DE102019110665A1

DE102019110665A1 - Verfahren zur CIP-Reinigung eines Füllelements einer Füllmaschine und Füllmaschine

Info

Publication number: DE102019110665A1
Application number: DE102019110665.6A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Clüsserath; Achim KUNZ
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-10-29
Also published as: EP3959167B1; EP3959167A1; SI3959167T1; US20220041424A1; CN113727939B; CN113727939A; US11427452B2; WO2020216579A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur CIP-Reinigung zumindest eines Füllelements (1) einer Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, wobei die Füllmaschine eine Vielzahl von Füllpositionen an einem umlaufenden Transportelement aufweist, wobei jede Füllposition ein Füllelement (1) mit einem Füllventil (2) und einer elektrischen Füllhöhensonde (7) aufweist, zur CIP-Reinigung das Füllventil (2) und die elektrische Füllhöhensonde (7) in einem von einem Verschließelement (12), insbesondere einer Spülkappe oder Spülhülse, bereitgestellten Spülraum (13) aufgenommen wird und wenigstens ein Reinigungsmedium in den Spülraum (13) geleitet wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass während der CIP-Reinigung zumindest eine Messung mit der elektrischen Füllhöhensonde (7) durchgeführt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, die eine Steuerung aufweist, die ausgebildet ist, das Verfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchzuführen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur CIP-Reinigung zumindest eines Füllelements einer Füllmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 12.
Füllmaschinen zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut weisen Füllelemente auf, die, beispielsweise nach einer bestimmten Zeit oder beim Wechsel des Füllguts, gereinigt, desinfiziert oder sterilisiert werden müssen. Dies dient der Hygiene bzw. verhindert die Verunreinigung eines Füllguts mit Resten des vorherigen Füllguts. Zur Reinigung der Füllelemente hat sich die aus dem Stand der Technik bestens bekannte CIP-Reinigung („Cleaning in Place“-Reinigung) bewährt.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 100 61 491 A1 eine Füllmaschine, bei der für die CIP-Reinigung auf jedes Füllelement eine Spülkappe aufgesetzt wird, die das jeweilige Füllrohr in einem nach außen hin dicht abgeschlossenen Spülraum aufnimmt. Bei der CIP-Reinigung fließen dann Reinigungsmittel unter anderem durch einen Ringkanal, durch geöffnete Flüssigkeitskanäle der Füllelemente, an Flüssigkeitsventilen und deren Ventilsitzen vorbei, durch den Füllrohrkanal jedes Füllrohres, durch den Spülraum und an der Außenseite des Füllrohres vorbei durch einen Gasweg in einen weiteren Ringkanal.
Nachteilig an der genannten Lösung ist, dass nicht überprüft wird, ob wirklich jedes Füllelement gereinigt wurde und dass es daher auch unmöglich ist, einen Nachweis einer vollständigen Reinigung der Füllmaschine zu erbringen.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur CIP-Reinigung von Füllelementen einer Füllmaschine und eine entsprechende verbesserte Füllmaschine bereitzustellen, die insbesondere die Reinigung und/oder Sterilisation der Füllelemente überprüfen und somit einen Nachweis einer vollständigen Reinigung der Füllmaschine ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur CIP-Reinigung zumindest eines Füllelements einer Füllmaschine gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen dabei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur CIP-Reinigung (Cleaning in Place-Reinigung) zumindest eines Füllelements einer Füllmaschine. Die CIP-Reinigung umfasst hierbei auch die SIP-Reinigung (Sterilization in Place-Reinigung), da letztere einen Spezialfall der CIP-Reinigung darstellt. Bei der CIP-Reinigung wird das Füllelement ortsgebunden gereinigt, ohne dass es demontiert werden muss.
Die Füllmaschine ist zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut ausgebildet. Unter Behälter werden dabei beispielsweise Flaschen, weitere flaschenartige Behälter, Dosen, Party-Dosen oder Kegs verstanden. Die Füllmaschine weist eine Vielzahl von Füllpositionen an einem umlaufenden Transportelement auf. Dabei weist jede Füllposition ein Füllelement mit einem Füllventil auf. Ergänzend kann das Füllelement auch noch eine elektrische Füllhöhensonde oder aber auch ein als elektrische Sonde ausgebildetes langes Füllrohr aufweisen. Nachfolgend werden sowohl die elektrische Füllhöhensonde, als auch das als elektrische Sonde ausgebildete lange Füllrohr als elektrische Füllhöhensonde bezeichnet. Weiterhin kann die Füllposition noch einen Behälterträger zum Tragen der Behälter aufweisen. Über das Füllventil, an dem ein Füllrohr angeschlossen sein kann, gelangt das flüssige Füllgut von der Füllmaschine in die Behälter. Die elektrische Füllhöhensonde überprüft dabei, welche Höhe das flüssige Füllgut im Behälter erreicht hat. Sobald eine vorbestimmte Höhe erreicht ist, wird das Füllen des Behälters gestoppt. Die elektrische Füllhöhensonde arbeitet dabei nach dem Prinzip, dass über das flüssige Füllgut ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, wobei dieses Schließen des Stromkreises von entsprechenden Messgeräten erkannt wird.
Zur CIP-Reinigung wird nun das Füllventil und die elektrische Füllhöhensonde in einem von einem Verschließelement bereitgestellten Spülraum aufgenommen. Bei dem Verschließelement handelt es sich dabei insbesondere um eine Spülkappe oder eine Spülhülse. Der Spülraum ist dabei durch das Verschließelement dicht nach außen hin abgeschlossen. In den Spülraum wird sodann wenigstens ein Reinigungsmedium geleitet, über welches das Füllelement gereinigt wird. Insbesondere wird das Füllventil sowohl von außen als auch von innen gereinigt.
Als Reinigungsmedium können unterschiedlichste Reinigungsflüssigkeiten verwendet werden, unter anderem auch Desinfektionsmittel, Säuren und Laugen. Dabei ist es möglich, in verschiedenen Reinigungsschritten unterschiedliche Reinigungsmedien einzusetzen. Auch Wasser wird als Reinigungsmedium verstanden, das insbesondere als letztes Reinigungsmedium zum Spülen verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird während der CIP-Reinigung zumindest eine Messung mit der elektrischen Füllhöhensonde durchgeführt. Das Reinigungsmedium schließt dabei einen Stromkreis der elektrischen Füllhöhensonde, wodurch erkannt wird, dass sich Reinigungsmedium im Spülraum befindet. So kann für jedes Füllelement überprüft werden, ob sich Reinigungsmedium im Spülraum befindet oder nicht und damit kann die ordnungsgemäße Durchführung der Reinigung an sich überprüft werden. Wird diese Überprüfung bei allen Reinigungsschritten und an allen Füllelementen durchgeführt, so ist ein Nachweis einer vollständigen Reinigung der Füllmaschine möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die CIP-Reinigung des Füllelements wesentlich verbessert, und das sogar ohne den Bedarf an zusätzlichen Komponenten.
Vorteilhafterweise wird das Verschließelement manuell an der Füllposition eingehängt und/oder automatisch aktiviert. Beim manuellen Einhängen des Verschließelements ist es möglich, das Verschließelement entfernt von der Füllmaschine zu lagern und nur bei Bedarf einer CIP-Reinigung zu verwenden. Des Weiteren ist beim manuellen Einhängen kein aufwendiger Mechanismus notwendig, der das Einhängen des Verschließelements durchführt. Wird das Verschließelement jedoch automatisch aktiviert, dann kann die CIP-Reinigung schneller erfolgen und es ist weniger Personalaufwand nötig. Außerdem besteht keine Gefahr einer Verunreinigung des Verschließelements oder der Füllmaschine durch das Personal. Schließlich ist es auch denkbar, dass das Verschließelement manuell eingehängt und anschließend automatisch aktiviert wird.
Es ist von Vorteil, wenn in Gas- und/oder Flüssigkeitskanälen der Füllmaschine angeordnete und ansteuerbare Ventile derart geöffnet und/oder geschlossen werden, dass das Reinigungsmedium in einem Kreislauf durch das Füllventil gefahren wird. Zumindest ein Teilstrom des Reinigungsmediums geht dann auch durch die Spülhülse. So wird das Reinigungsmedium immer wieder am Füllventil vorbeigefahren und kann über die Strömung die Reinigung weiter verbessern.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Messung zwischen einem Messbereich der Füllhöhensonde und einem Massebereich durchgeführt wird. Sowohl der Messbereich als auch der Massebereich sind dabei elektrisch leitend ausgebildet und voneinander elektrisch isoliert. Der Massebereich kann dabei, muss aber nicht, das elektrische Potential 0 V haben. Insbesondere wird die Messung zwischen dem Messbereich und einem Massebereich der Füllhöhensonde und/oder einem Massebereich des Verschließelements durchgeführt. Zwischen dem Messbereich und dem Massebereich wird dazu eine elektrische Spannung angelegt und direkt oder indirekt der sich ergebende elektrische Stromfluss gemessen. Ein Stromfluss deutet dabei auf das Vorhandensein einer elektrisch leitenden Flüssigkeit zwischen Messbereich und Massebereich hin, während ein nicht vorhandener elektrischer Strom bedeutet, dass der Messbereich weiterhin vom Massebereich elektrisch isoliert ist.
Vorteilhafterweise wird zur Messung am Messbereich der Füllhöhensonde eine periodische Spannung angelegt wird. Somit wird vermieden, dass am Messbereich und/oder Massebereich Elektrolyse auftritt, wie es bei Gleichspannung der Fall sein könnte. Vorzugsweise ist diese periodische Spannung eine Rechteckspannung, was ein einfaches Messen der Höhe des elektrischen Stromflusses erlaubt.
Es ist von Vorteil, wenn das Vorhandensein eines Reinigungsmediums geprüft wird, da dies die Reinigung des Füllelements überprüft und einen Nachweis einer vollständigen Reinigung der Füllmaschine ermöglicht. Das Vorhandensein eines Reinigungsmediums wird dabei angenommen, wenn der elektrische Stromfluss zwischen Messbereich und Massebereich eine gewisse, relativ niedrige, Grenze überschreitet. Eine solche Messung lässt sich besonders einfach durchführen. Es ist aber auch von Vorteil, wenn die Größe der elektrischen Leitfähigkeit des zwischen dem Messbereich und Massebereich befindlichen Mediums gemessen wird. Ist diese Leitfähigkeit mit der Leitfähigkeit des Reinigungsmediums innerhalb einer gewissen Toleranz vereinbar, dann wird eine erfolgreiche Reinigung des Füllelements angenommen. Diese Messung ist zwar aufwendiger als die zuvor genannte Messung lediglich auf das Vorhandensein eines Reinigungsmediums, dafür erhält man durch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit weitere wertvolle Informationen. Anstelle der elektrischen Leitfähigkeit kann auch die Höhe eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Messbereich der Füllhöhensonde und einem Massebereich, die Höhe eines Spannungsabfalls in der Messschaltung und/oder die Höhe eines elektrischen Widerstands zwischen dem Messbereich der Füllhöhensonde und einem Massebereich, gemessen werden, da diese Messungen im Prinzip zueinander äquivalent sind, sofern die Geometrie zwischen dem Messbereich und dem Massebereich bekannt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mit einem Vorwiderstand gemessen wird. Über den Spannungsabfall am Vorwiderstand bzw. zwischen Messbereich und Massebereich und bei bekannter angelegter Spannung lässt sich dann einfach der zwischen dem Messbereich und Massebereich liegende elektrische Widerstand und damit die elektrische Leitfähigkeit des Reinigungsmediums berechnen. Vorzugsweise wird der Vorwiderstand dabei so angepasst, dass eine möglichst genaue Messung des zwischen dem Messbereich und Massebereich liegenden Widerstands ermöglicht wird.
Vorteilhafterweise wird eine Referenzmessung der elektrischen Leitfähigkeit des Reinigungsmediums durchgeführt, insbesondere mittels eines in einem Gas- und/oder Flüssigkeitskanal installierten Leitfähigkeits-Messgeräts. Diese Referenzmessung wird sodann als Grundlage für die Überprüfung verwendet, ob das von der Füllhöhensonde gemessene Medium ungefähr die gleiche Leitfähigkeit aufweist wie das Reinigungsmedium. Vorzugsweise wird zudem die Temperatur des Reinigungsmediums an der Stelle gemessen, an der die Referenzmessung der elektrischen Leitfähigkeit durchgeführt wird.
Von Vorteil ist es, wenn aus der von der Füllhöhensonde gemessenen elektrischen Leitfähigkeit die Temperatur des Reinigungsmediums bestimmt wird. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten lässt sich aus der von der Füllhöhensonde gemessenen Leitfähigkeit zusammen mit der Referenzmessung der elektrischen Leitfähigkeit und der Temperatur bei dieser Referenzmessung die Temperatur des Reinigungsmediums im Bereich der Füllhöhensonde bestimmen. Abweichungen dieser Temperatur von einer erwarteten Temperatur können dabei auf Probleme bei der Reinigung des Füllelements hindeuten.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest einige Messergebnisse weitergeleitet, beispielsweise an eine zentrale Datenverarbeitungsanlage, und/oder aufgezeichnet werden. So kann in der zentralen Datenverarbeitungsanlage die Reinigung der Füllmaschine überprüft werden.
Durch das Aufzeichnen der Messergebnisse können auch im Nachhinein die Reinigung der Füllmaschine nachgewiesen oder mögliche Fehler erkannt werden.
Vorteilhafterweise wird eine vorbestimmte Zeit nach Erkennen des Reinigungsmediums durch zumindest eine Füllhöhensonde ein folgender Reinigungsschritt eingeleitet oderfalls es sich um das letzte Reinigungsmedium im Reinigungsprozess, vorzugsweise also Wasser zum Spülen, gehandelt hat - die Reinigung abgeschlossen. Diese vorbestimmte Zeit kann Null betragen, wenn es lediglich wichtig ist, dass das Reinigungsmedium das Füllelement erreicht hat. Die vorbestimmte Zeit kann aber auch größer als Null sein, wenn das Reinigungsmedium eine bestimmte Zeit lang am Füllelement einwirken soll. Insbesondere kann die vorbestimmte Zeit je nach Reinigungsmedium unterschiedlich sein. Vorzugsweise beginnt die vorbestimmte Zeit erst dann zu laufen, wenn die Füllhöhensonden aller zu reinigenden Füllelemente das Reinigungsmedium erkannt haben. Ohne ein Erkennen des Reinigungsmediums wird die CIP-Reinigung so durchgeführt, dass das Reinigungsmedium sicher alle Füllelemente erreicht hat, es wird also ein gewisser Zeitpuffer eingebaut, damit eine sichere Reinigung der Füllelemente gewährleistet wird. Auf diesen Zeitpuffer kann durch das Erkennen des Reinigungsmediums durch Füllhöhensonden verzichtet werden, was die CIP-Reinigung beschleunigt.
Ferner wird eine Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut vorgeschlagen. Unter Behälter werden dabei beispielsweise Flaschen, weitere flaschenartige Behälter, Dosen, Party-Dosen oder Kegs verstanden. Die Füllmaschine weist eine Vielzahl von Füllpositionen an einem umlaufenden Transportelement auf. Dabei weist jede Füllposition ein Füllelement mit einem Füllventil und einer elektrischen Füllhöhensonde oder mit einem als elektrische Sonde ausgebildeten langen Füllrohr auf. Darüber hinaus kann die Füllposition noch einen Behälterträger zum Tragen der Behälter aufweisen. Über das Füllventil, an dem ein Füllrohr angeschlossen sein kann, gelangt das flüssige Füllgut von der Füllmaschine in die Behälter. Die elektrische Füllhöhensonde überprüft dabei, welche Höhe das flüssige Füllgut im Behälter erreicht hat. Sobald eine vorbestimmte Höhe erreicht ist, wird das Füllen des Behälters gestoppt. Die elektrische Füllhöhensonde arbeitet dabei nach dem Prinzip, dass über das flüssige Füllgut ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird, wobei dieses Schließen des Stromkreises von entsprechenden Messgeräten erkannt wird. Zum CIP-Reinigen des Füllelements sind das Füllventil und die elektrische Füllhöhensonde in einem von einem Verschließelement bereitgestellten Spülraum aufnehmbar. Das Verschließelement kann dabei manuell an der Füllposition eingehängt und/oder automatisch aktiviert werden. Beim CIP-Reinigen wird dann in den Spülraum wenigstens ein Reinigungsmedium geleitet, so dass das Füllelement gereinigt wird.
Erfindungsgemäß weist die Füllmaschine eine Steuerung auf, die ausgebildet ist, das Verfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchzuführen. Insbesondere wird also während der CIP-Reinigung zumindest eine Messung mit der elektrischen Füllhöhensonde durchgeführt. Das Reinigungsmedium schließt dabei den Stromkreis der Füllhöhensonde, wodurch erkannt wird, dass sich Reinigungsmedium im Spülraum befindet. So kann für jedes Füllelement überprüft werden, ob sich Reinigungsmedium im Spülraum befindet oder nicht und damit kann die Reinigung an sich überprüft werden. Wird diese Überprüfung bei allen Reinigungsschritten und an allen Füllelementen durchgeführt, so ist ein Nachweis einer vollständigen Reinigung der Füllmaschine möglich.
Vorteilhafterweise weist eine Messelektronik der Füllhöhensonde einen einstellbaren Vorwiderstand auf. Da die elektrischen Leitfähigkeiten von beispielsweise zum Spülen verwendetem Wasser auf der einen Seite und zum Reinigen verwendeten Laugen oder Säuren auf der anderen Seite teilweise mehr als zwei Größenordnungen auseinanderliegen, ermöglicht es der einstellbare Vorwiderstand, über diesen Bereich von Leitfähigkeiten ein präzises Messergebnis zu erhalten.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Füllmaschine zumindest ein in einem Gas- und/oder Flüssigkeitskanal installiertes Leitfähigkeits-Messgerät aufweist zur Messung einer Referenz-Leitfähigkeit. Aus dem Vergleich der Referenz-Leitfähigkeit mit der von der Füllhöhensonde gemessenen Leitfähigkeit kann geschlossen werden, ob das von der Füllhöhensonde gemessene Medium das gewünschte Reinigungsmedium ist oder nicht.
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 beispielhaft:

1a einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllelement,
1 b einen schematischen Schnitt durch das Füllelement aus 1a mit angeschlossener Spülhülse und
2 eine Messschaltung.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1a zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Füllelement 1 einer Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut. Das Füllelement 1 weist ein Füllventil 2 auf, das hier durch einen Kegel 3 dargestellt ist, der mit einer kegelförmigen Aussparung 4 im Füllelement 1 zusammenwirkt. Diese Darstellung des Füllventils 2 ist lediglich beispielhaft und schematisch zu verstehen. Es sind viele andere Formen eines Füllventils 2 denkbar und möglich und diese nehmen keinen Einfluss auf die vorliegende Erfindung.
Beim Füllen eines hier nicht dargestellten Behälters, welcher sich vorzugsweise unterhalb des Füllventils 2 befindet, wird das Füllventil 2 geöffnet, so dass das flüssige Füllgut über das Füllventil 2 und einen mit diesen in fluider Verbindung stehenden Flüssigkeitskanal 5 in den Behälter fließen kann. Beim Füllen aus dem Behälter austretende Luft wird dabei über einen Gaskanal 6 abgeführt.
Des Weiteren ist zentral eine Füllhöhensonde 7 angeordnet, welche vorzugsweise stabförmig ausgebildet ist und sich vorzugsweise in Richtung des Behälters an das Füllventil 2 anschließt. Die Füllhöhensonde 7 weist an ihrem unteren, d.h. dem Füllventil 2 gegenüberliegenden Ende einen elektrisch leitenden Messbereich 8 auf. Durch einen isolierenden Bereich 9 ist dieser Messbereich 8 von einem ebenfalls elektrisch leitenden Massebereich 10 der Füllhöhensonde 7 getrennt. Beim Füllen von Behältern ist die Funktionsweise einer derartigen Füllhöhensonde 7 derart, dass zwischen dem Messbereich 8 und dem Massebereich 10 zunächst eine elektrische, vorzugsweise periodische Spannung U angelegt wird. Da der Messbereich 8 und der Massebereich 10 durch den isolierenden Bereich 9 voneinander getrennt sind, fließt zunächst im dazugehörigen Stromkreis kein Strom, da keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Messbereich 8 und dem Massebereich 10 der Füllhöhensonde 7 besteht.
Die Füllhöhensonde 7 reicht beim an sich bekannten Anwendungsfall in den zu füllenden Behälter hinein, und zwar kommt der Übergang zwischen dem isolierenden Bereich 9 und dem Massebereich 10 im Bereich der gewünschten Füllstandshöhe des Füllgutes im Behälter zu liegen. Anschließend wird das Füllventil 2 geöffnet und über das Füllventil 2 und den daran anschließenden Flüssigkeitskanal 5 das Füllgut in den Behälter gefüllt.
Steigt nun der Flüssigkeitsspiegel bzw. die Füllhöhe des Füllgutes im Behälter so weit an, dass dieser den Übergang zwischen dem isolierenden Bereich 9 und dem Massebereich 10 übersteigt, dann wird über das leitende Füllgut der Stromkreis zwischen dem Messbereich 8 und dem Massebereich 10 geschlossen. Aufgrund der anliegenden Spannung U kann nun Strom im Stromkreis fließt. Es ist somit die gewünschte Füllhöhe des Füllgutes im Behälter erreicht und das Füllventil 2 kann wieder geschlossen werden.
Des Weiteren weist das Füllelement 1 eine Anschlussvorrichtung 11 zum Anschließen eines Verschließelements 12 am Füllelement 1 auf.
1b zeigt hier einen schematischen Schnitt durch das Füllelement 1 gemäß der 1a mit einem daran angeschlossenen Verschließelement 12, das hier beispielhaft als Spülhülse ausgebildet ist. Das Verschließelement 12 schließt dabei dicht mit dem Füllelement 1 ab und bildet somit einen Spülraum 13, in dem insbesondere das Füllventil 2 und die Füllhöhensonde 7 aufgenommen sind, d.h. das Verschließelement 12 bildet mit dem Füllelement 1 einen fluiddichten Spülraum 13 aus, der sich an der Unterseite des Verschließelementes 12 an den Flüssigkeitskanal 5 anschließt und in welchen zumindest das freiendseitige Ende des Füllhöhensonde 7 aufgenommen ist. Auch steht der Gaskanal 6 in fluider Verbindung mit Spülraum 13.
Das in 1b gezeigte Verschließelement 12 wird beispielsweise manuell in die Anschlussvorrichtung 11 eingehängt bzw. mit dieser lösbar verbunden. Es ist aber auch möglich, dass das Verschließelement 12 automatisch aktiviert wird. Beispielsweise kann das Verschließelement 12 als Spülkappe ausgebildet sein. Die jeweils Ausführungsform des Verschließelementes 12 hat jedoch keinen Einfluss auf die vorliegende Erfindung.
Zur CIP-Reinigung wird nun ein Reinigungsmedium über das Füllventil 2 und den Flüssigkeitskanal 5 in den Spülraum 13 eingeleitet. Somit erreicht das Reinigungsmedium sowohl das Füllventil 2 als auch die Füllhöhensonde 7. Vorzugsweise wird über den Gaskanal 6 das Reinigungsmedium wieder aus dem Spülraum 13 abgeleitet, so dass eine kreislaufartige Führung des Reinigungsmediums entsteht. Selbstverständlich kann das Reinigungsmedium auch in der umgekehrten Richtung geleitet werden, so dass es über den Gaskanal 6 in den Spülraum 13 eintritt und über den Flüssigkeitskanal 5 und das Füllventil 2 den Spülraum 13 wieder verlässt.
Als Reinigungsmedium kommen unterschiedlichste Reinigungsflüssigkeiten in Betracht, unter anderem auch sehr starke Reinigungsflüssigkeiten wie Säuren und Laugen oder Wasser, das zum Spülen eingesetzt wird. Üblicherweise werden verschiedene Reinigungsflüssigkeiten hintereinander verwendet. So könnte zunächst mit einer Säure und sodann mit einer Lauge gereinigt und anschließend mit Wasser gespült werden.
Von besonderer Bedeutung ist, dass sichergestellt wird, dass alle Füllelemente 1 einer Füllmaschine gereinigt und/oder gespült werden. Hierzu wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt. Wenn das Reinigungsmedium den Spülraum 13 füllt, dann stellt das Reinigungsmedium eine elektrische Verbindung zwischen dem Messbereich 8 der Füllhöhensonde 7 und dem Massebereich 14 des elektrisch leitenden Verschließelements 12 her. Über diese durch das Reinigungsmedium hergestellte elektrisch leitende Verbindung wird ein Stromkreis geschlossen, wodurch im Stromkreis Strom fließt. Dieser Stromfluss wird gemessen und ein vorhandener Stromfluss indiziert, dass das Reinigungsmedium das Füllelement 1 erreicht hat.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Stromkreis auch über den Massebereich 10 der Füllhöhensonde 7 geschlossen werden. Ob der Stromkreis über den Massebereich 14 des Verschließelements 12, den Massebereich 10 der Füllhöhensonde 7 oder über beide Massebereiche 14 und 10 geschlossen wird, hängt von Details der verwendeten Schaltung ab. Bei einem elektrisch isolierten Verschließelement 12 ist das Schließen des Stromkreises über den Massebereich 14 des Verschließelements 12 beispielsweise nicht möglich.
Eine hier nicht dargestellte Steuerung registriert, dass über die Füllhöhensonde 7 ein Stromfluss festgestellt wurde. Vorteilhafterweise wird dies, zusammen mit Datum und Uhrzeit, auf einem Speichermedium aufgezeichnet, so dass die erfolgte Reinigung des Füllelements 1 auch nachträglich noch nachgewiesen werden kann. Die Aufzeichnung kann dabei über die Steuerung direkt erfolgen, oder über eine zentrale Datenverarbeitungsanlage der Füllmaschine, an die das Messergebnis weitergeleitet wurde.
Zusätzlich zur Feststellung, dass ein Stromfluss im Stromkreis vorhanden ist, wird in einer bevorzugten Ausführungsvariante auch noch der Widerstand zwischen dem Messbereich 8 und dem Massebereich 14 und/oder 10 bestimmt. Über einen bekannten Faktor, der sich aus der bekannten Geometrie der Füllhöhensonde 7 und des Verschließelements 12 ergibt oder experimentell bestimmt wird, kann damit die elektrische Leitfähigkeit des Reinigungsmediums berechnet werden.
Die über die Füllhöhensonde 7 bestimmte elektrische Leitfähigkeit des Reinigungsmediums wird mit dem bekannten Wert der elektrischen Leitfähigkeit des Reinigungsmediums verglichen. Stimmen die Werte innerhalb einer gewissen Toleranz überein, dann ist mit hoher Wahrscheinlichkeit das richtige Reinigungsmedium im Spülraum 13 angekommen. Auch diese Werte können aufgezeichnet werden, um einen späteren Nachweis zu ermöglichen.
Zusätzlich oder alternativ zum bekannten Wert der elektrischen Leitfähigkeit kann die elektrische Leitfähigkeit des Reinigungsmediums auch mit einem im Gaskanal 6 angeordneten Leitfähigkeits-Messgerät 15 gemessen werden. Das Leitfähigkeits-Messgerät 15 kann selbstverständlich auch im Flüssigkeitskanal 5 oder in einem zentraleren Gas- oder Flüssigkeitskanal angeordnet sein.
Wenn in der Nähe des Leitfähigkeits-Messgeräts 15 zusätzlich die Temperatur des Reinigungsmediums gemessen wird, kann über die bekannte Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit und die an der Füllhöhensonde 7 gemessene Leitfähigkeit auch die Temperatur des Reinigungsmediums an der Füllhöhensonde 7 berechnet werden.
Die Steuerung erfasst zumindest den Zeitpunkt zu dem das Reinigungsmedium an allen zu reinigenden Füllelementen 1 angekommen ist. Von diesem Zeitpunkt ab wird - gegebenenfalls nach einer vorgegebenen Einwirkzeit des Reinigungsmediums - der nächste Reinigungsschritt eingeleitet.
2 zeigt eine beispielhafte Messschaltung 16. Dabei wird zwischen Messbereich 8 und Massebereich 10 oder 14 über einen Vorwiderstand Rv eine Spannung U angelegt. Bei der Spannung U handelt es sich vorzugsweise um eine periodische Spannung, so dass eine Elektrolyse am Messbereich 8 und/oder Massebereich 10 oder 14 vermieden werden kann. Zur Erleichterung der Messung kann die Spannung U eine rechteckförmige Spannung bzw. Rechteckspannung sein. Alternativ kann auch eine sinusförmige Wechselspannung Verwendung finden.
Zwischen dem Messbereich 8 und dem Massebereich 10 oder 14 bildet das Reinigungsmedium einen Lastwiderstand Rm. Über die zwischen Messbereich 8 und Massebereich 10 oder 14 anliegende Spannung, die bekannte Spannung U und die bekannte Größe des Vorwiderstands Rv kann die Größe des Lastwiderstands Rm berechnet werden und daraus dann die Leitfähigkeit des Reinigungsmediums berechnet werden.
Die Bestimmung des Lastwiderstands Rm und damit der Leitfähigkeit des Reinigungsmediums ist dabei am genauesten, wenn der Vorwiderstand Rv und der Lastwiderstand Rm die gleiche Größenordnung haben. Um für unterschiedlichste Reinigungsmedien, die verschiedene Leitfähigkeiten aufweisen, genaue Messungen zu erhalten, ist der Vorwiderstand Rv einstellbar ausgebildet. Diese Einstellung des Vorwiderstands Rv erfolgt dabei vorzugsweise automatisch.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von Änderungen oder Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Füllelement
2: Füllventil
3: Kegel
4: kegelförm ige Aussparung
5: Flüssigkeitskanal
6: Gaskanal
7: Füllhöhensonde
8: Messbereich
9: isolierender Bereich
10: Massebereich der Füllhöhensonde
11: Anschlussvorrichtung
12: Verschließelement
13: Spülraum
14: Massebereich des Verschließelements
15: Leitfähigkeits-Messgerät
16: Messschaltung
Rm: Lastwiderstand
Rv: Vorwiderstand
U: Spannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10061491 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur CIP-Reinigung zumindest eines Füllelements (1) einer Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, wobei die Füllmaschine eine Vielzahl von Füllpositionen an einem umlaufenden Transportelement aufweist, wobei jede Füllposition ein Füllelement (1) mit einem Füllventil (2) und einer elektrischen Füllhöhensonde (7) aufweist, zur CIP-Reinigung das Füllventil (2) und die elektrische Füllhöhensonde (7) in einem von einem Verschließelement (12), insbesondere einer Spülkappe oder Spülhülse, bereitgestellten Spülraum (13) aufgenommen wird und wenigstens ein Reinigungsmedium in den Spülraum (13) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der CIP-Reinigung zumindest eine Messung mit der elektrischen Füllhöhensonde (7) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließelement (12) manuell an der Füllposition eingehängt und/oder automatisch aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Gas- und/oder Flüssigkeitskanälen (6; 5) der Füllmaschine angeordnete und ansteuerbare Ventile (2) derart geöffnet und/oder geschlossen werden, dass das Reinigungsmedium in einem Kreislauf durch das Füllventil (2) gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung zwischen einem Messbereich (8) der Füllhöhensonde (7) und einem Massebereich (10; 14), insbesondere der Füllhöhensonde (7) und/oder des Verschließelements (12), durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung am Messbereich (8) der Füllhöhensonde (7) eine periodische Spannung (U), insbesondere eine Rechteckspannung, angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhandensein eines Reinigungsmediums geprüft und/oder die Größe der elektrischen Leitfähigkeit des Reinigungsmediums, die Höhe eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Messbereich (8) der Füllhöhensonde (7) und einem Massebereich (10; 14), die Höhe eines Spannungsabfalls in einer Messschaltung (16) und/oder die Höhe eines elektrischen Widerstands (Rm) zwischen dem Messbereich (8) der Füllhöhensonde (7) und einem Massebereich (10; 14), insbesondere der Füllhöhensonde (7) bzw. des Verschließelements (12), gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Vorwiderstand (Rv) gemessen wird, der vorzugsweise angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzmessung der elektrischen Leitfähigkeit des Reinigungsmediums, insbesondere mittels eines in einem Gas- und/oder Flüssigkeitskanal (6; 5) installierten Leitfähigkeits-Messgeräts (15), durchgeführt wird, und vorzugsweise die Temperatur des Reinigungsmediums an dieser Stelle gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der von der Füllhöhensonde (7) gemessenen elektrischen Leitfähigkeit die Temperatur des Reinigungsmediums bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Messergebnisse weitergeleitet und/oder aufgezeichnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Zeit nach Erkennen des Reinigungsmediums durch zumindest eine Füllhöhensonde (7) ein folgender Reinigungsschritt eingeleitet oder die Reinigung abgeschlossen wird.
Füllmaschine zum Füllen von Behältern mit einem flüssigen Füllgut, wobei die Füllmaschine eine Vielzahl von Füllpositionen an einem umlaufenden Transportelement aufweist, wobei jede Füllposition ein Füllelement (1) mit einem Füllventil (2) und einer elektrischen Füllhöhensonde (7) aufweist und das Füllventil (2) und die elektrische Füllhöhensonde (7) in einem von einem Verschließelement (12) bereitgestellten Spülraum (13) aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmaschine eine Steuerung aufweist, die ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
Füllmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messelektronik der Füllhöhensonde (7) einen einstellbaren Vorwiderstand (Rv) aufweist.
Füllmaschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmaschine zumindest ein in einem Gas- und/oder Flüssigkeitskanal (6; 5) installiertes Leitfähigkeits-Messgerät (15) aufweist zur Messung einer Referenz-Leitfähigkeit.