３２には、エアロック区画４が配置されている。密封要素３３は、環境に対して衛生区画３の内部空間３１を密封する。
図３ｂは、蓋取り付け装置７と、回転機構３６と、密封要素３３とを備える区画３の実施形態を示す。蓋取り付け装置７は、衛生区画３の内部空間３１に配置され、回転機構３６は、衛生区画の壁３２に一体化されている。缶２は、回転機構３６によって区画３に対して衛生区画３の内部空間３１内で回転させることができ、巻締装置７２（図３ｂには示されていない巻締装置７２）を適用することによって、回転可能な蓋取り付け装置７によって保持された蓋２０に巻き締めることができる。蓋取り付け装置７は、巻き締め前に缶蓋２０を缶壁２１に取り付ける。
図３ｃは、充填装置８と、蓋取り付け装置７と、密封要素３３とを備える衛生区画３を示す。衛生区画３の壁３２には、エアロック区画４が配置されている。巻締装置７２は、エアロック区画４に一体化されている。缶蓋２０は、蓋取り付け装置７によって缶壁２１に取り付けることができる。缶２の密封は、巻締装置７２を用いて行われる。これにより、密封３３が缶２から除去され、蓋２０および缶２が回転し、巻締装置７２が蓋２０および缶２に当接する。
計量装置３５が図４に示されている。計量装置３５は、衛生区画３の内部空間３１に一体化され、充填材料の充填量を決定する役割を果たす。
図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、蓋取り付け装置７の異なる実施形態を示す。
図５ａは、蓋取り付け装置７による缶２への蓋２０の搬送を示す。第１のステップにおいて、蓋２０は、保持機構によって蓋取り付け装置７によってピックアップされる。第２のステップにおいて、蓋取り付け装置７は、蓋２０を缶２上に搬送し、蓋が缶２上に位置するまで蓋を下方に移動させる。蓋を缶上に下降させる代わりに、蓋が缶上に位置するまで缶を蓋まで持ち上げることもできる。
図５ｂは、蓋搬送装置７０および押さえ装置７１を備える蓋取り付け装置７による缶２上の蓋２０の搬送および保持を示す。第１のステップにおいて、蓋２０は、保持機構によって蓋取り付け装置７によってピックアップされる。第２のステップにおいて、蓋搬送装置７０は、蓋２０を缶２上に搬送し、蓋が缶２上に位置するまで蓋を下方に移動させる。蓋を缶上に下降させる代わりに、蓋が缶上に位置するまで缶を蓋まで持ち上げることもできる。第３のステップにおいて、蓋を保持する押さえ装置７１が、蓋搬送装置７０から分離される。
図５ｃは、蓋取り付け装置７による蓋２０への缶２の密封を示す。蓋取り付け装置７は、蓋搬送装置７０および巻締装置７２を備える。蓋２０は、最初に保持機構によって蓋搬送装置７０によってピックアップされる。次いで、蓋搬送装置７０は、蓋２０を缶２上に搬送し、蓋が缶２上に位置するまで蓋を下方に移動させる。蓋を缶上に下降させる代わりに、蓋が缶上に位置するまで缶を蓋まで持ち上げることもできる。蓋搬送装置７０は、蓋２０を解放し、再び上方に移動する。さらなるステップにおいて、缶２は、巻締装置７２を用いて蓋２に密封される。
図５ａ、図５ｂ、および図５ｃの保持機構は、例えば、吸引機構または磁気式であり得る。
図５ｄは、巻締装置７２および蓋搬送装置７０を示す。巻締装置７２は、２つの回転可能な巻締ツールを備え、これにより、缶２およびその取り付けられた蓋２０に対して第１および第２の巻締動作を実行することができる。蓋搬送装置７０は、蓋２０を２つの巻締ツールの間に位置する缶２に搬送する。
図６ａおよび図６ｂは、エアロック区画４の異なる実施形態を示す。
図６ａは、蓋取り付け装置７および洗浄装置４１を備えるエアロック区画４を示す。蓋取り付け装置７は、エアロック区画４の上部領域４４に配置され、洗浄装置４１は、エアロック区画４の傾斜ベース４２に一体化されている。排水開口部４３もベース４２に一体化されている。エアロック区画４は、プッシャ機構によって衛生区画３の内部空間３１内に移動することができる。
図６ｂは、蓋取り付け装置７および洗浄装置４１を備えるエアロック区画４を示す。蓋取り付け装置７は、エアロック区画４の上部領域４４に配置され、洗浄装置４１は、エアロック区画４のベース４２に一体化されている。排水開口部４３は、ベース４２に近い衛生区画４の壁４５に一体化されている。エアロック区画４は、プッシャ機構によって衛生区画３の内部空間３１内に移動することができる。
図６ａおよび図６ｂの洗浄装置４１は、例えば、放射線源または洗浄剤であってもよい。
図７は、開口タブの形態の蓋マーカ２２を有する缶蓋２を示す。蓋マーカ２２は、衛生区画３へのその進入前、進入中、または進入後に、回転運動によって所望の位置にもたらされる。
図８は、外壁８０に２つの対向する開口部を有する衛生区画３を示す。充填材料ライン８１を一方の開口部に一体化することができ、衛生区画３の内部空間３１に面する端部で開口する缶２を他方の開口部に導入することができる。衛生区画３の内壁には、蓋搬送装置７０が配置されている。蓋搬送装置７０は、缶蓋２０をピックアップし、それが缶２の開口部を越えるまで衛生区画３の内壁に沿って移動することができる。蓋搬送装置７０は、缶２の開口部を越えて、蓋２０を下方に移動させ、それを缶２に置く。缶蓋２０を缶２に密封する巻締装置７２は、缶２を導入するための開口部に隣接して衛生区画３の外壁８０に配置される。

Claims (15)

  1. 衛生条件下で缶（２）を充填および密封するための機械（１）であって、衛生区画（３）と、蓋取り付け装置（７）と、材料を充填するための入口開口部（３０）とを備え、前記蓋取り付け装置（７）は前記衛生区画（３）内に配置され、前記入口開口部（３０）は前記衛生区画（３）に形成されていることを特徴とし、前記機械は、通常の使用中、前記区画が１つまたは複数の缶（２）と共に前記機械（１）内で移動することができるように、各場合において前記１つまたは複数の缶（２）を前記衛生区画（３）に関連付けることができるように設計される、機械。
  2. 充填装置（８）が前記入口開口部（３０）に形成されるか、または充填装置（８）を前記入口開口部（３０）に導入することができることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  3. 前記充填装置（８）は、充填量を決定するための流量センサを備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  4. 前記蓋取り付け装置（７）は、
    － 蓋搬送装置（７０）と、
    － 押さえ装置（７１）および／または巻締装置（７２）と
    を備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  5. エアロック区画（４）が前記衛生区画（３）に配置されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  6. 蓋（２１）は、前記蓋搬送装置（７０）を用いて、前記エアロック区画（４）から前記衛生区画（３）への搬送経路上で搬送することができることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  7. １つまたは複数の入口および出口（４０）が前記エアロック区画（４）に配置されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  8. 前記エアロック区画（４）は、洗浄装置（４１）を備えることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  9. 前記エアロック区画（４）は傾斜ベース（４２）を備えることを特徴とし、前記機械（１）の通常の使用中、排水開口部（４３）が前記傾斜ベース（４２）の最下点の領域に配置される、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  10. 前記衛生区画（３）の内部空間（３１）に高圧または減圧を加えることができ、および／または不活性雰囲気を加えることができることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  11. 缶（２）を前記衛生区画（３）に完全にまたは部分的に導入することができることを特徴とし、後者の場合、少なくとも１つの密封要素（３３）が、前記缶（２）に対して前記衛生区画（３）を密封するために前記衛生区画（３）に設けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  12. 蓋（２０）を缶（２）に対して位置合わせするための蓋位置合わせ装置（９）は、前記衛生区画（３）に一体化されるか、または一体化することができることを特徴とし、前記蓋位置合わせ装置（９）は、
    － １つ以上のセンサと、
    － 蓋回転装置および／または缶回転装置と
    を備える、先行する請求項のいずれか１項に記載の機械。
  13. 衛生条件下で、特に機械（１）を用いて缶（２）を充填および密封するための方法であって、以下：
    ａ）エアロックを介して缶（２）を衛生区画（３）に挿入するステップと、
    ｂ）前記缶（２）を充填するステップと、
    ｃ）前記缶（２）に蓋（２０）を取り付けるステップと、
    ｄ）エアロックを介して前記衛生区画（３）から前記缶（２）を取り外すステップと
    を含み、
    前記蓋（２０）は、ステップｂ）の前、最中、または後に前記衛生区画（３）に導入される、方法。
  14. 前記蓋（２０）を導入する前記ステップは、以下：
    － 缶蓋（２０）をエアロック区画（４）に導入するステップと、
    － 前記エアロック区画（４）内の前記缶蓋（２０）を洗浄するステップと、
    － エアロックを介して前記缶蓋（２０）を前記衛生区画（３）に挿入するステップと
    を含む構成ステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 缶充填のための蓋取り付け装置（７）であって、
    － 蓋搬送装置（７０）と、
    － 押さえ装置（７１）および／または巻締装置（７２）と
    を備え、
    前記蓋取り付け装置（７）は、衛生区画（３）内に導入することができることを特徴とし、前記蓋取り付け装置（７）は、前記缶（２）が移動するとき、特に請求項１に記載の機械（１）内で移動することができるように設計されている、蓋取り付け装置（７）。
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