WO2017108270A1 - Speicherbehältereinrichtung und verfahren zum betrieb derselben - Google Patents

Speicherbehältereinrichtung und verfahren zum betrieb derselben Download PDF

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WO2017108270A1
WO2017108270A1 PCT/EP2016/077697 EP2016077697W WO2017108270A1 WO 2017108270 A1 WO2017108270 A1 WO 2017108270A1 EP 2016077697 W EP2016077697 W EP 2016077697W WO 2017108270 A1 WO2017108270 A1 WO 2017108270A1
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storage container
product
filling
cleaning liquid
khz
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Hans-Willi Mainz
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SIG Technology AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/22—Defoaming liquids in connection with filling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/025—Packaging in aseptic tunnels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B2210/00—Specific aspects of the packaging machine
    • B65B2210/06—Sterilising or cleaning machinery or conduits

Definitions

  • the invention relates to a storage container device having at least one closable storage container for intermediate storage of a flowable product, wherein at least one connecting line for supplying flowable product and / or cleaning liquid to the storage container and / or a connecting line for discharging flowable product and / or
  • the invention relates to a filling machine for, preferably sterile, filling of flowable products, in particular food, in containers, preferably packages, in particular carton / plastic composite packages, with such
  • the invention relates to a method for, preferably sterile, filling containers with a flowable product, in particular food, preferably with a filling machine of the type mentioned.
  • the invention relates to a method for cleaning a storage container of a storage device of the aforementioned type.
  • Storage devices for temporarily storing flowable products comprising at least one storage container are widely known. Often, the flowable products are food, so that the
  • the storage container also have in many cases at least one connection line.
  • the product to be temporarily stored can be introduced into the storage container and / or withdrawn from the storage container.
  • a cleaning liquid is conducted into the storage container and / or from the
  • Contaminants must be removed from time to time, which either requires the use of mechanical or chemical, in particular aggressive, detergent or takes a considerable amount of time, in which the storage container is not ready for use.
  • Storage devices of the type mentioned typically also come in so-called filling machines for filling products, in particular
  • At least one storage container is then, for example, the product to be filled
  • Packages may be, for example, cardboard composite packaging made from a packaging material in the form a laminate comprising a cardboard layer and outer, in particular
  • thermoplastic, plastic layers such as polyethylene (PE) are formed.
  • the carton provides the packages with sufficient stability to allow the packages to be easily handled and stacked, for example.
  • Plastic layers protect the board from moisture and allow sealing of the packaging material to form a tight package.
  • other layers such as an aluminum layer, may be provided to prevent diffusion of oxygen and other gases through the package.
  • the packs can, preferably in a filling machine, from a
  • Packing precursors are manufactured.
  • packaging material blanks made of packaging material can be used as the packing precursor, if necessary
  • Corresponding packing shells are typically used on thorns of a
  • the packs are filled by the still open bottom area or the still open head area of the pack.
  • To fill the unilaterally open packages are introduced into a sterilization zone of the filling machine, such as by the packages are successively introduced into cells of a transport device.
  • the packages are then transported at a defined rate and at a defined distance from each other through the sterilization zone of the filling machine, where the packages are preheated with hot sterile air as needed, before sterilization of the packages, for example with hydrogen peroxide, and, if necessary, drying with sterile air.
  • the sterilized packs are then transferred to the filling and sealing zone and there preferably filled with a flowable food, such as a drink. Then the package is still closed and over the
  • Transport device transported from the filling and sealing zone and finally removed from the cells of the transport device.
  • the packages are transported by the conveyor in a straight line through the filling machine.
  • Filling machines are also called cross-country skiers.
  • the so-called rotors the packs describe a more or less arcuate movement, one or more arcuate sections
  • Circular arc sections may include.
  • the present invention is based on the object
  • the underlying object is achieved in a filling machine according to the preamble of claim 7, characterized in that at least one storage device according to one of claims 1 to 6 is provided.
  • the aforementioned object is achieved according to claim 11 by a method for filling containers with a flowable product, in particular food, preferably with a filling machine according to one of claims 7 to 10, wherein the flowable product in at least one storage container of a storage device, preferably according to one of claims 1 to 6, is temporarily stored,
  • At least one ultrasonic transducer connected to at least one ultrasonic generator radiates ultrasonic waves into the storage container which is at least partially filled with product
  • the product is at least partially degassed by the ultrasonic waves and / or at least partially defoamed.
  • Cleaning fluid emits filled storage tank, wherein the adhering to the inside of the storage container and / or internals impurities are at least partially solved by the ultrasonic waves, and
  • Cleaning liquid are discharged from the at least one storage container.
  • the invention has recognized that a number of advantages can be achieved by integrating at least one ultrasonic transducer driven by an ultrasonic generator into a storage device, the ultrasonic transducer emitting ultrasonic waves into the storage container. So one can get in the
  • Storage container befindlichem product are degassed by the ultrasonic waves. This avoids that the gas in subsequent plant parts
  • the gas is especially but not exclusively air taken up by the product.
  • Storage container about when filling the product into the storage container, formed foam to be destroyed. This can be achieved that the foam does not get the product into subsequent parts of the system where the foam could hinder the product from being transported. In particular, however, can be achieved that the product can be filled accurately and without foam fractions in a variety of containers. Also by the defoaming of the product in at least one storage container is a procedural simplification of
  • Storage container and / or installed in the storage container internals are advantageously used. It can be removed from the storage container by the radiated ultrasonic waves in the storage container.
  • the contaminants are, in particular, deposits of the product which can adhere to the inner wall of the at least one storage container and / or the surface of the internals. For example, these may be dried residues or edges of the product, which is particularly suitable for products in the form of foods.
  • the cleaning can be carried out while the product is provided in the storage container. Then, if necessary, the
  • the liquid gel should, as with the use of a separate cleaning liquid, be arranged above the location of the soiling or deposit to be removed.
  • the use of the product as a cleaning liquid can be offered, for example, if the at least one storage container is to be operated after cleaning with the same product.
  • the impurities may be from the previously used product or from the previous one
  • Product may be formed while used as a cleaning agent, the subsequent product. A rinsing step, with another medium is thus avoided. However, part of the contaminated new product then needs to be discarded, which is costly to prevent as needed.
  • the cleaning fluid which of course also has to be considered, which cleaning fluid as well for the
  • Cleaning task is suitable, so in principle, depending on the products used a high flexibility for the process management provided.
  • Cleaning agents such as surfactants, surface-active substances or certain solvents may also be added to the cleaning liquid.
  • purging of the storage container may be accompanied by thorough internal cleaning thereof, saving time and expense. This is especially true in the event that the interior of the storage container is kept sterile during processing of the product. Then, for example, with sterile cleaning liquid, especially water, if necessary, without surfactants, surface-active substances or special solvents filled. The cleaning is then also under a sterile atmosphere, so that after removal of the impurities with the cleaning liquid and, if necessary, multiple rinsing, immediately sterile product for further operation of the system can be filled into the storage tank, without in between a re-sterilization of the interior
  • Ultrasonic waves are understood to mean sound waves in general
  • Frequency range from 20 kHz up to 1 GHz, ie above the listening range of the
  • Sound waves are generated, in this case in particular with powers above 1 W / cm 2 and frequencies typically below 100 kHz. As with other waves, there are also effects of refraction, diffraction and interference. Liquids are held together by cohesive forces between the individual atoms and
  • Molecules within a substance act. Stimulated by the sound waves, there are continuous changes in density or pressure in the liquid. In the suction phase of the oscillation there is a relative negative pressure, so that a bubble-like cavity is formed in the liquid, which is filled by evaporating liquid. In the compression phase, the liquid vapor partially condenses again. This creates an oscillating vapor bubble or cavitation bubble that increases in size over several cycles until it collapses. The collapse occurs very quickly, with the energy stored in the cavitation bubble being released spontaneously. This causes shock waves, strong turbulence and currents, the more
  • Magnitudes may be stronger than they are triggered by the primary ultrasonic field.
  • the cavitation bubbles arise at phase interfaces, e.g. between liquid and storage tank, and collapse there again.
  • a cavitation bubble collapses at a phase boundary a directed liquid influx arises, which impacts the inner surface of the storage container at a very high velocity.
  • the cavitation efficiency depends on parameters such as the pressure, the
  • Ultrasonic frequency At low frequencies, large cavitation bubbles are created whose implosion triggers shock waves with high force. At high frequencies, on the other hand, the radius of the cavitation bubbles is smaller and the energy released during collapse is lower. In order to avoid cavitation damage to the inner surface of the at least one storage container and / or the internals, the frequency should not be too low, if necessary.
  • the ultrasound is generated by an ultrasonic transducer, driven by a generator, which converts the output voltage into the corresponding ultrasonic frequency and output voltage.
  • an ultrasound transducer typically contains a different number of parallel-connected transducer elements in order to convert electrical oscillations via piezoceramic disks into mechanical ones
  • the cleaning liquid may, if necessary, special surface-active
  • Ultrasonic bath is provided according to the invention.
  • the integration of ultrasonic transducers into existing storage systems is provided.
  • the storage containers are different than the ultrasonic baths closed, otherwise a simple mechanical cleaning would be possible from the outside.
  • the storage container has at least one connection line. This means in particular that the storage devices can be integrated into larger systems.
  • connection lines can simultaneously for supplying and / or discharging cleaning liquid into the at least one storage container or from the at least one
  • connection line for supplying the cleaning liquid can lead into the connection line for supplying the product. Then, the connecting line for the product can be at least partially rinsed with the cleaning liquid.
  • the storage container may, if required, also have separate connection lines.
  • a connecting line is provided for removing the cleaning fluid containing impurities. Then the contaminants do not get into the connecting line for discharging the product, where they could possibly re-deposit.
  • the exact configuration of the at least one storage container can take into account the above considerations and against the background of at least one product used and / or
  • Ultrasonic transducer at least partially disposed in the storage container. Thus, the ultrasonic energy does not have to pass over the wall of the at least one
  • Storage tank can be coupled, which can lead to losses, especially in the event that the at least one storage container has a relatively large wall thickness.
  • the ultrasonic transducer is kept away from the product and / or the cleaning liquid.
  • the ultrasonic transducer can be designed as a surface oscillator. In the case of surface oscillators, the ultrasound energy is spread over a large, flat surface
  • the use of at least one tubular or a rod-shaped ultrasonic transducer offers itself. These are also referred to as tube vibrators and produce a longitudinal oscillation, which is then radiated radially over the solid rod, or over the massive tube, in the form of a transverse component 360 °. So there is a vibration deflection with losses, wherein over the length of the tube, a partially nonuniform radiation takes place, which can lead to local dead spots, without pronounced ultrasonic waves.
  • the power can be increased instead of installing additional tube transducers in the storage tank.
  • the tube oscillator has a flange connection with the at least one
  • Storage tank is connected.
  • This flange connection can be designed aseptically.
  • the product in the storage container can be kept sterile over a longer period of time.
  • the tube oscillator may be at least substantially vertical in at least one storage container
  • Storage container provided they have no appreciable undercuts or installations.
  • an at least substantially horizontally and / or obliquely aligned tube oscillator is provided in the at least one storage container.
  • Propagation directions of the sound waves are provided. If necessary, it can alternatively or additionally be ensured that the ultrasonic waves also reach the areas of the at least one storage container to be cleaned.
  • the at least one tube oscillator can therefore also be arranged off-center, for example so that a connecting line can be arranged centrally.
  • Pivots are also valid for the use of at least one surface vibrator. Space-saving and easier to use, however, will be tube transducers in many cases.
  • Storage container and / or with respect to the destruction of foam of at least one product are basically obtained when the ultrasonic transducer
  • Ultrasonic waves of a frequency between 20 kHz and 500 kHz radiates. It should be noted that at lower frequencies in principle larger
  • the frequency is between 20 kHz and 250 kHz, in particular between 20 kHz and 100 kHz, between 20 kHz and 50 kHz, between 20 kHz and 30 kHz or between 40 kHz and 80 kHz.
  • At least one storage container for example, with products in the form of food and / or to be able to clean it in a suitable manner, in particular storage containers made of metal, preferably steel, are available. Further preferred is the use of stainless steel to prevent corrosion of the at least one storage container
  • Storage container to avoid, which can affect both the handling of the product and the cleaning of the storage container. Also can
  • Storage tank can be avoided.
  • stainless steels are considered in accordance with the European standard EN 10020, for example in the version of July 2007.
  • the preferred materials with regard to the storage container are also required, as required, with regard to any internals and / or the at least one ultrasonic transducer.
  • the at least one storage container of the at least one storage device is provided for temporarily storing the product to be filled by the filling machines into the containers. This is advisable because in such storage containers there is an increased risk of foaming, the foam being at the same time highly undesirable.
  • the foam can be filled by the product Namely significantly affect filling machine. In particular, it may happen that the desired filling quantity of the container is exceeded or foam escapes during filling from a container. It offers itself alternatively or additionally, if the at least one storage container via at least one connecting line in the form of a filling line with at least one filling device for filling the
  • the Container is connected to the product.
  • the connecting line of the at least one storage container is connected for the sake of simplicity with a filling spout. In filling machines impurities or soiling are undesirable.
  • At least one aseptic chamber in particular comprising a sterilization zone and / or a filling and sealing zone, is provided for the aseptic filling of the product into the containers. Then the product can be placed in sterilized containers and / or under sterile or
  • the Filling machine have at least one, preferably cells for receiving individual containers having, transport device.
  • the transport device may be formed as a transport chain, via which a reliable transport of the container can be ensured by the filling machine.
  • the transport device can furthermore preferably be designed such that it can serve to transport a plurality of containers in succession through the aseptic chamber, the sterilization zone and / or the filling and sealing zone of the filling machine.
  • the containers are in particular packages of packaging materials in the form of packaging material or packaging blanks.
  • the packaging materials may be, for example, cardboard composite packaging, which results in packages in the form of cardboard packaging, which are formed from a packaging material in the form of a laminate comprising a cardboard layer and outer, in particular thermoplastic, plastic layers, such as polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • the carton provides the packages with sufficient stability to allow the packages to be easily handled and stacked, for example.
  • the plastic layers protect the cardboard from moisture and allow sealing of the packaging material to form a tight package.
  • other layers such as
  • Aluminum layer be provided which prevents diffusion of oxygen and other gases through the package. Further diffusion-inhibiting layers and / or imprints are conceivable.
  • the ultrasonic transducer For destruction of a foam portion of the product and / or for degassing the product, it is technically advantageous if the ultrasonic transducer at regular intervals and / or after at least one, in particular at least substantially each, filling for filling or refilling the at least one storage container with product Ultrasonic waves in the product in the
  • Storage tank radiates.
  • gas dissolved in the product and / or foam formed by the product leads to no or at least tolerable problems during operation of the storage device, in particular as part of a larger system, such as a filling machine.
  • the above-described radiation of ultrasonic waves by means of the ultrasonic transducer in the storage container may also be advantageous for cleaning the same.
  • ultrasound waves are predominantly emitted via the ultrasonic transducer into the at least one storage container during cleaning.
  • the cleaning liquid may be a liquid, depending on the application
  • a sterile cleaning liquid in particular sterile water
  • a cleaning liquid mixed with a cleaning agent in particular water
  • Cleaning liquid can be saved. If necessary, however, then the cleaning performance can not be achieved, which could be achieved with a cleaning liquid with special properties suitable for cleanings. If the cleaning is to take place in the course of a product change, the previous product or the following product can be used as a cleaning liquid, if necessary.
  • the choice of the product can be made dependent on the product cost, the suitability for the cleaning of the at least one storage container and / or on the suitability for rinsing the at least one storage container.
  • the cleaning of the at least one storage container can be accelerated if the at least one storage container is cleaned in place.
  • the at least one storage container is therefore not removed and fed to a separate cleaning.
  • the cleaning is rather preferably in the installed state.
  • a cleaning called CIP Cosmetic In Place
  • This is particularly common in the cleaning of filling machines and can therefore be easily integrated into the operation of appropriate equipment.
  • the CIP serves for the cleaning of piping and / or container systems, for example of filling machines for foodstuffs, whereby different cleaning liquids may be provided, in particular mixed, tempered and stored by a CIP system, if necessary, in order then to be used
  • the CIP system can therefore be equipped with several collection tanks for different cleaning liquids.
  • the cleaning fluids mostly caustic and / or acid solutions, Typically, they return to the CIP system via lines, where they can be processed or reused.
  • a CIP system and a CIP method are described in the patent application DE 10 2007 022 798 A1, the content of which, to the extent necessary for a better understanding of the cleaning in place, is made by full reference to the content of the present application.
  • Radiating ultrasonic waves in the storage container at least temporarily have a temperature between 20 ° C and 70 ° C, preferably between 30 ° C and 50 ° C. At higher temperatures, it may possibly cause damage to the ultrasonic transducer during operation. Nevertheless, the cleaning liquid for improving the cleaning performance and, in particular, for the purpose of
  • the storage container can first be filled and / or rinsed with a hot cleaning liquid, for example water. After cooling the hot cleaning liquid, for example water.
  • Fig. 1 shows a filling machine according to the invention for filling containers in
  • FIG. 2 shows a first memory device according to the invention in a schematic side view
  • Fig. 3 shows a second memory device according to the invention in one
  • Fig. 1 is a filling machine 1 for filling containers 2 in the form of
  • Packs preferably cardboard composite packages, in particular with flowable food, comprising a device 3 for molding the container 2 shown.
  • these or other containers could also be otherwise manufactured and fed to the filling machine 1.
  • the illustrated preferred filling machine 1 has a number of parallel processing lines, of which only one processing line is shown in FIG. Each processing line is associated with a bundle 4 of package blanks 5 in the form of packaging material blanks, whose longitudinal edges are sealed to each other and thus form packing shells 6, which are kept folded up. By a feeder 7, the packing shells 6 are unfolded, wherein, if necessary, still an application device may be provided for applying pouring elements, not shown, to the packing shells 6.
  • the device 3 for molding the container 2 has a mandrel wheel 8, which in the illustrated and so far preferred case comprises six mandrels 9 and rotates cyclically, ie stepwise, counterclockwise.
  • a package blank 5 in the form of a packing jacket 6 is pushed onto the mandrel 9.
  • the mandrel wheel 8 is further rotated into the next mandrel wheel position II, in which the opposite end of the mandrel 9 projecting end portion 10 of the packing jacket 6 is heated by a heating unit 11 with hot air.
  • the heated end region 10 of the packing jacket 6 is prefolded by a press 12 and sealed in the following mandrel wheel position IV in the folded position by a sealing device, not specified,
  • the container 2 with the open end facing upwards in an associated cell 13 of the transport device 14 in the form of a transport chain through the
  • the container 2 could be filled by the upwardly facing bottom area when the downwardly facing head portion is closed for it.
  • the container 2 passes into an aseptic chamber 15 which comprises a sterilization zone 16 and a filling and sealing zone 17 through which the containers 2 are transported from left to right in the transport direction symbolized by the arrows.
  • the transport of the container 2 does not have to be rectilinear, but can also take place in at least one arc or even in a circle.
  • the aseptic chamber 15 is supplied with sterile air via corresponding sterile air connections 20.
  • the containers 2 are preheated successively by preheating means 21 by blowing hot sterile air. Thereafter, the containers 2 are sterilized by means of a sterilizer 22, preferably by means of hydrogen peroxide, whereupon the containers 2 are dried by applying sterile air via a drying device 23 and after the transition from the
  • Sterilization zone 16 are brought into the filling and sealing zone 17 in a filling position 24 below a filling spout 25.
  • the container 2 in the form of packages in succession with a product 26, in particular in the form of a
  • the filled container 2 are then with a
  • Transport device 14 taken.
  • the now empty cells 13 are with the Transport device 14 further moves in the direction of the mandrel wheel 8 to accommodate more packages 2 there.
  • the product 26 is the filling outlet 25 via a storage container 30 a
  • Storage device 31 is supplied, in which the product 26 is buffered before filling into the container 2.
  • the filling outlet 25 with a
  • the storage container 30 also has a connecting line 33 for feeding product 26 into the
  • Cleaning liquid is arranged. With the cleaning liquid, the
  • Storage tank 30 are flushed. So that the cleaning liquid or
  • Connecting lines 32, 33, 34, 36 may, if required, be provided with a shut-off device, for instance in the form of a valve, and / or with a pump 35.
  • a shut-off device for instance in the form of a valve, and / or with a pump 35.
  • Connecting line 33 are supplied, via which the product 26 is supplied.
  • the cleaning liquid can be removed via the connecting line 32, via which the product is discharged or filled. This has the advantage that, with the appropriate cleaning, the connection lines 32, 33 can be cleaned together with the storage container 30.
  • an ultrasonic transducer 38 in the form of a
  • Pipe vibrator provided extending vertically upwards and a flange 39 on the bottom 40 of the storage container 30 permanently and is tightly connected to the storage container 30.
  • the ultrasonic transducer 38 is connected via a connecting line 41 to an ultrasonic generator 42, which excites the ultrasonic transducer 38 to oscillate, which consequently
  • the ultrasonic waves can serve to protect the product 26 in the
  • the ultrasound transducer 38 may be excited at regular intervals during the filling of product 26 into the storage containers 30 and / or after the refilling of product 26 into the storage container 30, so that the ultrasonic waves thus formed, product 26 dissolved gas from the product 26th expel or foam the product 26.
  • the ultrasonic transducer 38 may be made to vibrate at regular or irregular intervals to contact the inside of the
  • the impurities adhere in particular to the inside of the storage container 30 or to surfaces of internals of the storage container 30, such as agitators or the like, or form there so-called caking.
  • the storage container 30 can be rinsed with cleaning liquid.
  • ultrasonic waves can be radiated from the ultrasonic transducer 38 into the cleaning liquid contained in the storage tank 30. If necessary, this is better for cleaning the storage container 30 by means of ultrasonic waves and is alternatively or additionally mixed with special cleaning agents.
  • the storage container 30 can be filled or rinsed with sterile water as a cleaning liquid. This can be done several times in a row, if necessary with or without ultrasound exposure. After cleaning the storage container 30 under sterile conditions, it then does not need to be re-sterilized.
  • An alternative to cleaning under sterile conditions is the so-called CIP (Cleaning In Place).
  • FIG. 2 shows a storage device 31 with a storage container 30
  • the storage container 30 has a jacket portion 45 which is cylindrical is formed and at the top and at the bottom of a flange 46,47 has a bottom 40 and a lid 48 are flanged to the shell portion 45.
  • the bottom and / or the lid could be welded to the jacket section.
  • two nozzles 49, 50 are provided in the bottom 40 for flanging two end pipes 51, 52, via which, for example, product or cleaning liquid can be discharged from the storage container 30.
  • the ultrasonic transducer 38 is arranged off-center and extends substantially in the vertical direction and over most of the Height of the shell portion 45 upwards. However, a different arrangement or orientation of the ultrasonic transducer 38 would be conceivable.
  • two connecting pieces 54,55 are also provided, via which two connecting lines 56,57, one for the product and one for the cleaning liquid, are flanged.
  • the ultrasonic transducer 38 converts the excitation vibration generated by an ultrasonic generator 37 and transmitted via a cable 36. If required, it can be used to simultaneously clean the connection lines in the case of a CIP if the cleaning liquid is supplied and removed via the two connecting lines, through which the product is also supplied and removed. Then the additional nozzle 50,55 and the additional connecting lines 52,57 may be unnecessary.
  • an alternative memory device 60 is shown, which is in principle similar to the memory device 31 shown in FIG. 2, wherein if necessary, could also be dispensed with the additional nozzle 50,55 and the additional connecting lines 52,57.
  • the memory device 60 a plurality of ultrasonic transducers 61 are provided, which on the outside of the
  • Storage tank 30, in particular its jacket portion 45, are arranged.
  • the ultrasonic transducers 61 are formed as a surface oscillator and over

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist eine Speicherbehältereinrichtung (31, 60) mit wenigstens einem verschließbaren Speicherbehälter (30) zur Zwischenspeicherung eines fließfähigen Produkts (26), wobei wenigstens eine Anschlussleitung (33, 34, 56, 57) zum Zuführen von fließfähigem Produkt (26) und/oder Reinigungsflüssigkeit zum Speicherbehälter (30) und/oder eine Anschlussleitung (32, 36, 56, 57) zum Abführen von fließfähigem Produkt und/oder Reinigungsflüssigkeit aus dem Speicherbehälter (30) vorgesehen ist. Um das Handling der Speicherbehälter hinsichtlich Schaumbildung und/oder Reinigung zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Ultraschallgenerator (37) und wenigstens ein mit dem Ultraschallgenerator (37) verbundener Ultraschallwandler (38, 61) zum Abstrahlen von Ultraschallwellen in dem wenigstens teilweise mit Produkt (26) und/oder Reinigungsflüssigkeit gefüllten Speicherbehälter (30) vorgesehen ist.

Description

Speicherbehältereinrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben
Die Erfindung betrifft eine Speicherbehältereinrichtung mit wenigstens einem verschließbaren Speicherbehälter zur Zwischenspeicherung eines fließfähigen Produkts, wobei wenigstens eine Anschlussleitung zum Zuführen von fließfähigem Produkt und/oder Reinigungsflüssigkeit zum Speicherbehälter und/oder eine Anschlussleitung zum Abführen von fließfähigem Produkt und/oder
Reinigungsflüssigkeit aus dem Speicherbehälter vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Füllmaschine zum, vorzugsweise sterilen, Abfüllen von fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in Behälter, vorzugsweise Packungen, insbesondere Karton/Kunststoff- Verbundpackungen, mit einer solchen
Speicherbehältereinrichtung. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum, vorzugsweise sterilen, Befüllen von Behältern mit einem fließfähigen Produkt, insbesondere Lebensmittel, vorzugsweise mit einer Füllmaschine der genannten Art. Im Übrigen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Speicherbehälters einer Speichereinrichtung der zuvor genannten Art.
Speichereinrichtungen zum Zwischenspeichern von fließfähigen Produkten umfassend wenigstens einen Speicherbehälter sind vielfach bekannt. Oftmals handelt es sich bei den fließfähigen Produkten um Lebensmittel, so dass die
Speichereinrichtungen insbesondere in der Lebensmittelherstellung oder der
Lebensmittelverarbeitung Verwendung finden. Bei diesen Anwendungen ist es von besonderem Interesse, dass die Speicherbehälter verschließbar ausgebildet sind, da so eine ungewollte Verunreinigung der Lebensmittel verhindert werden kann. Aber auch bei anderen Anlagen kommt einer Verschließbarkeit bedarfsweise eine besondere Bedeutung zu.
Im industriellen Maßstab weisen die Speicherbehälter zudem in vielen Fällen wenigstens eine Anschlussleitung auf. Über die wenigstens eine Anschlussleitung kann das zwischenzuspeichernde Produkt in den Speicherbehälter eingeleitet und/oder aus dem Speicherbehälter abgezogen werden. Alternativ oder zusätzlich kann über die wenigstens eine oder wenigstens eine andere Anschlussleitung eine Reinigungsflüssigkeit in den Speicherbehälter geleitet und/oder aus dem
Speicherbehälter abgezogen werden.
Bei Speichereinrichtungen, insbesondere solchen für die Aufnahme von
Lebensmitteln, kann es zu einer unerwünschten Schaumbildung kommen, wenn Produkt in den wenigstens einen Speicherbehälter eingefüllt wird. Dieser Schaum kann dann in die Anschlussleitung zum Abführen des Produkts gelangen, wo er unerwünscht ist und zu Problemen beim Fördern oder Abfüllen des Produkts in einen anderen Behälter führen kann. Um eine Schaumbildung zu vermeiden wird das Produkt bedarfsweise sehr gezielt und langsam in den Speicherbehälter eingefüllt, was die für das Füllen erforderliche Zeitspanne verlängert.
Es kommt aber oft auch zu einem Anbacken von Produkt an der Innenwand des Speicherbehälters, und zwar insbesondere auf Höhe des Produktspiegels im
Speicherbehälter, also an der Oberfläche des Produkts. Diese und andere
Verunreinigungen müssen von Zeit zu Zeit entfernt werden, was entweder den Einsatz mechanischer oder chemischer, insbesondere aggressiver, Reinigungsmittel erforderlich macht oder eine nicht unerhebliche Zeit in Anspruch nimmt, in der der Speicherbehälter nicht einsatzbereit ist.
Speichereinrichtungen der genannten Art kommen typischerweise auch bei sogenannten Füllmaschinen zum Abfüllen von Produkten, insbesondere
Lebensmitteln, in eine Vielzahl von Behältern zum Einsatz. In dem wenigstens einen Speicherbehälter ist dann beispielsweise das abzufüllende Produkt
zwischengespeichert. Dabei sind gleichfalls unterschiedliche Vorrichtungen zum Füllen von oben offenen Behältern, etwa in Form von Packungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere in Form von Lebensmitteln, bekannt. Packungen können beispielsweise Kartonverbundverpackungen sein, die aus einem Packstoff in Form eines Laminats umfassend eine Kartonschicht und äußeren, insbesondere
thermoplastischen, Kunststoffschichten, etwa aus Polyethylen (PE), gebildet sind. Der Karton verleiht den Packungen eine ausreichende Stabilität, damit die Packungen einfach gehandhabt und beispielsweise gestapelt werden können. Die
Kunststoffschichten schützen den Karton vor Feuchtigkeit und erlauben ein Siegeln des Packstoffs zur Bildung einer dichten Packung. Zusätzlich können noch weitere Schichten, wie etwa eine Aluminiumschicht, vorgesehen sein, die eine Diffusion von Sauerstoff und anderen Gasen durch die Packung verhindert. Die Packungen können, vorzugsweise in einer Füllmaschine, aus einem
Packungsvorläufer gefertigt werden. Als Packungsvorläufer können beispielsweise Packstoffzuschnitte aus Packstoff verwendet werden, die bedarfsweise
vorkonfektioniert sein können, und zwar beispielsweise durch Siegeln von
Längskanten zu einem Packungsrohling in Form eines Packungsmantels.
Entsprechende Packungsmäntel werden typischerweise auf Dornen eines
sogenannten Dornrades aufgezogen, wobei der Querschnitt der Dornen dem inneren Querschnitt des Packungsmantels entspricht, der zunächst über den Dorn nach außen vorsteht. Dieser vorstehende Bereich des Packungsmantels wird erhitzt und zum Schließen des Packungsbodens gegen die Stirnseite des Dorns gefaltet und dort verpresst. Da dies für das Verfahren des Füllens von Packungen grundsätzlich keinen nennenswerten Unterschied macht, wird als Boden der Packung insbesondere der beim Füllen nach unten weisende, verschlossene und als Kopf der Packung
insbesondere der beim Füllen noch unverschlossene obere Teil der Packung angesehen. In welcher Ausrichtung die Packung jedoch nach dem Füllen und endgültigen Verschließen gehandhabt wird, wo also bei der Verpackung letztlich oben oder unten ist, ist für die von der Erfindung zu lösende Aufgabe nicht von
grundlegender Bedeutung. Mit anderen Worten macht es keinen großen Unterschied, ob die Packungen durch den noch offenen Bodenbereich oder den noch offenen Kopfbereich der Packung gefüllt wird. Zum Füllen werden die einseitig offenen Packungen in eine Sterilisationszone der Füllmaschine eingeschleust, etwa indem die Packungen nacheinander in Zellen einer Transporteinrichtung eingeführt werden. Die Packungen werden dann mit definierter Geschwindigkeit und in definiertem Abstand zueinander durch die Sterilisationszone der Füllmaschine transportiert, wo die Packungen bedarfsweise mit heißer Sterilluft vorgewärmt werden, bevor eine Sterilisiation der Packungen, beispielsweise mit Wasserstoffperoxid, und bedarfsweise eine Trocknung mit Sterilluft erfolgt. Die sterilisierten Packungen werden dann in die Füll- und Siegelzone übergeben und dort vorzugsweise mit einem fließfähigen Lebensmittel, wie beispielsweise einem Getränk befüllt. Anschließend wird die Packung noch verschlossen und über die
Transporteinrichtung aus der Füll- und Siegelzone transportiert sowie letztlich aus den Zellen der Transporteinrichtung entnommen.
In einigen Füllmaschinen werden die Packungen von der Transporteinrichtung in einer geraden Linie durch die Füllmaschine transportiert. Entsprechende
Füllmaschinen werden auch als Langläufer bezeichnet. In anderen Füllmaschinen, den sogenannten Rundläufern, beschreiben die Packungen eine mehr oder weniger bogenförmige Bewegung, die einen Kreisbogenabschnitt oder mehrere
Kreisbogenabschnitte umfassen kann.
Grundsätzlich können in Füllmaschinen aber auch andere Produkte abgefüllt und/oder in andere Behälter gefüllt werden. Bedarfsweise kann aber das Vermeiden der Bildung von Schaum im Speicherbehälter und/oder das Reinigen der
Speicherbehälter nicht zufriedenstellend gelöst sein.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die
Speichereinrichtung, die Füllmaschine und die Verfahren jeweils der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art, derart auszugestalten und
weiterzubilden, dass das Handling der Speicherbehälter hinsichtlich Schaumbildung und/oder Reinigung verbessert wird. Diese Aufgabe ist bei einer Speichereinrichtung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass wenigstens ein Ultraschallgenerator und wenigstens ein mit dem Ultraschallgenerator verbundener Ultraschallwandler zum Abstrahlen von
Ultraschallwellen in dem wenigstens teilweise mit Produkt und/oder
Reinigungsflüssigkeit gefüllten Speicherbehälter vorgesehen ist.
Ferner ist die zugrundeliegende Aufgabe bei einer Füllmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 7 dadurch gelöst, dass wenigstens eine Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist.
Ferner ist die zuvor genannte Aufgabe gemäß Anspruch 11 durch ein Verfahren zum Befüllen von Behältern mit einem fließfähigen Produkt, insbesondere Lebensmittel, vorzugsweise mit einer Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gelöst, bei dem das fließfähige Produkt in wenigstens einen Speicherbehälter einer Speichereinrichtung, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zwischengespeichert wird,
bei dem wenigstens ein mit wenigstens einem Ultraschallgenerator verbundener Ultraschallwandler Ultraschallwellen in den wenigstens teilweise mit Produkt gefüllten Speicherbehälter abstrahlt und
bei dem das Produkt durch die Ultraschallwellen wenigstens teilweise entgast und/oder wenigstens teilweise entschäumt wird.
Letztlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch gemäß Anspruch 13 durch ein Verfahren zum Reinigen eines Speicherbehälters einer Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise einer Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gelöst,
bei dem eine Reinigungsflüssigkeit in den Speicherbehälter gefüllt wird, bei dem wenigstens ein mit wenigstens einem Ultraschallgenerator verbundener Ultraschallwandler Ultraschallwellen in den wenigstens teilweise mit
Reinigungsflüssigkeit gefüllten Speicherbehälter abstrahlt, bei dem an der Innenseite des Speicherbehälters und/oder an Einbauten anhaftende Verunreinigungen durch die Ultraschallwellen wenigstens teilweise gelöst werden und
bei dem die gelösten Verunreinigungen wenigstens teilweise mit der
Reinigungsflüssigkeit aus dem wenigstens einen Speicherbehälter abgeführt werden.
Die Erfindung hat erkannt, dass durch die Integration wenigstens eines über einen Ultraschallgenerator angetriebenen Ultraschallwandlers in eine Speichereinrichtung, wobei der Ultraschallwandler Ultraschallwellen in den Speicherbehälter abstrahlt, eine Reihe von Vorteilen erzielt werden kann. So kann ein sich in dem
Speicherbehälter befindliches Produkt mittels der Ultraschallwellen entgast werden. Dadurch wird vermieden, dass sich das Gas in nachfolgenden Anlagenteilen
ansammelt bzw. sich dort vom Produkt abtrennt. Dies kann beispielsweise auch dazu dienen, Kavitation in nachfolgenden Anlagenteilen zu vermeiden. Bei dem Gas handelt es sich insbesondere aber nicht ausschließlich um von dem Produkt aufgenommene Luft.
Auch wird im Falle eines Abfüllens des Produkts in eine Vielzahl von Behältern kein oder wenigstens weniger Gas mit dem Produkt in die Behälter abgefüllt. Das Abfüllen kann somit entsprechend genau erfolgen. Zudem wird eine verfahrensmäßige
Vereinfachung für den Betrieb der entsprechenden Anlage erreicht, zumal die
Ultraschallbehandlung des Produkts bedarfsweise während des
bestimmungsgemäßen Betriebs erfolgen kann. Dies gilt, obwohl eigentlich ein höherer Aufwand zu erwarten wäre, da nicht nur apparatetechnischer Aufwand, sondern auch Verfahrensaufwand für den Betrieb des Ultraschallwandlers in Kauf genommen werden muss.
Alternativ oder zusätzlich kann auch durch das Produkt im wenigstens einen
Speicherbehälter, etwa beim Einfüllen des Produkts in den Speicherbehälter, gebildeter Schaum zerstört werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Schaum nicht mit dem Produkt in nachfolgende Anlagenteile gelangt, wo der Schaum die Förderung des Produkts behindern könnte. Insbesondere kann aber erreicht werden, dass das Produkt genau und ohne Schaumanteile in eine Vielzahl von Behältern abgefüllt werden kann. Auch durch das Entschäumen des Produkts im wenigstens einen Speicherbehälter wird eine verfahrensmäßige Vereinfachung des
Produkthandlings bezogen auf das Gesamtverfahren erreicht, obwohl hierfür anderweitiger Mehraufwand in Kauf genommen werden muss, nämlich in Bezug auf den apparativen Aufwand und den Aufwand zum Betrieb des Ultraschallwandlers. Die Erfindung kann auch hinsichtlich der Reinigung des wenigstens einen
Speicherbehälters und/oder der im Speicherbehälter verbauten Einbauten vorteilhaft eingesetzt werden. Es können durch die in den Speicherbehälter abgestrahlten Ultraschallwellen Verunreinigungen vom Speicherbehälter entfernt werden. Bei den Verunreinigungen handelt es sich insbesondere um Ablagerungen des Produkts, die an der Innenwand des wenigstens einen Speicherbehälters und/oder der Oberfläche der Einbauten anhaften können. Beispielsweise können dies getrocknete Reste bzw. Ränder des Produkts sein, was insbesondere für Produkte in Form von Lebensmitteln in Frage kommt. Dabei kann die Reinigung durchgeführt werden, während das Produkt im Speicherbehälter vorgesehen ist. Dann wird bedarfsweise die
Reinigungsflüssigkeit durch das Produkt gebildet. Der Flüssigkeitsspielgel sollte dabei jedoch, wie auch bei Verwendung einer separaten Reinigungsflüssigkeit, bis über den Ort der zu entfernenden Verschmutzung oder Ablagerung angeordnet sein. Die Verwendung des Produkts als Reinigungsflüssigkeit kann sich beispielsweise dann anbieten, wenn der wenigstens eine Speicherbehälter nach dem Reinigen weiter mit demselben Produkt betrieben werden soll.
Wenn nach der Reinigung jedoch ein anderes Produkt in den wenigstens einen Speicherbehälter eingefüllt werden soll, also etwa im Wege eines Produktwechsels, kann es sich auch anbieten, eine Reinigungsflüssigkeit zum Spülen des wenigstens einen Speicherbehälters in den Speicherbehälter zu füllen und dann Ultraschallwellen in die Reinigungsflüssigkeit abzustrahlen. Besonders einfach und kostengünstig ist dabei die Verwendung von Wasser als Reinigungsflüssigkeit. Alternativ kann als Reinigungsflüssigkeit aber auch das neue Produkt verwendet werden, das nach dem Produktwechsel gehandhabt werden soll. So können die Verunreinigungen von dem vorhergehend verwendeten Produkt stammen bzw. von dem vorhergehenden
Produkt gebildet sein, während als Reinigungsmittel das nachfolgende Produkt verwendet wird. Ein Spülschritt, mit einem weiteren Medium wird so vermieden. Allerdings muss dann ein Teil des mit Verunreinigungen angereicherten neuen Produkts verworfen werden, was aus Kostengesichtspunkten bedarfsweise zu verhindern ist. Durch die Wahl der Reinigungsflüssigkeit, wobei natürlich auch berücksichtigt werden muss, welche Reinigungsflüssigkeit wie gut für die
Reinigungsaufgabe geeignet ist, wird also grundsätzlich je nach den verwendeten Produkten eine hohe Flexibilität für die Verfahrensführung bereitgestellt.
Der Reinigungsflüssigkeit können noch Reinigungsmittel, wie etwa Tenside, oberflächenaktive Substanzen oder bestimmte Lösungsmittel zugesetzt werden. Somit kann das Spülen des Speicherbehälters mit einer gründlichen inneren Reinigung desselben einhergehen, was Zeit und Kosten spart. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass das Innere des Speicherbehälters während der Verarbeitung des Produkts steril gehalten wird. Dann kann beispielsweise mit steriler Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, bedarfsweise ohne Tenside, oberflächenaktive Substanzen oder spezielle Lösungsmittel, gefüllt werden. Die Reinigung erfolgt dann ebenfalls unter einer sterilen Atmosphäre, so dass nach Entfernen der Verunreinigungen mit der Reinigungsflüssigkeit und bedarfsweise mehrfachem Spülen, sofort wieder steriles Produkt zum Weiterbetrieb der Anlage in den Speicherbehälter eingefüllt werden kann, ohne dass zwischendurch eine erneute Sterilisation des Inneren des
Speicherbehälters durchgeführt werden muss. Alternativ oder zusätzlich können auch in diesem Fall der Reinigungsflüssigkeit noch Zusätze, wie Tenside, oberflächenaktive Substanzen oder spezielle Lösungsmittel, zugefügt werden. Wenn es sich zudem um Produkte in Form von Lebensmitteln handelt, kann dann ein gründliches Ausspülen des wenigstens einen Speicherbehälters nach der Reinigung desselben erforderlich sein. Bedarfsweise ist dies nicht sinnvoll im sterilen Betrieb des Speicherbehälters möglich, so dass es bedarfsweise bevorzugt ist, auf zusätzliche Reinigungsmittel zu verzichten, um eine durchgehende Sterilität des wenigstens einen Speicherbehälters aufrechtzuerhalten. Unter Ultraschallwellen versteht man ganz allgemein Schallwellen im
Frequenzbereich ab 20 kHz bis zu 1 GHz, also oberhalb des Hörbereichs des
Menschen. Ultraschallwellen können wesentlich energiereicher als hörbare
Schallwellen erzeugt werden, vorliegend insbesondere mit Leistungen über 1 W/cm2 und Frequenzen typischerweise unter 100 kHz. Wie bei anderen Wellen treten auch Effekte der Brechung, Beugung und Interferenz auf. Flüssigkeiten werden durch Kohäsionskräfte zusammengehalten, die zwischen den einzelnen Atomen und
Molekülen innerhalb eines Stoffs wirken. Angeregt durch die Schallwellen ergeben sich in der Flüssigkeit fortlaufende Dichte- bzw. Druckänderungen. In der Sogphase der Schwingung herrscht ein relativer Unterdruck, sodass sich in der Flüssigkeit ein blasenartiger Hohlraum ausbildet, der durch verdampfende Flüssigkeit gefüllt wird. In der Kompressionsphase kondensiert der Flüssigkeitsdampf wieder teilweise. So entsteht eine oszillierende Dampfblase oder Kavitationsblase, die über mehrere Zyklen an Größe zunimmt, bis sie kollabiert. Das Kollabieren erfolgt sehr schnell, wobei die in der Kavitationsblase gespeicherte Energie spontan freigesetzt wird. Dabei entstehen Schockwellen, starke Turbulenzen und Strömungen, die mehrere
Größenordnungen stärker sein können als sie vom primären Ultraschallfeld ausgelöst werden.
Die Kavitationsblasen entstehen an Phasengrenzflächen, z.B. zwischen Flüssigkeit und Speicherbehälter, und kollabieren dort wieder. Kollabiert eine Kavitationsblase an einer Phasengrenze, entsteht dabei ein gerichteter Flüssigkeitseinstrom, der mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die innere Oberfläche des Speicherbehälters prallt.
Außerdem treten lokal Druckspitzen bis 1000 bar und Temperaturen bis 5500° C auf.
Dadurch werden Schmutzpartikel, Verschmutzungen, Anhaftungen etc. von der inneren Objektoberfläche des Speicherbehälters und/oder der Einbauten gelöst, insbesondere abgesprengt. Zudem wird Gas aus der Flüssigkeit ausgetrieben und zerbersten Schaumblasen der Flüssigkeit.
Die Kavitationseffektivität ist abhängig von Parametern wie dem Druck, der
Temperatur, der Viskosität der Flüssigkeit, der Ultraschallleistung sowie der
Ultraschallfrequenz. Bei niedrigen Frequenzen entstehen große Kavitationsblasen, deren Implosion Schockwellen mit hoher Kraft auslöst. Bei hohen Frequenzen hingegen ist der Radius der Kavitationsblasen kleiner und die freigesetzte Energie beim Kollabieren geringer. Um Kavitationsschäden an der inneren Oberfläche des wenigstens einen Speicherbehälters und/oder der Einbauten zu vermeiden, sollte die Frequenz bedarfsweise nicht zu niedrig sein.
Erzeugt wird der Ultraschall von einem Ultraschallwandler, angesteuert von einem Generator, der die Ausgangsspannung in die entsprechende Ultraschallfrequenz und Ausgangsspannung wandelt. Ein Ultraschallwandler enthält typischerweise je nach Leistung eine unterschiedliche Anzahl parallel geschaltete Wandlerelemente, um elektrische Schwingungen über piezokeramische Scheiben in mechanische
Schwingungen umzusetzen. Der Reinigungsflüssigkeit können bedarfsweise spezielle oberflächenaktive
Substanzen zugesetzt werden. Bei der industriellen Teilereinigung werden daher spezielle Ultraschallbäder konzipiert und diese mit ganz speziellen Medien unter ganz bestimmten Betriebsbedingungen für die Reinigung vorbestimmter Teile betrieben. Dazu werden die verschmutzten Teile aus anderen Prozessen entnommen und dem speziellen Reinigungsbad zugeführt. Weder dies noch die Ausbildung eines
Ultraschallbads ist erfindungsgemäß vorgesehen. Es ist dagegen die Integration von Ultraschallwandlern in bestehende Speichersysteme vorgesehen.
Die Speicherbehälter sind dabei anders als die Ultraschallbäder verschließbar, da sonst eine einfache mechanische Reinigung von außen möglich wäre. Zudem weist der Speicherbehälter wenigstens eine Anschlussleitung auf. Das bedeutet insbesondere, dass die Speichereinrichtungen in größere Anlagen eingebunden sein können.
Jedenfalls handelt es sich aber nicht um völlig separate und autarke Behälter, wie dies etwa bei Reinigungsbehältern der Fall ist. Besonders bevorzugt ist es für das Handling des Produkts, wenn eine Anschlussleitung zum Zuführen und eine Anschlussleitung zum Abführen von Produkt in den wenigstens einen Speicherbehälter bzw. aus dem wenigstens einen Speicherbehälter vorgesehen sind. Diese Anschlussleitungen können gleichzeitig zum Zuführen und/oder Abführen von Reinigungsflüssigkeit in den wenigstens einen Speicherbehälter bzw. aus dem wenigstens einen
Speicherbehälter genutzt werden. Beispielsweise kann in die Anschlussleitung zum Zuführen des Produkts eine Anschlussleitung zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit münden. Dann kann mit der Reinigungsflüssigkeit auch die Anschlussleitung für das Produkt wenigstens teilweise gespült werden.
Um die Reinigungsflüssigkeit separat zuführen bzw. abführen zu können, kann der Speicherbehälter jedoch bedarfsweise auch separate Anschlussleitungen aufweisen. Insbesondere kann es sich anbieten, wenn eine Anschlussleitung für das Abführen der Verunreinigungen aufweisenden Reinigungsflüssigkeit vorgesehen ist. Dann gelangen die Verunreinigungen nicht in die Anschlussleitung zum Abführen des Produkts, wo sie sich evtl. erneut ablagern könnten. Die genaue Ausgestaltung des wenigstens einen Speicherbehälters kann unter Berücksichtigung der vorstehenden Überlegungen und vor dem Hintergrund des wenigstens einen verwendeten Produkts und/oder
Reinigungsmittels getroffen werden, um eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Speichereinrichtung bereitzustellen. Nachfolgend werden der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen die Speichereinrichtung, die Füllmaschine und die Verfahren zum Abfüllen und Reinigen gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen den einzelnen Vorrichtungen und Verfahren zu unterscheiden. Für den Fachmann ergeben sich die jeweils für die Vorrichtungen und Verfahren bevorzugten Merkmale jedoch ohne Weiteres anhand des Kontextes. Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Speichereinrichtung ist der
Ultraschallwandler wenigstens teilweise in dem Speicherbehälter angeordnet. Somit muss die Ultraschallenergie nicht über die Wand des wenigstens einen
Speicherbehälters eingekoppelt werden, was zu Verlusten führen kann, insbesondere für den Fall, dass der wenigstens eine Speicherbehälter eine verhältnismäßig große Wandstärke aufweist. Allerdings wird der Ultraschallwandler so vom Produkt und/oder der Reinigungsflüssigkeit ferngehalten. Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Ultraschallwellen im Speicherbehälter bereitstellen zu können, kann der Ultraschallwandler als Flächenschwinger ausgebildet sein. Bei Flächenschwingern wird die Ultraschallenergie über eine große, plane Oberfläche
abgegeben. Es entsteht eine zielgerichtete Abstrahlung mit einem homogenen Schallfeld. Um den konstruktiven und apparativen Aufwand weiter zu verringern, bietet sich alternativ die Verwendung wenigstens eines rohrförmigen oder eines stabförmigen Ultraschallwandlers an. Diese werden auch als Rohrschwinger bezeichnet und erzeugen eine longitudinale Schwingung, die dann über den massiven Stab, bzw. über das massive Rohr, in Form einer transversalen Komponente 360° radial abgestrahlt wird. Es erfolgt also eine Schwingungsumlenkung mit Verlusten, wobei über die Länge des Rohrs eine teilweise ungleichmäßige Abstrahlung erfolgt, die zu lokalen Totstellen, ohne ausgeprägte Ultraschallwellen, führen kann.
Demgegenüber sind jedoch der Platzbedarf und der Installationsaufwand für den Einbau von Rohrschwingern gering. Um Totstellen zu vermeiden, kann es
zweckmäßig sein, auch bei größeren Speicherbehältern nur einen oder möglichst wenig Rohrschwinger vorzusehen. Bedarfsweise kann die Leistung erhöht werden, anstatt weitere Rohrschwinger im Speicherbehälter zu installieren.
Damit der wenigstens eine Speicherbehälter zuverlässig, insbesondere hermetisch, gegenüber der Umgebung verschlossen werden kann, ist es zweckmäßig, wenn der Rohrschwinger, über eine Flanschverbindung mit dem wenigstens einen
Speicherbehälter verbunden ist. Diese Flanschverbindung kann aseptisch ausgebildet werden. So wird durch die verwendeten Dichtungsmaterialien und die Dichtheit der Flanschverbindung als solche ein Eintrag von Bakterien und Keimen in den wenigstens einen Speicherbehälter verhindert. Das Produkt im Speicherbehälter kann so auch über einen längeren Zeitraum steril gehalten werden.
Um eine möglichst gleichförmige und effektive Ausbreitung der Ultraschallwellen im wenigstens einen Speicherbehälter zu erreichen, kann alternativ oder zusätzlich der Rohrschwinger wenigstens im Wesentlichen vertikal im wenigstens einen
Speicherbehälter ausgerichtet werden. Eine leicht von der vertikalen abweichende Neigung des Rohrschwingers wird dabei aber in der Regel zu tolerieren sein. Die Schallwellen breiten sich dann wenigstens im Wesentlichen in horizontaler Richtung aus und erreichen damit vorzugsweise die gesamte innere Oberfläche der
Speicherbehälter, sofern diese keine nennenswerte Hinterschnitte oder Einbauten aufweisen. Je nach der Beschaffenheit des wenigstens einen Speicherbehälters kann es sich anbieten, wenn alternativ oder zusätzlich ein wenigstens im Wesentlichen horizontal und/oder schräg ausgerichteter Rohrschwinger im wenigstens einen Speicherbehälter vorgesehen ist. So können beispielsweise unterschiedliche
Ausbreitungsrichtungen der Schallwellen bereitgestellt werden. Bedarfsweise kann alternativ oder zusätzlich sichergestellt werden, dass die Ultraschallwellen die zu reinigenden Bereiche des wenigstens einen Speicherbehälters auch erreichen. Der wenigstens eine Rohrschwinger kann daher ohne Weiteres auch außermittig angeordnet sein, etwa damit eine Anschlussleitung zentral angeordnet werden kann. Die vorgenannten bevorzugten Arten der Ausrichtung und Anordnung des
Rohrschwingers gelten grundsätzlich auch für den Einsatz von wenigstens einem Flächenschwinger. Platzsparender und einfacher in der Handhabung werden jedoch in vielen Fällen Rohrschwinger sein.
Bevorzugte Ergebnisse hinsichtlich der Reinigung des wenigstens einen
Speicherbehälters und/oder hinsichtlich der Zerstörung von Schaum des wenigstens einen Produkts werden grundsätzlich erhalten, wenn der Ultraschallwandler
Ultraschallwellen einer Frequenz zwischen 20 kHz und 500 kHz abstrahlt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei niedrigeren Frequenzen grundsätzlich größere
Kavitationsblasen gebildet werden, die beim Implodieren somit eine größere Energie freisetzen. Um Schaum zu zerstören, der von dem Produkt im wenigstens einen Speicherbehälter gebildet worden ist, bedarf es grundsätzlich geringerer Energien als zum Reinigen des Speicherbehälters. Außerdem sollte der wenigstens eine
Speicherbehälter durch den Reinigungsvorgang nicht beschädigt werden. Um auch an unebenen oder zerklüfteten Oberflächen eine gleichmäßige Bildung von
Kavitationsblasen zu erreichen, bieten sich höhere Frequenzen an, die insgesamt zur Bildung von kleineren Kavitationsblasen führen. Mithin können je nach
Anwendungsfall unterschiedliche Frequenzen bevorzugt sein. Grundsätzlich hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Frequenz zwischen 20 kHz und 250 kHz, insbesondere zwischen 20 kHz und 100 kHz, zwischen 20 kHz und 50 kHz, zwischen 20 kHz und 30 kHz oder zwischen 40kHz und 80 kHz, beträgt.
Um den wenigstens einen Speicherbehälter beispielsweise mit Produkten in Form von Lebensmitteln betreiben und/oder in geeigneter Weise reinigen zu können, bieten sich insbesondere Speicherbehälter aus Metall, vorzugsweise Stahl, an. Weiter bevorzugt ist die Verwendung von Edelstahl, um eine Korrosion des
Speicherbehälters zu vermeiden, welche sowohl das Handling des Produkts als auch das Reinigen des Speicherbehälters beeinträchtigen kann. Auch können
Verunreinigungen von Lebensmitteln durch das Material des wenigstens einen
Speicherbehälters vermieden werden. Dabei werden als Edelstähle insbesondere solche nach der Europäischen Norm EN 10020, beispielsweise in der Fassung von Juli 2007, angesehen. Die hinsichtlich des Speicherbehälters bevorzugten Materialien sind aus denselben Gründen bedarfsweise auch hinsichtlich etwaiger Einbauten und/oder des wenigstens einen Ultraschallwandlers bevorzugt.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der Füllmaschine ist der wenigstens eine Speicherbehälter der wenigstens einen Speichereinrichtung zur Zwischenspeicherung des durch die Füllmaschinen in die Behälter abzufüllenden Produkts vorgesehen. Dies bietet sich an, da in derartigen Speicherbehältern eine erhöhte Gefahr einer Schaumbildung besteht, wobei der Schaum gleichzeitig in hohem Maße unerwünscht ist. Der Schaum kann das Abfüllen des Produkts durch die Füllmaschine nämlich erheblich beeinträchtigen. Insbesondere kann es dazu kommen, dass die gewünschte Füllmenge der Behälter unterschritten wird oder Schaum beim Befüllen aus einem Behälter austritt. Dabei bietet es sich alternativ oder zusätzlich an, wenn der wenigstens eine Speicherbehälter über wenigstens eine Anschlussleitung in Form einer Füllleitung mit wenigstens einer Fülleinrichtung zum Befüllen der
Behälter mit dem Produkt verbunden ist. Die Anschlussleitung des wenigstens einen Speicherbehälters ist dabei der Einfachheit halber mit einem Füllauslauf verbunden. Bei Füllmaschinen sind Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen unerwünscht.
Außerdem ist die Zeit für einen Reinigungszyklus zum Reinigen der
Speichereinrichtung begrenzt.
Hinsichtlich der Füllmaschine ist es ebenfalls bevorzugt, wenn wenigstens eine Aseptikammer, insbesondere umfassend eine Sterilisationszone und/oder eine Füll- und Siegelzone, zur aseptischen Abfüllung des Produkts in die Behälter vorgesehen ist. Dann kann das Produkt in sterilisierte Behälter und/oder unter sterilen bzw.
aseptischen Bedingungen abgefüllt werden. In diesen Fällen kommen die Vorteile des wenigstens einen Ultraschallwandlers besonders zum Tragen. Entsprechende
Füllmaschinen bzw. Speichereinrichtungen müssen regelmäßig und sehr gründlich gereinigt werden, um die Qualität des abgefüllten Produkts nicht zu beeinträchtigen. Außerdem sollte ein Überschäumen beim Abfüllen des Produkts in die Behälter verhindert werden, da dies zu einer Verschmutzung der Füllmaschine führt, welche das sterile Abfüllen des Produkts über kurz oder lang beeinträchtigen kann.
Um die Behälter definiert durch die Füllmaschine zu transportieren, kann die
Füllmaschine wenigstens eine, vorzugsweise Zellen zur Aufnahme einzelner Behälter aufweisende, Transporteinrichtung aufweisen. Der Einfachheit halber kann die Transporteinrichtung als Transportkette ausgebildet sein, über die ein zuverlässiger Transport der Behälter durch die Füllmaschine sichergestellt werden kann. Dabei kann die Transporteinrichtung weiter vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie dem Transport von mehreren Behältern hintereinander durch die Aseptikkammer, die Sterilisationszone und/oder die Füll- und Siegelzone der Füllmaschine dienen kann. Bei den Behältern handelt es sich insbesondere um Packungen aus Packstoffen in Form von Packstoffbahnen oder Packstoffzuschnitten. Die Packstoffe können beispielsweise Kartonverbundpackstoffe sein, womit sich Packungen in Form von Kartonverpackungen ergeben, die aus einem Packstoff in Form eines Laminats umfassend eine Kartonschicht und äußeren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoffschichten, etwa aus Polyethylen (PE), gebildet sind. Der Karton verleiht den Packungen eine ausreichende Stabilität, damit die Packungen einfach gehandhabt und beispielsweise gestapelt werden können. Die Kunststoffschichten schützen den Karton vor Feuchtigkeit und erlauben ein Siegeln des Packstoffs zur Bildung einer dichten Packung. Zusätzlich können noch weitere Schichten, wie etwa eine
Aluminiumschicht, vorgesehen sein, die eine Diffusion von Sauerstoff und anderen Gasen durch die Packung verhindert. Weitere diffusionshindernde Schichten und/oder Aufdrucke sind denkbar.
Zum Zerstören von einem Schaumanteil des Produkts und/oder zum Entgasen des Produkts bietet es sich verfahrenstechnisch an, wenn der Ultraschallwandler in regelmäßigen Abständen und/oder nach wenigstens einem, insbesondere wenigstens im Wesentlichen jedem, Füllvorgang zum Füllen oder Nachfüllen des wenigstens einen Speicherbehälters mit Produkt Ultraschallwellen in das Produkt im
Speicherbehälter abstrahlt. So kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass im Produkt gelöstes Gas und/oder vom Produkt gebildeter Schaum zu keinen oder wenigstens tolerierbaren Problemen beim Betrieb der Speichereinrichtung, insbesondere als Teil einer größeren Anlage, wie etwa einer Füllmaschine, führt. Das zuvor beschriebene Abstrahlen von Ultraschallwellen mittels des Ultraschallwandlers in den Speicherbehälter kann zudem auch zum Reinigen des desselben vorteilhaft sein. Zum Reinigen des wenigstens einen Speicherbehälters werden jedoch überwiegend während des Reinigens Ultraschallwellen über den Ultraschallwandler in den wenigstens einen Speicherbehälter abgestrahlt. Zum Zwecke einer vorteilhaften Reinigung des wenigstens einen Speicherbehälters kann es sich bei der Reinigungsflüssigkeit je nach Anwendungsfall um ein
abzufüllendes Produkt, eine sterile Reinigungsflüssigkeit, insbesondere steriles Wasser, und/oder eine mit einem Reinigungsmittel versetzte Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser handeln. Wenn als Reinigungsflüssigkeit ein Produkt verwendet wird, kann ein zusätzlicher Spülvorgang zum Austrag einer separaten
Reinigungsflüssigkeit eingespart werden. Bedarfsweise können dann jedoch nicht die Reinigungsleistungen erreicht werden, die mit einer Reinigungsflüssigkeit mit speziellen zur Reinging geeigneten Eigenschaften erreicht werden könnten. Wenn die Reinigung im Zuge eines Produktwechsels erfolgen soll, kann bedarfsweise das vorhergehende Produkt oder das nachfolgende Produkt als Reinigungsflüssigkeit verwendet werden. Die Wahl des Produkts kann dabei von den Produktkosten, der Eignung für die Reinigung des wenigstens einen Speicherbehälters und/oder von der Eignung zum Spülen des wenigstens einen Speicherbehälters abhängig gemacht werden.
Das Reinigen des wenigstens einen Speicherbehälters kann beschleunigt werden, wenn der wenigstens eine Speicherbehälter an Ort und Stelle gereinigt wird. Der wenigstens eine Speicherbehälter wird also nicht ausgebaut und einer separaten Reinigung zugeführt. Die Reinigung erfolgt vielmehr bevorzugt im verbauten Zustand. Es kommt beispielsweise auch eine als CIP (Cleaning In Place) bezeichnete Reinigung in Frage. Diese ist insbesondere bei der Reinigung von Füllmaschinen verbreitet und kann daher problemlos in den Betrieb entsprechender Anlagen integriert werden. Die CIP dient kurz gefasst zur Reinigung von Leitungs- und/oder Behältersystemen beispielsweise von Füllmaschinen für Lebensmittel, wobei von einer CIP-Anlage bedarfsweise unterschiedliche Reinigungsflüssigkeiten bereitgestellt, insbesondere angemischt, temperiert und bevorratet, werden können, um dann bei einer
Reinigungsanforderung die angeforderte Reinigungsflüssigkeit über eine Pumpe und ein Rohrleitungssystem zur zu reinigenden Anlage zu leiten. Die CIP-Anlage kann also mit mehreren Sammelbehältern für unterschiedliche Reinigungsflüssigkeiten ausgestattet sein. Die Reinigungsflüssigkeiten, meist Lauge- und/ oder Säurelösungen, gelangen typischerweise über Leitungen zurück zur CIP-Anlage, um dort aufbereitet bzw. von dort wiederverwendet zu werden. Beispielhaft sind eine CIP-Anlage und ein CIP-Verfahren in der Patentanmeldung DE 10 2007 022 798 AI beschrieben, deren Inhalt, soweit dies zum besseren Verständnis des Cleaning in Place erforderlich ist, durch vollumfängliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Um den wenigstens einen Ultraschallwandler zu schonen und andererseits eine gute Reinigungsleistung zu erreichen, kann die Reinigungsflüssigkeit während des
Abstrahlens von Ultraschallwellen in den Speicherbehälter wenigstens zeitweise eine Temperatur zwischen 20°C und 70°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 50°C, aufweisen. Bei höheren Temperaturen kann es evtl. zu einer Beschädigung des Ultraschallwandlers im Betrieb kommen. Dennoch kann die Reinigungsflüssigkeit zur Verbesserung der Reinigungsleistung und, insbesondere, zum Zwecke einer
Sterilisation des wenigstens einen Speicherbehälters vor und/oder nach dem
Abstrahlen von Ultraschallwellen in den Speicherbehälter mittels dem wenigstens einen Ultraschallwandlers eine deutlich höhere Temperatur, insbesondere zwischen 100°C und 135°, insbesondere zwischen 115°C und 130°C aufweisen. Beispielsweise kann der Speicherbehälter zunächst mit einer heißen Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt und/oder gespült werden. Nach dem Abkühlen der
Reinigungsflüssigkeit auf eine Temperatur von beispielsweise unter 70°C oder unter 50°C können dann Ultraschallwellen in die Reinigungsflüssigkeit abgestrahlt werden, um die Reinigungsleistung des Reinigungsschritts insgesamt zu verbessern. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Füllmaschine zum Befüllen von Behältern in
Form von Packungen in einer schematischen Darstellung, Fig. 2 eine erste erfindungsgemäße Speichereinrichtung in einer schematischen Seitenansicht und
Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Speichereinrichtung in einer
schematischen Seitenansicht.
In der Fig. 1 ist eine Füllmaschine 1 zum Befüllen von Behältern 2 in Form von
Packungen, vorzugsweise Kartonverbundpackungen, insbesondere mit fließfähigen Lebensmitteln, umfassend eine Vorrichtung 3 zum Formen der Behälter 2 dargestellt. Alternativ könnten diese oder andere Behälter jedoch auch anderweitig hergestellt und der Füllmaschine 1 zugeführt werden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Füllmaschine 1 weist eine Reihe von parallelen Bearbeitungslinien auf, von denen in der Fig. 1 lediglich eine Bearbeitungslinie dargestellt ist. Jeder Bearbeitungslinie ist ein Bündel 4 von Packungsrohlingen 5 in Form von Packstoffzuschnitten zugeordnet, deren Längsränder aneinander gesiegelt sind und so Packungsmäntel 6 bilden, die zusammengefaltet vorgehalten werden. Durch eine Zuführeinrichtung 7 werden die Packungsmäntel 6 aufgefaltet, wobei bedarfsweise noch eine Applikationseinrichtung, zum Applizieren von nicht dargestellten Ausgießelementen an die Packungsmäntel 6 vorgesehen sein kann.
Die Vorrichtung 3 zum Formen der Behälter 2 weist ein Dornrad 8 auf, das im dargestellten und insoweit bevorzugten Fall sechs Dorne 9 umfasst und sich zyklisch, also schrittweise, gegen den Uhrzeigersinn dreht. In der ersten Dornradstellung I wird ein Packungsrohling 5 in Form eines Packungsmantels 6 auf den Dorn 9 geschoben. Anschließend wird das Dornrad 8 in die nächste Dornradstellung II weitergedreht, in der der gegenüber dem Dorn 9 vorstehende Endbereich 10 des Packungsmantels 6 über eine Heizeinheit 11 mit Heißluft erwärmt wird. In der nächsten Dornradstellung III wird der erwärmte Endbereich 10 des Packungsmantels 6 durch eine Presse 12 vorgefaltet und in der nachfolgenden Dornradstellung IV in der gefalteten Position durch eine nicht näher bezeichnete Siegeleinrichtung dicht verschlossen,
insbesondere zu einem Boden gesiegelt. Es wird auf diese Weise ein einseitig verschlossener Behälter erhalten, der in der nachfolgenden Dornradstellung V vom Dorn 9 entnommen und an eine Zelle 13 einer im Kreis geführten endlosen
Transporteinrichtung 14 übergeben wird. In der nächsten Dornradstellung VI ist dem Dorn 9 kein Arbeitsschritt zugeordnet. Die Anzahl von Dornradstellungen bzw.
Dornen und die dort vorgesehenen Bearbeitungsschritte können bedarfsweise von der Darstellung gemäß Fig. 1 und der zugehörigen Beschreibung abweichen.
Der Behälter2 wird mit dem offenen Ende nach oben weisend in einer zugehörigen Zelle 13 der Transporteinrichtung 14 in Form einer Transportkette durch die
Füllmaschine 2 transportiert. Bedarfsweise könnten auch die Behälter 2 durch den nach oben weisenden Bodenbereich gefüllt werden, wenn der nach unten weisende Kopfbereich dafür geschlossen ist. Der Behälter 2 gelangt in eine Aseptikkammer 15, die eine Sterilisationszone 16 und eine Füll- und Siegelzone 17 umfasst, durch die die Behälter 2 in der durch die Pfeile symbolisierten Transportrichtung von links nach rechts transportiert werden. Der Transport der Behälter 2 muss nicht geradlinig erfolgen, sondern kann auch in wenigstens einem Bogen oder gar im Kreis erfolgen.
Der Aseptikkammer 15 wird Sterilluft über entsprechende Sterilluftanschlüsse 20 zugeführt. Die Behälter 2 werden durch eine Vorwärmeinrichtung 21 nacheinander durch Anblasen mit heißer Sterilluft vorgewärmt. Anschließend werden die Behälter 2 mittels einer Sterilisiereinrichtung 22, vorzugsweise mittels Wasserstoffperoxid, sterilisiert, woraufhin die Behälter 2 durch Beaufschlagen mit Sterilluft über eine Trocknungseinrichtung 23 getrocknet und nach dem Übergang von der
Sterilisationszone 16 in die Füll- und Siegelzone 17 in eine Füllposition 24 unterhalb eines Füllauslaufs 25 gebracht werden. Dort werden die Behälter 2 in Form von Packungen nacheinander mit einem Produkt 26, insbesondere in Form eines
Lebensmittels, gefüllt. Die gefüllten Behälter 2 werden sodann mit einer
Verschließeinrichtung 27 durch Falten und Siegeln eines oberen Bereichs
verschlossen. Die Behälter 2 werden anschließend aus den Zellen 13 der
Transporteinrichtung 14 entnommen. Die nun leeren Zellen 13 werden mit der Transporteinrichtung 14 weiter in Richtung des Dornrads 8 bewegt, um dort weitere Packungen 2 aufzunehmen.
Das Produkt 26 wird dem Füllauslass 25 über einen Speicherbehälter 30 einer
Speichereinrichtung 31 zugeführt, in dem das Produkt 26 vor dem Abfüllen in die Behälter 2 zwischengespeichert wird. Dabei ist der Füllauslass 25 mit einer
Anschlussleitung 32 in Form einer Füllleitung zum Abführen des abzufüllenden Produkts 26 aus dem Speicherbehälter 30 verbunden. Der Speicherbehälter 30 weist zudem eine Anschlussleitung 33 zum Zuführen von Produkt 26 in den
Speicherbehälter 30 und eine Anschlussleitung 34 zum Zuführen einer
Reinigungsflüssigkeit auf, in der eine Pumpe 35 zum Fördern der
Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist. Mit der Reinigungsflüssigkeit kann der
Speicherbehälter 30 gespült werden. Damit die Reinigungsflüssigkeit oder
Verunreinigungen nicht in die Füllleitung 32 für das Produkt gelangt, ist eine weitere Anschlussleitung 36 zum Abführen von Reinigungsflüssigkeit aus dem
Speicherbehälter in einen Auffangbehälter 37 vorgesehen. Jede der
Anschlussleitungen 32,33,34,36 kann bedarfsweise mit einem Absperrorgan, etwa in Form eines Ventils, und/oder mit einer Pumpe 35 versehen sein. Bei einem alternativen und ebenfalls bevorzugten Speicherbehälter sind lediglich zwei Anschlussleitungen 32,33, d.h. nur ein Zulauf und nur ein Ablauf, vorgesehen. Dann kann konstruktiv und verfahrensmäßig die Reinigungsflüssigkeit über die
Anschlussleitung 33 zugeführt werden, über die auch das Produkt 26 zugeführt wird. Zudem kann die Reinigungsflüssigkeit über die Anschlussleitung 32 abgeführt werden, über die auch das Produkt abgeführt bzw. abgefüllt wird. Dies hat den Vorteil, dass bei der entsprechenden Reinigung die Anschlussleitungen 32,33 zusammen mit dem Speicherbehälter 30 gereinigt werden können.
In dem Speicherbehälter 30 ist ein Ultraschallwandler 38 in Form eines
Rohrschwingers vorgesehen, der sich in vertikaler Richtung nach oben erstreckt und über eine Flanschverbindung 39 am Boden 40 des Speicherbehälters 30 dauerhaft und dicht mit dem Speicherbehälter 30 verbunden ist. Der Ultraschallwandler 38 ist über eine Verbindungsleitung 41 mit einem Ultraschallgenerator 42 verbunden, der den Ultraschallwandler 38 zu Schwingungen anregt, welche infolgedessen
Schallwellen im Frequenzbereich des Ultraschalls in den Speicherbehälter 30 abstrahlt. Die Ultraschallwellen können dazu dienen, das Produkt 26 im
Speicherbehälter 30 zu entgasen, von dem Produkt etwaig gebildeten Schaum zu zerstören und/oder Verunreinigungen von der Innenseite des Speicherbehälters 30 oder von nicht dargestellten Einbauten zu entfernen. Dementsprechend kann der Ultraschallwandler 38 in regelmäßigen Abständen während des Abfüllens von Produkt 26 in die Speicherbehälter 30 und/oder nach dem Nachfüllen von Produkt 26 in den Speicherbehälter 30 angeregt werden, so dass die so gebildeten Ultraschallwellen, im Produkt 26 gelöstes Gas aus dem Produkt 26 austreiben oder Schaumblasen des Produkts 26 zum Platzen bringen. Alternativ oder zusätzlich kann der Ultraschallwandler 38 in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen zum Schwingen angeregt werden, um an der Innenseite des
Speicherbehälters 30 und/oder an Einbauten, wie etwa Rührwerken und/oder Strömungsleitwerken, anhaftende Verschmutzungen, bei denen es sich um, insbesondere getrocknete, Reste des Produkts 26 handeln kann, zu entfernen. Die Verunreinigungen haften dabei insbesondere an der Innenseite des Speicherbehälters 30 oder an Oberflächen von Einbauten des Speicherbehälters 30, wie beispielsweise Rührorganen oder dergleichen, an oder bilden dort sogenannte Anbackungen.
Zur Reinigung des Speicherbehälters 30 kann dieser mit Reinigungsflüssigkeit gespült werden. Zudem können bedarfsweise Ultraschallwellen vom Ultraschallwandler 38 in die im Speicherbehälter 30 enthaltene Reinigungsflüssigkeit abgestrahlt werden. Diese eignet sich bedarfsweise besser zur Reinigung des Speicherbehälters 30 mittels Ultraschallwellen und ist alternativ oder zusätzlich mit speziellen Reinigungsmitteln versetzt. Um ein Reinigen unter sterilen Bedingungen durchzuführen, kann der Speicherbehälter 30 mit sterilem Wasser als Reinigungsflüssigkeit gefüllt bzw. gespült werden. Dies kann mehrfach hintereinander erfolgen, und zwar bedarfsweise mit oder ohne Beaufschlagung mittels Ultraschall. Nach dem Reinigen des Speicherbehälters 30 unter sterilen Bedingungen muss dieser dann nicht erneut sterilisiert werden. Eine Alternative zur Reinigung unter sterilen Bedingungen ist die sogenannte CIP (Cleaning In Place). Dabei werden alle für das sterile Abfüllen des Produkts 26 relevanten Bauteile gespült und gereinigt, ohne dass die Füllmaschine 1 dazu auseinandergebaut wird. Die verwendete Reinigungsflüssigkeit strömt dabei durch unterschiedliche Anlagenteile und kann zudem bedarfsweise im Kreislauf geführt werden. Bei der CIP werden keine sterilen Bedingungen in der Füllmaschine 1 aufrechterhalten. Um eine Sterilität der Füllmaschine 1 jedoch wiederherstellen zu können, kann wenigstens teilweise eine Reinigung bei stark erhöhter Temperatur, insbesondere zwischen 120°C und 130°C durchgeführt werden. Bei solch hohen Temperaturen kann von einem parallelen Betrieb des Ultraschallwandlers 38 abgesehen werden, um diesen nicht zu beschädigen. In der Fig. 2 ist eine Speichereinrichtung 31 mit einem Speicherbehälter 30
dargestellt, die der in Fig. 1 dargestellten Speichereinrichtung 31 entspricht, obwohl die in der Fig. 2 dargestellte Speichereinrichtung 31 auch in eine andere Art Anlage integriert sein kann, als in eine Füllmaschine 1. Der Speicherbehälter 30 weist einen Mantelabschnitt 45 auf, der zylindrisch ausgebildet ist und am oberen und am unteren Ende einen Flansch 46,47 aufweist über den ein Boden 40 und ein Deckel 48 an den Mantelabschnitt 45 angeflanscht sind. Anstelle der Flansche 46,47 könnte bei einem alternativen aber ebenfalls bevorzugten Speicherbehälter der Boden und/oder der Deckel mit dem Mantelabschnitt verschweißt sein. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Speicherbehälter 30 sind im Boden 40 zwei Stutzen 49,50 zum Anflanschen von zwei Abschlussleitungen 51,52 vorgesehen, über die beispielsweise Produkt oder Reinigungsflüssigkeit aus dem Speicherbehälter 30 abgelassen werden können. Zudem ist im Boden 40 noch ein Stutzen 53 zum Anflanschen eines Ultraschallwandlers 38 in Form eines
Rohrschwingers vorgesehen. Der Ultraschallwandler 38 ist außermittig angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung und über den Großteil der Höhe des Mantelabschnitts 45 nach oben. Eine andere Anordnung oder Ausrichtung des Ultraschallwandlers 38 wäre jedoch denkbar. Im Deckel 48 des Speicherbehälters 30 sind ebenfalls zwei Stutzen 54,55 vorgesehen, über die zwei Anschlussleitungen 56,57, eine für das Produkt und eine für die Reinigungsflüssigkeit, angeflanscht sind. Der Ultraschallwandler 38 wandelt die von einem Ultraschallgenerator 37 erzeugte und über ein Kabel 36 übertragene Erregungsschwingung. Bedarfsweise bietet es sich zur gleichzeitigen Reinigung der Anschlussleitungen bei einer CIP an, wenn die Reinigungsflüssigkeit über die beiden Anschlussleitungen zu- und abgeführt werden, über die auch das Produkt zu- und abgeführt wird. Dann sind die zusätzlichen Stutzen 50,55 und die zusätzlichen Anschlussleitungen 52,57 unter Umständen entbehrlich.
In der Fig. 3 ist eine alternative Speichereinrichtung 60 dargestellt, die prinzipiell der in der Fig. 2 dargestellten Speichereinrichtung 31 gleicht, wobei bedarfsweise ebenfalls auf die zusätzlichen Stutzen 50,55 und die zusätzlichen Anschlussleitungen 52,57 verzichtet werden könnte. Allerdings sind bei der Speichereinrichtung 60 mehrere Ultraschallwandler 61 vorgesehen, die an der Außenseite des
Speicherbehälters 30, insbesondere dessen Mantelabschnitts 45, angeordnet sind. Die Ultraschallwandler 61 sind als Flächenschwinger ausgebildet und über
Verbindungsleitungen 36 mit einem gemeinsamen Ultraschallgenerator 37 verbunden. Die Ultraschallwandler 61 regen den Speicherbehälter 30 zu
Schwingungen an, so dass in das Produkt oder in die Reinigungsflüssigkeit im
Speicherbehälter 30 eine Ultraschallschwingung abgestrahlt wird.

Claims

Patentansprüche
Speicherbehältereinrichtung (31,60) mit wenigstens einem verschließbaren Speicherbehälter (30) zur Zwischenspeicherung eines fließfähigen Produkts (26), wobei wenigstens eine Anschlussleitung (33,34,56,57) zum Zuführen von fließfähigem Produkt (26) und/oder Reinigungsflüssigkeit zum Speicherbehälter (30) und/oder eine Anschlussleitung (32,36,56,57) zum Abführen von
fließfähigem Produkt und/oder Reinigungsflüssigkeit aus dem Speicherbehälter (30) vorgesehen ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens ein Ultraschallgenerator (37) und wenigstens ein mit dem
Ultraschallgenerator (37) verbundener Ultraschallwandler (38,61) zum
Abstrahlen von Ultraschallwellen in dem wenigstens teilweise mit Produkt (26) und/oder Reinigungsflüssigkeit gefüllten Speicherbehälter (30) vorgesehen ist.
Speicherbehältereinrichtung nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der Ultraschallwandler (38,61) ein wenigstens teilweise in dem wenigstens einen
Speicherbehälter (30) angeordneter Flächenschwinger und/oder Rohrschwinger ist.
Speicherbehältereinrichtung nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der Ultraschallwandler (38), insbesondere aseptisch, über eine
Flanschverbindung mit dem wenigstens einen Speicherbehälter (30) verbunden ist. Speicherbehältereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der Ultraschallwandler (38) sich wenigstens im Wesentlichen vertikal, wenigstens im Wesentlichen horizontal, schräg und/oder außermittig im wenigstens einen Speicherbehälter (30) erstreckt.
Speicherbehältereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der Ultraschallwandler (38,61) Ultraschallwellen einer Frequenz zwischen 20 kHz und 500 kHz, vorzugsweise zwischen 20 kHz und 250 kHz, insbesondere zwischen 20 kHz und 100 kHz, zwischen 20 kHz und 50 kHz, zwischen 20 kHz und 30 kHz oder zwischen 30kHz und 80 kHz, abstrahlt.
Speicherbehältereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der Speicherbehälter (30), die Einbauten und/oder der Ultraschallwandler (38,61) aus Metall, vorzugsweise Stahl, insbesondere Edelstahl, gebildet sind.
Füllmaschine (1) zum, vorzugsweise sterilen, Abfüllen von fließfähigen
Produkten (26), insbesondere Lebensmitteln, in Behälter (2), vorzugsweise Packungen, insbesondere Karton/Kunststoff- Verbundpackungen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens eine Speichereinrichtung (31,60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist.
Füllmaschine nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
der wenigstens eine Speicherbehälter (30) der wenigstens einen
Speichereinrichtung (31,60) zur Zwischenspeicherung des durch die
Füllmaschinen (1) in die Behälter (2) abzufüllenden Produkts (26) vorgesehen ist und, vorzugsweise, dass der wenigstens eine Speicherbehälter (30) über wenigstens eine Füllleitung (32) mit wenigstens einer Fülleinrichtung, vorzugsweise Füllauslauf (25) , zum Befüllen der Behälter (2) mit dem Produkt (26) verbunden ist.
Füllmaschine nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens eine Aseptikkammer (15), insbesondere umfassend eine
Sterilisationszone (16) und/oder eine Füll- und Siegelzone (17), zur aseptischen Abfüllung des Produkts (26) in die Behälter (2) vorgesehen ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens eine, vorzugsweise Zellen (13) zur Aufnahme einzelner Behälter (2) aufweisende, Transporteinrichtung (14), insbesondere Transportkette, zum Transport von mehreren Behältern (2) hintereinander durch die Aseptikkammer, (15) vorgesehen ist.
Verfahren zum, vorzugsweise sterilen, Befüllen von Behältern (2) mit einem fließfähigen Produkt (26), insbesondere Lebensmittel, vorzugsweise mit einer Füllmaschine (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
bei dem das fließfähige Produkt (26) in wenigstens einen Speicherbehälter (30) einer Speichereinrichtung (31,60), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zwischengespeichert wird,
bei dem wenigstens ein mit wenigstens einem Ultraschallgenerator (37) verbundener Ultraschallwandler (38,61) Ultraschallwellen in den wenigstens teilweise mit Produkt (26) gefüllten Speicherbehälter (30) abstrahlt und bei dem das Produkt (26) durch die Ultraschallwellen wenigstens teilweise entgast und/oder wenigstens teilweise entschäumt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
bei dem der Ultraschallwandler (38) in regelmäßigen Abständen und/oder nach wenigstens einem, insbesondere wenigstens im Wesentlichen jedem, Füllvorgang zum Füllen oder Nachfüllen des wenigstens einen Speicherbehälters (30) mit Produkt (26) Ultraschallwellen in das Produkt (26) im Speicherbehälter (30) abstrahlt.
13. Verfahren zum Reinigen eines Speicherbehälters (30) einer Speichereinrichtung (31,60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise einer Füllmaschine (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
bei dem eine Reinigungsflüssigkeit in den Speicherbehälter (30) gefüllt wird, bei dem wenigstens ein mit wenigstens einem Ultraschallgenerator (37) verbundener Ultraschallwandler (38) Ultraschallwellen in den wenigstens teilweise mit Reinigungsflüssigkeit gefüllten Speicherbehälter (30) abstrahlt, bei dem an der Innenseite des Speicherbehälters (30) und/oder an Einbauten anhaftende Verunreinigungen durch die Ultraschallwellen wenigstens teilweise gelöst werden und
bei dem die gelösten Verunreinigungen wenigstens teilweise mit der
Reinigungsflüssigkeit aus dem wenigstens einen Speicherbehälter (30) abgeführt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
bei dem es sich bei der Reinigungsflüssigkeit um ein abzufüllendes Produkt (26), sterile Reinigungsflüssigkeit, insbesondere steriles Wasser, und/oder eine mit einem Reinigungsmittel versetzte Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser handelt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
bei dem der wenigstens eine Speicherbehälter (30) an Ort und Stelle gereinigt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
bei dem die Reinigungsflüssigkeit während des Abstrahlens von
Ultraschallwellen wenigstens zeitweise eine Temperatur zwischen 20°C und 70°C, vorzugsweise zwischen 30°C und 50°C, aufweist.
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