DE102009016806A1

DE102009016806A1 - Produktionsanlage zum Abfüllen von Produkten in Form jeweils eines flüssigen Füllgutes sowie Pufferspeicher für eine solche Produktionsanlage

Info

Publication number: DE102009016806A1
Application number: DE102009016806A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-21
Also published as: SI2417050T1; WO2010115510A2; EP2417050A2; US8701722B2; PL2417050T3; US20110277879A1; WO2010115510A3; EP2417050B1

Abstract

Produktionsanlage zum Abfüllen von Produkten in Form eines flüssigen Füllgutes in Flaschen oder dergleichen Behälter, mit einer Einrichtung zum Bereitstellen des Produktes, mit einer mit dieser Einrichtung über wenigstens eine Produktleitung verbundenen Füllmaschine zum Füllen der Behälter mit dem Produkt sowie mit wenigstens einem an die Produktleitung angeschlossenen und einen Speicherraum für das Produkt bildenden Pufferspeicher.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Produktionsanlage gemäß Patentanspruch 1 sowie auf einen Pufferspeicher gemäß Patentanspruch 17 sowie auf Verfahren gemäß Patentanspruch 30.
Produktionsanlagen zum Abfüllen von Produkten in Form eines flüssigen Füllgutes, beispielsweise in Form eines Getränks, sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt und bestehen in der Regel aus einer Anlage zum Bereitstellen des Produktes, aus wenigstens einer Füllmaschine, die zum Füllen der Behälter mit dem Produkt dient und über wenigstens eine Produktleitung mit der Anlage zum Bereitstellen des Produktes verbunden ist, sowie wenigstens einen Pufferspeicher oder -behälter, der mit seinem Einlass und Auslass an die Produktleitung angeschlossen ist, und zwar zur gesteuerten Aufnahme, Zwischenspeicherung und Abgabe des Produktes an die Produktleitung bzw. an die Füllmaschine. Die Anlage zum Bereitstellen des Produktes ist beispielsweise eine Ausmischanlage, in welcher über entsprechende Misch- und Dosiersysteme aus mehreren Komponenten, beispielsweise Wasser als Grundkomponente, Getränkesirup und Kohlensäure das Produkt (Getränk) durch Mischen hergestellt wird. Dieses wird dann z. B. in dem Pufferspeicher zwischengespeichert und von dort der Füllmaschine zugeführt.
Bei speziellen Produkten, z. B. bei Bier, Saft oder Milchprodukten, ist die Anlagen zum Bereitstellen des Produktes beispielsweise ein Pasteur oder eine Kurzzeiterhitzungsanlage (nachstehend KZE-Anlage), in dem das Produkt zur Entkeimung kurzzeitig erhitzt bzw. pasteurisiert wird. Bei der vorgeschalteten Anlage zur Bereiststellung des Produkts kann es sich alternativ oder ergänzend auch um eine Filteranlage handeln.
Das so behandelte Produkt wird dann ebenfalls im Pufferbehälter zwischengespeichert und von dort dem Füller zugeführt. Die Größe bzw. das Speichervolumen eines solchen in bekannten Anlagen von einem großvolumigen Puffertank gebildeten Pufferspeichers liegt je nach Anwendungsfall und Leistung in der Größenordnung zwischen ca. 1500 und 30000 l.
Die Verwendung eines Pufferspeichers ist aus mehreren Gründen erforderlich:

1. Der Pufferspeicher dient als Druck- bzw. Stoß-Kompensator zwischen der Anlage zum Bereitstellen des Produktes und der Füllmaschine. Prozesstechnisch bedingte Druckspitzen im Produkt werden durch den Pufferspeicher bzw. durch ein in dem Pufferspeicher permanent wirkendes bzw. vorhandenes mit Druck beaufschlagtes Inertgaspolster oder -puffer ausgeglichen.
2. Beim Anfahren einer Produktionsanlage und/oder der Anlage zum Bereitstellen des Produktes, aber auch bei einem Leistungswechsel der Produktionsanlage entstehen in der Anmischanlage Produktphasen oder -mengen mit unzureichenden Dosiergenauigkeiten, d. h. mit einer von der Sollrezeptur abweichenden Mischung, die insbesondere auch von Verbrauchern bemerkbare Geschmacksabweichungen oder Veränderungen aufweisen können. Durch die Zwischenspeicherung des Produktes in dem großvolumigen Puffertank erfolgt ein Vermischen derartiger aus dem Anfahren oder einem Leistungswechsel der Anlage zum Bereitstellen des Produktes resultierenden von der Sollrezeptur abweichenden Produktmengen mit dem die Sollmischung oder -rezeptur aufweisenden Produkt, sodass das letztlich in die Behälter abgefüllte Produkt keine Einschränkungen auch hinsichtlich der geschmacklichen Qualität aufweist.
3. Ein Pufferspeicher in Form eines großvolumigen Pufferbehälters ermöglicht weiterhin einen diskontinuierlichen Produktionsbetrieb, d. h. insbesondere eine diskontinuierliche Leistung der Anlage zum Bereitstellen des Produktes und/oder eine diskontinuierliche Abnahmeleistung der Füllermaschine. Insbesondere können zumindest vorübergehende Abweichungen der Leistung der Anlage zum Bereitstellen des Produktes und der Abnahmeleistung der Füllermaschine ausgeglichen werden.
4. Bei Produktionsanlagen, die zum Bereitstellen des Produktes eine KZE-Anlage aufweisen, ist es beispielsweise bei einem Stop der Füllmaschine üblich, das in der KZE-Anlage befindliche Produkt dort mehrfach im Kreislauf über die Erhitzungseinrichtung dieser KZE-Anlage zu fahren. Die entsprechende Produktcharge oder -menge erfährt dabei eine übermäßige Wärmebelastung, und zwar vielfach mit der Folge einer geschmacklichen Veränderung, die auch vom Verbraucher wahrgenommen werden kann. Um eine Beeinträchtigung des Abgefüllten Produktes in geschmacklicher Hinsicht zu vermeiden, ist es üblich, diese überpasteurisierte Produktionsphasen oder -mengen vor dem Abfüllen in Behälter in dem Pufferspeicher mit dem normal behandelten Produkt zu mischen, sodass das abgefüllte Produkt eine Beeinträchtigung hinsichtlich seiner geschmacklichen Qualität nicht aufweist.

Nachteilig ist bei bekannten Produktionsanlagen aber u. a., dass der jeweilige, als Pufferspeicher dienende Pufferbehälter bei entsprechend großer Höhe auch einen großen Durchmesser aufweist, insbesondere auch einen Durchmesser, der um ein Vielfaches größer ist als der Durchmesser der Zu- und/oder Ableitungen. Hierdurch ergeben sich erhebliche Nachteile, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Produkt um Lebensmittel, insbesondere um Getränke handelt. Bei derartigen Produktionsanlagen ist eine regelmäßige gründliche Reinigung und/oder Desinfektion bzw. Sterilisation aller mit dem Produkt in Berührung kommender Elemente der Produktionsanlage und damit auch des Pufferspeichers erforderlich. Zum Reinigen des Pufferspeichers in Form eines Pufferbehälters müssen die Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedien mittels Spritz- und/oder Sprühdüsen in den Behälter eingebracht werden. Hierbei ist insbesondere auch sicherzustellen, dass sämtliche Bereiche der Behälterinnenfläche gereinigt werden, wofür häufig sogar manuelle Eingriffe mit einem Öffnen des jeweiligen Pufferbehälters erforderlich sind, um insbesondere auch schwer zugängliche Bereiche der Behälterinnenfläche ordnungsgemäß zu reinigen und/oder zu desinfizieren und/oder zu sterilisieren. Das Reinigen, Desinfizieren und Sterilisieren bekannter Pufferspeicher sind somit äußerst zeitaufwendig und teuer.
Nachteilig ist weiterhin auch, dass bekannte Pufferspeicher eine Abnahme und/oder Zulassung als Druckbehälter erfordern, was ebenfalls hohe Kosten bedingt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Produktionsanlage aufzuzeigen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet, und zwar durch wenigstens einen Pufferspeicher, der insbesondere auch ohne großen Zeitaufwand gereinigt, desinfiziert und sterilisiert werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Produktionsanlage entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Pufferspeicher zur Verwendung bei einer Produktionsanlage ist Gegenstand des Patentanspruchs 14.
Eine Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass der Pufferspeicher bzw. der Innenraum dieses Speichers von wenigstens einem Rohr oder einer Rohrleitung gebildet ist, wobei das Rohr zur Unterbringung der für das Speichervolumen notwendigen Rohrlänge mehrfach gewendelt und/oder gebogen und/oder abgewinkelt ist, und zwar unabhängig von dieser Formgebung des Rohres so, dass innerhalb des Rohres und damit innerhalb des Pufferspeichers ausgehend von einem die Oberseite des Pufferspeichers bildenden Rohrende oder Rohrabschnitt zur Unterseite des Pufferspeichers ein ständiges Gefälle besteht, oder aber umgekehrt, ausgehend von einem die Unterseite des Pufferspeichers oder einen dortigen Aus- und/oder Einlass des Pufferspeichers bildenden Rohrende oder Rohrabschnitt entlang des Rohres die örtliche Höhe dieses Rohres ansteigt.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein derartiger Pufferspeicher, der im Vergleich zu herkömmlichen Pufferspeichern kein kesselartiger Puffertank ist und ein stark reduziertes Speichervolumen, beispielsweise ein Speichervolumen von maximal 500 l, z. B. ein Speichervolumen zwischen nur 50 l und 500 l aufweist, die einen Pufferspeicher zukommenden Funktionen in einer Produktionsanlage voll erfüllen kann, sofern durch eine geeignete Steuerungs- und Überwachungselektronik – beispielsweise in Form eines Steuerrechners überwacht und/oder gesteuert und/oder geregelt wird.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn z. B. u. a. der Volumenstrom des Produktes von der Anlage zum Bereitstellen des Produktes an die Füllmaschine und der Volumenstrom in den Pufferspeicher sowie der Volumenstrom aus dem Pufferspeicher an die Füllmaschine erfasst und gesteuert oder geregelt werden.
Dabei ist es weiterhin von besonderem Vorteil, wenn dabei die an verschiedenen Bereichen der Produktionsanlage gewonnen Messwerte, sowie insbesondere auch die beispielsweise in einem Speicher des Steuerrechners abgelegten Maschinenparameter sowie im Steuerrechner abgelegte Programmroutinen berücksichtigt werden.
Bei den, im Speicher des Steuerrechners abgelegten Maschinenparametern handelt es sich beispielsweise um Kennwerte der Anlage zum Bereitstellen des Produktes und der Füllmaschine. Beispielsweise um die Regelcharakteristik bzw. das Antwortverhalten der Ausmischanlage 2 beim Anfahren oder bei einer Änderung der abgenommenen Produktmenge beispielsweise als Anzahl der Liter des Produktes mit abweichender Zusammensetzung nach einer Änderung der Abnahmemenge um x%.
Oder beispielsweise als Verlauf der Abnahmemenge beim Anfahren der Füllmaschine in Liter je Zeiteinheit in Abhängigkeit der seit dem Start der Füllmaschine verstrichenen Zeit.
Die an den Messstellen der Produktionsanlage ermittelten Messwerte sind beispielsweise der aktuelle Volumenstrom des Produktes am Ausgang der Anlage zum Bereitstellen des Produktes, der aktuelle Volumenstrom des der Füllmaschine zugeführten Produktes, der aktuelle Druck im Pufferspeicher usw.
Die erfindungsgemäße Produktionsanlage bzw. deren Pufferspeicher besitzen erhebliche Vorteile. So ist u. a. durch das reduzierte Speichervolumen eine übermäßig lange Verweildauer von Produktmengen und dadurch eventuell bedingte qualitative Beeinträchtigungen des Produktes vermieden. Weiterhin kann das den Pufferspeicher bildende Rohr mit einem Querschnitt gefertigt werden, der gleich oder zumindest in etwa gleich dem Querschnitt der Anschlüsse des Pufferspeichers ist, womit u. a. für ein Reinigungs- und/oder Desinfektions- und/oder Sterilisationsmedium schwer zugängliche Bereiche innerhalb des Pufferspeichers vermieden und dadurch ein optimales und vereinfachtes Reinigen, Desinfizieren und Sterilisieren des Pufferspeichers, insbesondere auch ohne die Notwendigkeit eines Öffnen des Pufferspeichers und/oder ohne eine Demontage von Elementen des Pufferspeichers möglich ist. Insbesondere ist es möglich, den Pufferspeicher im Rahmen einer üblichen CIP-Reinigung und/oder -Sterilisation und/oder -Desinfektion der Produktionsanlage mit zu behandeln. Das verwendete Reinigungs- und/oder Sterilisations- und/oder Desinfektionsmedium kann dabei den Pufferspeicher in einer turbulenten Strömung durchströmen, wodurch eine intensive Behandlung erreicht wird. Ein besonderer Vorteil besteht weiterhin darin, dass der Pufferspeicher kein, eine Abnahme und/oder Zulassung erforderlicher Druckbehälter ist, sondern der Pufferspeicher aus einem Rohrmaterial gefertigt werden konnte, welches bereits über die Freigabe für den maximal in der Produktionsanlage bzw. im Pufferspeicher auftretenden Druck verfügt.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 und 2 jeweils eine Produktionsanlage zum Abfüllen von Getränken in Behälter in Form von Flaschen;
3 in vereinfachter, perspektivischer Einzeldarstellung den Pufferspeicher der Produktionsanlage der 1 und 2.
Die in der 1 allgemein mit 1 bezeichnete Produktionsanlage besteht im Wesentlichen aus einer Ausmischanlage 2 zum Bereitstellen eines Getränks durch Mischen einer geschmacksbildenden Komponente (Sirup) und Wasser unter Zusatz von Kohlensäure, aus einer Füllmaschine 3 umlaufender Bauart zum Füllen von Behältern in Form von Flaschen 4 mit dem in der Ausmischanlage 2 hergestellten Getränk sowie aus einem in der Produktverbindung zwischen der Ausmischanlage 2 und der Füllmaschine 3 angeordneten Pufferspeicher 5.
Die Ausmischanlage 2 besitzt die dem Fachmann bekannte Ausbildung und umfasst u. a. Behälter 5 und 6 zum Bereitstellen von Wasser als Hauptkomponente und der geschmacksbildenden Komponente an einer Mischstrecke 8, an der die Komponenten gemischt und das so erhaltene Getränk mit Kohlensäure versetzt wird. Der Ausgang der Mischstrecke 8 ist über eine Produktleitung 9 mit der Füllmaschine bzw. mit dem für die Füllelemente 10 der Füllmaschine 3 gemeinsamen Füllgutkessel 11 verbunden.
An die Produktleitung 9 ist der Pufferspeicher 5 angeschlossen. Die Besonderheit des Pufferspeichers 5 besteht darin, dass er im Wesentlichen nur von wenigstens einem Rohr 12 gebildet ist, welches mehrfach gebogen und/oder gewunden und/oder abgewinkelt und/oder gewendelt ist, und zwar derart, dass dieses Rohr 12 ausgehend von der Oberseite des Pufferspeichers 5 bzw. von einem dortigen oberen Rohrende oder -abschnitt 12.1 an die Unterseite des Pufferspeichers 5 bzw. an ein dortiges Rohrende oder an einen dortigen Rohrabschnitt 12.2 mit einem ständigen Gefälle ausgeführt ist. Die Länge des Rohres 12 ist so gewählt, dass der Pufferspeicher 5 das erforderliche Speichervolumen aufweist, welches allerdings im Vergleich zu Puffertanks oder -kesseln, die üblicherweise in Produktionsanlagen verwendet werden, stark reduziert ist. Bevorzugt beträgt das Speichervolumen des Puffertanks 5 maximal 500 Liter oder weniger und liegt beispielsweise im Bereich zwischen etwa 50 Litern und 500 Litern.
Mit dem unteren Ende 12.2 ist der Pufferspeicher 5 an die Produktleitung 9 angeschlossen. Das obere Ende 12.1 ist mit einem Ablassventil 13 versehen und über eine Steuerventileinrichtung 14 mit einer Quelle 15 verbunden, die ein Inert-Gas, beispielsweise Stickstoff oder aber CO2-Gas unter geregelten Druck bereitstellt.
Weiterhin ist das obere Ende 12.1 des Rohres 12 über eine vertikale, ein Sperrventil 16 aufweisende Steigleitung 17 ebenfalls mit der Produktleitung 9 verbunden. In der Produktleitung 9 ist zwischen den Anschlüssen des Rohres 12 und des Steigrohres 17 ein weiteres Sperrventil 18 vorgesehen. Während des Betriebes der Produktionsanlage 1 ist der Pufferspeicher 5 bzw. dessen Rohr 12 mit dem Produkt (Getränk) teilgefüllt, und zwar in der Form, dass sich im oberen Bereich des Pufferspeichers 5 innerhalb des Rohres 12 ein Pufferkissen aus dem Inert-Gas mit einem geregelten Druck befindet. Während des Normalbetriebes der Produktionsanlage 1 sind das Ventil 18 geöffnet und das Ventil 16 geschlossen.
Der Pufferspeicher 5 dient in der Produktionsanlage 1 u. a. zur Pufferung bei der Inbetriebnahme der Produktionsanlage 1 bzw. der Ausmischanlage 2, dessen Produkt bei der Inbetriebnahme möglicherweise noch nicht das erforderliche Mischverhältnis aus Wasser und aus dem geschmacksbildenden Zusatz aufweist und aus diesem Grunde zunächst in dem Pufferspeicher 5 gespeichert und dann aus dem Pufferspeicher 5 während des laufenden Betriebes der Produktionsanlage 1 dem von der Ausmischanlage 3 in der ordnungsgemäßen Mischung oder Rezeptur bereitgestellten Produkt in der Produktleitung 9 dosiert in der Art zugegeben oder zugemischt wird, dass das in die Flaschen 2 abgefüllte Produkte auch in geschmacklicher Hinsicht den Erfordernissen entspricht.
Der Pufferspeicher 5 dient weiterhin u. a. dazu, Volumenschwankungen in dem von der Ausmischanlage 2 bereitgestellten und/oder von der Füllmaschine 3 abgenommenen Produkt, insbesondere auch stoßartige Volumenschwankungen zu kompensieren, um eine Beeinträchtigung des Füllprozesses der Füllmaschine 3 durch derartige Schwankungen zu vermeiden. Weiterhin dient der Pufferspeicher auch dazu, Auswirkungen von An- und Abfahrphasen sowie von Leistungswechsel der Füllma schine 3 auf den Produktstrom zu kompensieren, zumindest aber zu mildern. Insbesondere dient der Pufferspeicher 5 auch zum Ausgleich von Differenzvolumina zwischen dem von der Ausmischanlage 2 bereitgestellten Produktvolumen und dem von der Füllmaschine 3 abgenommenen Produktvolumen.
Damit der Pufferspeicher 5 trotz seines relativ geringen Speichervolumens diese und andere Aufgaben erfüllen kann, ist eine möglichst exakte Überwachung, Steuerung und/oder Regelung der Komponenten der Produktionsanlage 1 und dabei insbesondere auch des Pufferspeichers 5 erforderlich. Hierfür sind u. a. in der Produktleitung 9 in Strömungsrichtung auf den Auslass der Ausmischanlage 2 folgend ein Durchflussmesser 19, mit dem der Volumenstrom des von dem Ausmischanlage 2 abgegebenen Produktes erfasst wird, und in Strömungsrichtung nach dem Pufferspeicher 5 vor der Füllmaschine 3 ein weiterer Durchflussmesser 20 vorgesehen, mit dem der den Füller 3 zugeführte Volumenstrom des Produktes erfasst wird.
In einer weitern, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein weiterer Durchflussmesser 30 am unteren Ende des Pufferspeichers 5 angeordnet. Mit diesem Durchflussmesser 30 wird es ermöglicht, das in den Pufferspeicher 5 hinein oder heraus strömende Flüssigkeitsvolumen – unabhängig von den anderen Fluidströmen zu ermitteln.
Die dem Volumenstrom entsprechende Messsignale der Durchflussmesser 19 und 20 und/oder 30 werden einer Steuereinrichtung bzw. Steuerrechner 21 zugeführt, und zwar zusammen mit weiteren Messwerten oder -parametern von Messgebern oder -sonden, u. a. eines am oberen Ende 12.1 des Rohres 12 vorgesehenen und den Druck im Pufferspeicher 5 erfassten Drucksensors 22, eines den Füllstand und Druck im Füllgutkessel 11 der Füllmaschine 3 erfassenden Sensors 23 sowie eines die Drehgeschwindigkeit des Rotors der Füllmaschine 3 und damit die aktuelle Leistung der Füllmaschine (gefüllte Flaschen 4 je Zeiteinheit multipliziert mit dem Volumen jeder Flasche 4) erfassenden Sensors 24.
Ebenfalls ist es von Vorteil, den aktuellen Füllstand des Pufferspeichers 5 zu jedem Zeitpunkt genau zu kennen. Der Füllstand des Pufferspeichers 5 kann beispielsweise durch ein ständiges „Mitrechnen” der dem Pufferspeicher 5 zu- oder abfließenden Fluidströme, oder aber auch durch am Pufferspeicher 5 angebrachte Füllstandssensoren ermittelt werden. Weiterhin ist es auch möglich, am unteren Ende des Pufferspeichers 5 eine Bi-Direktionale Pumpe mit großer Genauigkeit des pro Umdrehung oder Arbeitstaktes geförderten Volumenstromes, beispielsweise eine Dosierpumpe anzuordnen, welche es ermöglicht, dem Pufferspeicher 5 genau definierte Flüssigkeitsvolumina zuzuführen oder zu entnehmen. Durch die Anordnung einer Dosierpumpe kann die druckgesteuerte Befüllung bzw. Entleerung des Pufferspeichers 5 vollständig ersetzt, zumindest aber wirksam unterstützt werden. Ebenfalls kann der Zeitbedarf für das Befüllen/Entleeren des Pufferspeichers reduziert werden.
Unter Berücksichtigung der oben genannten, sowie anderer Messgrößen oder -parameter sowie unter Berücksichtigung von in einem Speicher des Steuerrechners 21 abgespeicherter Daten, Parametern und/oder Progammroutinen erzeugt der Steuerrechner 21 elektrische Stellgrößen zur Steuerung oder Regelung der Produktionsanlage 1 und dabei insbesondere zur Steuerung von Ventilen 25–27, von denen das Ventil 25 in der Produktleitung 9 in der Verbindung zwischen dem Ausgang der Ausmischanlage 2 und dem Pufferspeicher 5, das Ventil 26 in der Produktleitung 9 in der Verbindung zwischen dem Pufferspeicher 5 und der Füllmaschine 3 und das Ventil 27 am Aus- und Einlass des Pufferspeichers 5 vorgesehen sind.
So wird u. a. durch den Steuerrechner 21 unter Berücksichtigung des von dem Drucksensor 22 gelieferten Messsignals der Druck des Inert-Gaspuffers im oberen Bereich des Druckspeichers 5 auf den erforderlichen Wert eingestellt. Weiterhin erfolgt beim Anfahren der Produktionsanlage 1 bzw. der Ausmischanlage 2 unter Berücksichtigung der bekannten und im Speicher des Steuerrechners 21 abgelegten Kennwerte insbesondere betreffend das Regelverhalten der Ausmischanlage 2 das Einbringen des von der Ausmischanlage 2 gelieferten Produktes zunächst in den Pufferspeicher 5 solange, bis davon auszugehen ist, dass die Ausmischanlage 2 an ihrem Ausgang des Produkt mit der Sollrezeptur liefert. Im Anschluss daran erfolgt dann das dosierte Zumischen der im Pufferspeicher 5 gespeicherten, der Soll-Rezeptur möglicherweise nicht entsprechenden Produktphase, und zwar durch entsprechende Ansteuerung des Steuerventils 27 und/oder durch entsprechende Einstellung des Druckes des Inert-Gaspuffers im Pufferspeicher 5 und/oder durch geeignete Ansteuerung der Dosierpumpe.
Aufgrund der von den Durchflussmesser 19 und 20 erfassten Volumenströme von der Ausmischanlage 2 an den Pufferspeicher 5 und von dem Pufferspeicher 5 an die Füllmaschine 3 kann in dem Steuerrechner 21 auch sehr exakt das jeweils im Pufferspeicher 5 befindliche Produktvolumen bestimmt werden.
Alternativ oder aber auch zusätzlich kann das im Pufferspeicher 5 befindliche Produktvolumen auch durch den Durchflussmesser 30 und ein „Mitrechnen” des Steuerrechners 21 bestimmt werden.
Aus den verschiedenen Messwerten sowie aus weiteren in dem Steuerrechner 21 abgespeicherten Parametern, beispielsweise aus dort abgespeicherten Parametern und/oder Kennlinien der Ausmischanlage 2 und der Füllmaschine 3 werden im Steuerrechner 21 die Stellgrößen gebildet, und zwar in der beschriebenen Form u. a. zur Steuerung und/oder Regelung des Volumenstroms in der Produktleitung 9, aus der Produktleitung 9 in den Pufferspeicher 5, aus dem Pufferspeicher 5 in die Produktleitung 9 bzw. an die Füllmaschine 3 und in den dortigen Füllgut- oder Produktkessel 11 usw. Hierfür sind u. a. die durch den Steuerrechner 21 angesteuerten Steuerventile 25–27 vorgesehen. Durch die Ansteuerung insbesondere dieser Steuerventile und/oder der Dosierpumpe 31 können die vorstehend genannten Funktionen des Pufferspeichers 5 gesteuert durch den Steuerrechner 21 erreicht werden.
Weiterhin sind in dem Steuerrechner 21 bevorzugt zur Steuerung der verschiedenen Betriebszustände der Produktionsanlage 1 und insbesondere auch des Puffer speichers 5 Programmvorgaben oder -routinen hinterlegt, insbesondere auch für das Einspeisen und Ausbringen des Produktes oder Differenzvolumina dieses Produktes in bzw. aus dem Pufferspeicher 5.
Die 2 zeigt als weitere Ausführungsform eine Produktionsanlage 1a, die sich von der Produktionsanlage 1 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass anstelle der Ausmischanlage 2 ein das Produkt an ihrem Ausgang bereitstellende Kurz-Zeit-Erhitzungsanlage 28 (nachstehend KZE-Anlage) zum Pasteurisieren des Produktes vorgesehen ist. Die Produktionsanlage 1a dient zum Verarbeiten bzw. Abfüllen solcher Produkte bzw. Getränke, beispielsweise Bier, die zur Erhöhung ihrer Haltbarkeit pasteurisiert werden.
Die KZE-Anlage 28 entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktion beispielsweise den dem Fachmann bekannten Pasteuren. Der Pufferspeicher 5 dient bei der Produktionsanlage 1a u. a. auch zur Zwischenspeicherung solcher Produktmengen, die beispielsweise bei einem Stillstand der Füllmaschine 3 durch eine längere Verweildauer in der KZE-Anlage 28 eine Einschränkung hinsichtlich ihrer geschmacklichen Qualität aufweisen, wobei diese im Pufferspeicher 5 zwischengespeicherte Produktmengen mit eingeschränkter geschmacklicher Qualität während des laufenden Prozesses dann gesteuert durch den Steuerrechner 21 dosiert dem Produkt mit der Sollqualität zugemischt werden, und zwar in einer solchen Menge, dass eine Minderung der Qualität, insbesondere auch in geschmacklicher Hinsicht in dem in die Flaschen 4 abgefüllten Produkt nicht feststellbar ist.
Der Steuerrechner 21 liefert bei der Produktionsanlage 1a auch wenigstens eine Stellgröße zur Regelung und/oder Steuerung der KZE-Anlage 28, insbesondere auch zur Steuerung des Volumenstroms am Ausgang dieser Anlage, und zwar beispielweise durch entsprechende Ansteuerung einer Produktförderpumpe 29. Im Übrigen erfüllt der Pufferspeicher 5 in der Produktionsanlage 1a auch die weiteren, vorstehend im Zusammenhang mit der Produktionsanlage 1 beschriebenen Funktionen, und zwar durch entsprechende Ansteuerung der Produktionsanlage 1a sowie insbesondere der verschiedenen Steuerventile 25–27 in Abhängigkeit von den dem Steuerrechner 21 zugeführten Messwerten- oder parametern sowie unter Berücksichtigung von im Steuerrechner 21 abgelegten Daten, Parametern und/oder Programmvorgaben oder -routinen.
Durch die Ausbildung des Pufferspeichers 5 in Form des mehrfach gebogenen und/oder gewendelten Rohres 13 mit ausreichender Länge ohne parallele Stränge usw. wird auch unter Berücksichtigung des reduzierten Speichervolumens des Pufferspeichers 5 u. a. eine verkürzte Verweildauer der in den Pufferspeicher 5 eingebrachten Produktmengen erreicht, sodass Produktmengen oder Produktvolumina, die über eine längere Zeitdauer im Pufferspeicher 5 verbleiben und hierdurch beispielsweise in ihrer geschmacklichen Qualität beeinträchtigt werden könnten, vermieden sind. Weiterhin ergibt sich durch die Ausbildung des Pufferspeichers 5 in Form des Rohres 12 eine wesentlich verbesserte Möglichkeit der Innenreinigung und/oder Innensterilisation und/oder Innendesinfektion des Pufferspeichers 5. Hierfür können grundsätzlich alle bekannten Methoden verwendet werden, die sich für die Innenreinigung und/oder Innensterilisation und/oder Innendesinfektion von Rohren bewehrt haben.
Die 3 zeigt den Pufferspeicher 5 nochmals in einer perspektivischen Einzeldarstellung, in der zur Vereinfachung das Sperrventil 16 in der zusätzlichen Steigleitung 17 weggelassen wurde. Wie der 3 zu entnahmen, ist das den Pufferspeicher 5 bildende Rohr 12 so geformt, dass es in mehreren in vertikaler Richtung aufeinander folgenden Ebenen E1–En jeweils einen mehrfach gewundenen bzw. mäanderartigen Rohrabschnitt bildet, der sich in dem entsprechenden Rohrabschnitt der nächstfolgenden Ebene fortsetzt, wobei zur Erzielung des ständigen Gefälles innerhalb des Pufferspeichers 5 die einzelnen Ebenen E1–En derart geneigt sind, dass zwei in vertikaler Richtung aufeinander folgende Ebenen E1–E2, E2–E3 usw. jeweils einen Winkel kleiner als 90° miteinander einschließen, und zwar in der Weise, dass die Neigung in jeder Ebene E1–En der Flussrichtung des Produktes innerhalb des Pufferspeichers 5 von oben nach unten entspricht. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Anzahl n der Ebenen Sieben.
Durch die beschriebene Ausbildung des Pufferspeichers ist insbesondere auch gewährleistet, dass das für die Reinigung und/oder Sterilisation verwendete Medium den Pufferspeicher 5 bzw. dessen Rohr 12, aber auch das zugehörige Steigrohr 17 in einer turbulenten Strömung durchströmt, sodass allein schön hierdurch ein optimaler Reinigungs- und/oder Sterilisationserfolgt gewährleistet ist. Insbesondere ist es möglich, den Pufferspeicher 5 in eine CIP-Reinigung und/oder Sterilisation und/oder Innendesinfektion der Produktionsanlage 1 bzw. 1a und deren Verbindungsleitungen einzubeziehen, und zwar dadurch, dass das Ventil 18 geschlossen und das Ventil 16 geöffnet wird, so dass das die Produktleitung 5 durchströmende Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium und/oder Desinfektionsmedium auch unter Einbeziehung der Steigleitung 17 den Pufferspeicher 5 bzw. dessen Rohr 12 durchströmt. Zum vollständigen Entlüften sowie zur Vermeidung von Toträumen die mit dem Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium nicht erfasst werden, wird beispielsweise das Ablassventil 13 am oberen Ende 12.1 des Pufferspeichers 5 zumindest kurzzeitig geöffnet.
Weitere Vorteile des Pufferspeichers 5 bestehen darin, dass für diesen grundsätzlich keine Abnahme und/oder Zulassung als Druckbehälter erforderlich ist, da für die Herstellung des Pufferspeichers 5 Rohrleitungen bzw. Rohrprofile verwendet werden, die bereits über die entsprechende Freigabe für den im Pufferspeicher 5 während des Betriebes maximal auftretenden Druck verfügen.
Durch das allseitige Gefälle, die das Rohr 12 von dem oberen Rohrende 12.1 bis an das untere Rohrende 12.2 aufweist, ist erreicht, dass der Pufferspeicher 5 vollständig entleert werden kann, und zwar beispielsweise am Ende einer Produktion und/oder vor und nach einer Reinigung- und/oder Sterilisation und/oder Desinfektion der Produktionsanlage 1 bzw. 1a.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass der Pufferspeicher 5 von einzigen Rohr 12 gebildet ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Pufferspeicher 5 so auszuführen, dass dessen Innenraum von wenigstens zwei Rohren gebildet ist, die dann funktionsmäßig parallel zueinander an der Produktleitung 9 zwischen der Einrichtung zum Bereitstellen des Produktes, nämlich beispielsweise der Anmischanlage 2 oder der KZE-Anlage 28 und der Füllmaschine 3 vorgesehen sind. Dabei versteht es sich von selbst, dass bei einer Ausbildung des Pufferspeichers 5 aus wenigstens zwei, funktionsmäßig parallelen Rohren jedes dieser Rohre zumindest mit einem eigenen Steuerventil 27 versehen ist. Bei besonders vorteilhaften Ausgestaltungen verfügen alle parallelen Rohre jeweils über eine komplette, identische Ausstattung an Steuer-, Mess- und Regelelementen und Pumpen.
Vorstehend wurde der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass das den Pufferspeicher 5 bildende Rohrstück 12 ein vom oberen Rohrende 12.1 zum unteren Rohrende 12.2 durchgehendes Rohrstück ist. Selbstverständlich kann das Rohr 12 auch aus mehreren Einzel-Rohren oder aus mehreren Rohrabschnitten zusammengesetzt sein, beispielsweise aus mehreren Rohrabschnitten, die jeweils die in den Ebenen E1–En angeordneten Rohrabschnitte sind.
Im Hause der Anmelderin wurde für die vorliegende Innovation der Begriff „Dynamischer Rohrbündelpuffer” geprägt.

1, 1a: Produktionsanlage
2: Ausmischanlage
3: Füllmaschine
4: Flasche
5: Pufferspeicher
6, 7: Behälter der Ausmischanlage 2
8: Mischstrecke
9: Produktleitung
10: Füllelement
11: Produkt oder Füllgutkessel
12: Rohr
12.1: oberes Rohrende
12.2: unteres Rohrende
13: Ablassventil
14: Steuerventil
15: Quelle für unter Druck stehendes Inert-Gas
16: Sperrventil
17: Steigleitung
18: Sperrventil
19, 20: Durchflussmesser
21: Steuerrechner
22: Drucksensor
23: Füllstands- und Drucksensor
24: Sensor zur Erfassung der Leistung der Füllmaschine 3
25, 26, 27: Steuerventil
28: KZE-Anlage
29: Produktpumpe
30: Durchflussmesser
31: Dosierpumpe
E1–E7: Ebene

Claims

Produktionsanlage zum Abfüllen von Produkten in Form eines flüssigen Füllgutes in Flaschen oder dergleichen Behälter (4), mit einer Einrichtung (2, 28) zum Bereitstellen des Produktes, mit einer mit dieser Einrichtung über wenigstens eine Produktleitung (9) verbundenen Füllmaschine (3) zum Füllen der Behälter (4) mit dem Produkt, sowie mit wenigstens einem an die Produktleitung (9) angeschlossenen und einen Speicherraum für das Produkt bildenden Pufferspeicher (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (5) von einem Rohr (12), vorzugsweise von einem mehrfach gebogenen und/oder gewundenen und/oder gewendelten Rohr (12) gebildet ist, und dass Innenraum des Rohres (12) den Produktraum bildet.
Produktionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) mit einem durchgehenden Gefälle von einem die Oberseite des Pufferspeichers (5) bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.1) bis zu einem unteren in Einlass- und/oder Auslass des Pufferspeichers bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.2) ausgeführt ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Rohr (12) an der Pufferspeicheroberseite und/oder im Bereich seines oberen Rohrendes oder -abschnitts (12.1) über eine zusätzliche, vorzugsweise ein Sperrventil (16) aufweisende Leitung (17) mit der Produktleitung (9) verbunden ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Produktleitung (9) zwischen dem von dem unteren Rohrende oder -abschnitt (12.2) gebildeten Einlass- und/oder Auslass des Pufferspeichers (5) und dem Anschluss der zusätzlichen Leitung (17) ein Sperrventil (18) vorgesehen ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher (5) bildende eine Rohr (12) sich ausgehend von einem unteren, den Einlass- und/oder Auslass des Pufferspeichers (5) bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.2) in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben erstreckt.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) an einem oberen Rohrende oder -abschnitt (12.1) zur Ausbildung eines Inert-Gaspuffers gesteuert mit dem Druck eines Inert-Gases beaufschlagbar ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens ein den Produktzufluss und/oder -abfluss steuerndes Steuerventil (27) vorgesehen ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens eine Pumpe, vorzugsweise eine Dosierpumpe (31) vorgesehen ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens ein Durchflussmesser (30) vorgesehen ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher bildende Rohr (12) derart gewendelt und/oder mehrfach abgewinkelt und/oder gewunden ist, das ausgehend von dem tiefsten Punkt und/oder dem Einlass und/oder Auslass des Pufferspeichers entlang des Rohres (12) ein ständiger Anstieg der Ortshöhe des Rohres erfolgt.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bereitstellen des Produktes eine Anmischanlage (2) zum Mischen des Produktes aus wenigstens zwei Komponenten und/oder eine Filteranlage und/oder eine KZE-Anlage (28) ist.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung oder einen Steuerrechner (21), der in Abhängigkeit von zugeführten Messgrößen, gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung von im Steuerrechner (21) abgelegten Parametern und/oder Programmvorgaben oder -routinen den Volumenstrom des Produktes von der Einrichtung (2, 28) zum Bereitstellen des Produktes an die Füllmaschine (3) und/oder in den wenigstens einen Pufferspeicher (5) und/oder aus dem wenigstens einen Pufferspeicher (5) an die Füllmaschine (3) und/oder den Druck in dem wenigstens einen Pufferspeicher (5) und/oder in der Füllmaschine (3) steuert oder regelt.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, den mindestens einen Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) derart geformt ist, dass es in mehreren in vertikaler Richtung aufeinander folgenden Ebenen (E1–En) mehrfach gewundene oder mäanderartige Rohrabschnitte bildet.
Produktionsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in vertikaler Richtung aufeinander folgende Ebenen jeweils einen spitzen Winkel, d. h. einen Winkel kleiner als 90° miteinander einschließen.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine, den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) aus mehreren Teilrohren oder Rohrabschnitten besteht.
Produktionsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Produktleitung (9) mehrere Pufferspeicher (5) vorgesehen sind.
Pufferspeicher zur Verwendung in einer Produktionsanlage zum Abfüllen von Produkten in Form eines flüssigen Füllgutes in Flaschen oder dergleichen Behälter (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferspeicher (5) von einem Rohr (12), vorzugsweise von einem mehrfach gebogenen und/oder gewundenen und/oder gewendelten Rohr (12) gebildet ist, und dass Innenraum des Rohres (12) den Produktraum bildet.
Pufferspeicher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) mit einem durchgehenden Gefälle von einem die Oberseite des Pufferspeichers (5) bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.1) bis zu einem unteren in Einlass- und/oder Auslass des Pufferspeichers bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.2) ausgeführt ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Rohr (12) an der Pufferspeicheroberseite und/oder im Bereich seines oberen Rohrendes oder -abschnitts (12.1) mit einer zusätzlichen, vorzugsweise ein Sperrventil (16) aufweisenden Leitung (17) verbunden ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher (5) bildende wenigstens eine Rohr (12) sich ausgehend von einem unteren, den Einlass- und/oder Auslass des Pufferspeichers (5) bildenden Rohrende oder -abschnitt (12.2) in vertikaler Richtung oder im Wesentlichen in vertikaler Richtung nach oben erstreckt.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) an einem oberen Rohrende oder -abschnitt (12.1) zur Ausbildung eines Inert-Gaspuffers gesteuert mit dem Druck eines Inert-Gases beaufschlagbar ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens ein den Produktzufluss und/oder -abfluss steuerndes Steuerventil (27) vorgesehen ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens ein den Produktzufluss und/oder -abfluss steuerndes Steuerventil (27) vorgesehen ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens eine Pumpe, vorzugsweise eine Dosierpumpe (31) vorgesehen ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ein- und/oder Auslass (12.2) des Pufferspeichers (5) wenigstens ein Durchflussmesser (30) vorgesehen ist.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Pufferspeicher bildende Rohr (12) derart gewendelt und/oder mehrfach abgewinkelt und/oder gewunden ist, das ausgehend von dem tiefsten Punkt und/oder dem Einlass und/oder Auslass des Pufferspeichers entlang des Rohres (12) ein ständiger Anstieg der Ortshöhe des Rohres erfolgt.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine, den mindestens einen Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) derart geformt ist, dass es in mehreren in vertikaler Richtung aufein ander folgenden Ebenen (E1–En) mehrfach gewundene oder mäanderartige Rohrabschnitte bildet.
Pufferspeicher nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass in vertikaler Richtung aufeinander folgende Ebenen jeweils einen spitzen Winkel, d. h. einen Winkel kleiner als 90° miteinander einschließen.
Pufferspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, den Pufferspeicher (5) bildende Rohr (12) aus mehreren Teilrohren oder Rohrabschnitten besteht.
Verfahren zum Betrieb einer Produktionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine, in ihrer Zusammensetzung von der Soll-Zusammensetzung abweichende Teilmenge des Produkts im einem Puffertankt (5) zwischengespeichert wird und anschließend einem, die Soll-Zusammensetzung aufweisenden Produktstrom zudosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Produkt um ein für den Menschen geeignetes Getränk handelt.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosagemenge des Produktes mit abweichender Zusammensetzung in den in den Produktstrom mit Soll-Zusammensetzung so bemessen ist, dass eine Qualitätsabweichung für den Menschen sensorisch und/oder geschmacklich nicht wahrnehmbar ist.