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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Füllorgan einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, umfassend zumindest eine Hauptkomponente und eine Nebenkomponente.
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Stand der Technik
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Es sind verschiedene Technologien zum Mischen und Abfüllen von Getränken bestehend aus mehreren Komponenten bekannt. So können die Getränke in einem vorgelagerten Prozess mithilfe eines Mischers fertig ausgemischt und im finalen Zustand zur Abfüllanlage gefördert werden. Stille Getränke werden dabei oft mit einem Freistrahlsystem abgefüllt, während karbonisierte Getränke unter Druck und bei angepresstem Behälter durch eine Wandfüllung eingeleitet werden.
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Aus der
US 2008/0271809 A1 ist bekannt, die gewünschten Komponenten beispielsweise über separate Dosierstationen einzeln zu dosieren und abzufüllen. Die Verwendung von separaten Dosierstationen für eine Vielzahl von Komponenten führt jedoch zu einem komplexen Anlagenaufbau und Prozessablauf, da die Abfüllung jedes Behälters auf mehrere separate Dosier-/Abfüllstationen aufgeteilt wird, an denen der Behälter für die jeweiligen Dosierzeiten positioniert werden muss. Es ist zwar prinzipiell möglich, die mehreren Komponenten über separate Leitungen und Abgabeöffnungen gleichzeitig und an einer gemeinsamen Abfüllstation in die Behälter einzudosieren, dies ist jedoch durch die Größe der Flaschen- beziehungsweise Behältermündung begrenzt.
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Alternativ kann die Zusammenführung der Komponenten in einem gemeinsamen Füllventil realisiert werden, vgl. beispielsweise
EP 0 775 668 A1 und
WO 2009/114121 A1 . Gemäß dem sogenannten „Double-Fill-System“, bei dem eine Hauptkomponente als klare Flüssigkeit, beispielsweise Saft, und eine Nebenkomponente etwa mit Fruchtstückchen oder Fruchtfasern, genannt Slurry, abgefüllt werden, wird zuerst das Slurry ins Füllventil dosiert, und anschließend werden beide Komponenten aus dem Füllsystem in den Behälter gefüllt. Die Zudosierung des Slurry erfolgt dabei in der Nähe des Produktauslaufkegels. Beide Prozesse werden zeitlich nacheinander abgehandelt. Zuerst erfolgt die Eindosierung ins Ventil, anschließend das Abfüllen in den Behälter. Das Füllprinzip beruht üblicherweise auf einer Freistrahlfüllung.
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Bei einer Weiterentwicklung dieses Prinzips, unter der Bezeichnung „Flexible-Fill“ bekannt, werden ebenfalls zumindest zwei Komponenten, eine Hauptkomponente, zumeist karbonisiertes Wasser, und eine Nebenkomponente, beispielsweise Sirup, im Füllventil angemischt und anschließend abgefüllt. Bei diesem System stehen am Füllventil mehrere Sirups beziehungsweise Nebenkomponenten an, wodurch durch die Wahl der Nebenkomponente unterschiedliche Getränke abfüllbar sind. Auch hier werden die beiden Prozesse (Dosage und Füllen) zeitlich nacheinander abgearbeitet.
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Eine weitere Technologie zum Abfüllen mehrkomponentiger Getränke ist unter der Bezeichnung „Dualfill“ bekannt. Dieses System ist speziell für die Milchabfüllung mit unterschiedlichen Fettgehalten entwickelt worden. Das Füllsystem besitzt ein Ventil, bei dem mehrere Milchkomponenten unterschiedlichen Fettgehalts anstehen, beispielsweise entfettete Milch mit einem Fettgehalt von weniger als 0,1% und Frischmilch mit einem Fettgehalt zwischen ca. 4% und 4,5%. Je nach gewünschtem Fettgehalt im Behälter wird das Mengenverhältnis der beiden Milchsorten berechnet und zuerst die erforderlich Menge an Frischmilch und anschließend die erforderliche Menge an entfetteter Milch in den Behälter gefüllt. Die beiden Füllprozesse finden wiederum zeitlich nacheinander statt. Der Füllprozess beruht auf einem Freistrahlfüllen.
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Das Abmischen im Füllventil erschwert eine zeitliche Optimierung des Abfüllvorgangs, da der Dosiervorgang, beispielsweise unter Verwendung eines Durchflussmessers, nicht beliebig beschleunigt werden kann. Die Zeit, die der Behälter unter der Dosierstelle verbleibt, ist direkt proportional zur Leistung der Abfülllinie. Bei einem höheren Leistungsbedarf muss daher entweder die Dosierzeit und damit der Dosierbereich verringert oder eine zweite parallele Dosierlinie aufgebaut werden. Der mögliche Dosierbereich ist von der zur Verfügung stehenden Dosierzeit und damit von der Linienleistung abhängig.
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Beim Sortenwechsel kann es dazu kommen, dass Reste eines vorigen Füllprodukts, insbesondere etwaige Dosagekomponenten, im Füllventil zurückbleiben. Aromastoffe, Fruchtstückchen und dergleichen können verschleppt werden und nachfolgende Abfüllungen verunreinigen. Damit möglichst keine Rückstände im Füllventil verbleiben, müssen Menge und Abfüllung der Hauptkomponente so eingerichtet sein, dass diese das Füllventil vollständig von Resten der vorigen Abfüllung befreit. Der Reinigungsgrad wird unter anderem davon bestimmt, wie schnell und mit welchem Druck das Füllventil bei der Abgabe des Füllprodukts in den Behälter durchspült wird. Die Durchspülung des Füllventils kann jedoch aus mehreren Gründen nicht beliebig beschleunigt werden. So kann es beim Abfüllen karbonisierter Getränken leicht zum Überschäumen kommen. Ebenso steht die Verdrängung der im Behälter befindlichen Atmosphäre während des Abfüllens einer Beschleunigung des Abfüllprozesses entgegen.
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Es besteht zudem zunehmend Nachfrage nach technischen Lösungen, die eine Wiederverwendung von Behältern/Flaschen durch Nachfüllen erlauben. Dabei geht es darum, dass ein Nachfüllautomat, aufgestellt beispielsweise in einem Einkaufszentrum, dem Endverbraucher erlaubt, eine Getränkeflasche mit Getränken, insbesondere karbonisierten Produkten, neu zu befüllen. In der Regel werden karbonisierte Getränke unter Druck, d.h. angepresst am Füllventil, abgefüllt. Aus hygienischen Gründen kann dies in solchen Nachfüllautomaten nicht umgesetzt werden, denn um eine Verschleppung von Verunreinigungen, Keimen usw. von Flasche zu Flasche zu unterbinden, sollte das Füllprodukt nicht angepresst im Freistrahlprinzip abgefüllt werden.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Füllorgan und ein verbessertes Verfahren zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Füllorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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Das Füllorgan gemäß der Erfindung ist Teil einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt. Das Füllorgan sowie die Vorrichtung kommen besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zur Anwendung, beispielsweise zur Abfüllung von Softdrinks, Smoothies, Säften, Milchprodukten, Mischgetränken und dergleichen. Das Füllprodukt umfasst zumindest zwei Komponenten, die hierin als „Hauptkomponente“ und „Nebenkomponente“ bezeichnet sind. Die Hauptkomponente ist vorzugsweise karbonisiertes Wasser, dessen Karbonisierungsgrad vorzugsweise variierbar ist, und die Nebenkomponente kann ein Sirup sein.
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Das Füllorgan umfasst ein Gehäuse, das als stationär angenommen werden kann, d.h. in Bezug auf andere Komponenten des Füllorgans, nicht jedoch notwendigerweise absolut oder in Bezug auf externe Komponenten der Vorrichtung stationär ausgebildet ist. Das Gehäuse weist einen Mündungsabschnitt zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter auf. Der Mündungsabschnitt ist für ein Freistrahlfüllen ausgelegt, d.h. das Abfüllen findet drucklos und ohne Kontakt zwischen Füllorgan und Behälter statt. Insbesondere wird der Behälter zum Abfüllen nicht an den Mündungsabschnitt des Füllorgans angepresst und auch nicht mit einem Spanngas vorgespannt.
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Das Füllorgan weist einen Hauptproduktkanal auf, der sich im Gehäuse zum Mündungsabschnitt erstreckt und eingerichtet ist, um die Hauptkomponente an den Mündungsabschnitt zu transportieren, von wo aus die Hauptkomponente nach Überbrückung eines Freistrahlbereichs in den Behälter einströmen kann.
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Das Füllorgan weist ein Hauptventil mit einem Hauptventilkegel auf, der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Hauptventilkegel und das Gehäuse über einen ersten Aktuator in einer Axialrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, um den Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen. Vorzugsweise ist der Hauptventilkegel im Gehäuse in Axialrichtung verschiebbar gelagert und über den ersten Aktuator in einen gehäuseseitigen Hauptventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar ist, um den Hauptproduktkanal beziehungsweise einen Hauptproduktauslauf des Hauptproduktkanals entsprechend zu schließen beziehungsweise zu öffnen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse zumindest abschnittsweise, insbesondere ein Gehäuseunterteil, beweglich ausgebildet sein, um mit dem Hauptventilkegel entsprechend zusammenzuwirken, um mit dem Hauptventilkegel den Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen.
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Die Kegelform des Hauptventilkegels definiert die oben genannte Axialrichtung. Im Fall eines zylindrischen Gehäuses fallen die Zylinderachse des Gehäuses und die Axialrichtung des Hauptventilkegels vorzugsweise zusammen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnungen „erster“, „zweiter“ usw. keine Ordnung, Reihenfolge oder Priorisierung vorgeben, sondern lediglich der sprachlichen Unterscheidung dienen.
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Das Füllorgan weist ferner einen Nebenproduktkanal auf, der sich in Axialrichtung durch den Hauptventilkegel zum Mündungsabschnitt erstreckt und eingerichtet ist, um die Nebenkomponente an den Mündungsabschnitt zu transportieren, von wo aus die Nebenkomponente nach Überbrückung des Freistrahlbereichs in den Behälter einströmen kann.
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Das Füllorgan weist ferner ein Nebenventil auf, das eingerichtet ist, um den Nebenproduktkanal zu öffnen beziehungsweise zu schließen.
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Gemäß dem vorstehend dargelegten Füllorgan wird das mehrkomponentige Füllprodukt in einem Postmix-Verfahren erst im zu befüllenden Behälter final hergestellt. Dazu werden die Komponenten des Füllprodukts vorzugsweise zumindest abschnittsweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt, wodurch dann im Behälter ein homogenes Füllprodukt bestehend aus zwei oder mehr Komponenten erzeugt wird. Auf eine Mischkammer im Füllorgan oder vor dem Füllorgan wird verzichtet, wodurch eine Verschleppung der Komponenten des Füllprodukts außerhalb des Behälters, insbesondere im Füllorgan, wirksam unterbunden wird.
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Der Hauptventilkegel ist innen hohl konstruiert, wodurch der Nebenproduktkanal ausgebildet wird. Auf diese Weise kann die Nebenkomponente in den Freistrahl der Hauptkomponente gelegt werden, so dass das Produkt als „Strahl-in-Strahl“ abfüllbar ist
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Vorzugsweise weist das Nebenventil einen Nebenventilkegel auf, der im Hauptventilkegel in Axialrichtung verschiebbar gelagert ist und über einen zweiten Aktuator in einen hauptventilseitigen Nebenventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar ist, um den Nebenproduktkanal beziehungsweise einen Nebenproduktauslauf des Nebenproduktkanals entsprechend zu schließen beziehungsweise zu öffnen. Auf diese Weise kann ein Nebenventil maschinenbaulich kompakt unter synergetischer Nutzung des Hauptventilkegels realisiert werden.
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Vorzugsweise weist der Hauptproduktkanal eine hohlzylindrische Form auf und erstreckt sich parallel sowie konzentrisch zum Nebenproduktkanal, wobei der Nebenproduktkanal vorzugsweise ebenfalls eine hohlzylindrische Form aufweist. Die Nebenkomponente wird auf diese Weise im Freistrahlbereich nach der Abgabe durch das Füllorgan von der Hauptkomponente ummantelt, wodurch ein kompakter Strahl erzeugt wird, bei dem die Komponenten das Füllorgan gemeinsam, jedoch getrennt verlassen.
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Vorzugsweise weist das Füllorgan oder die Vorrichtung eine Steuerung auf, die eingerichtet ist, um den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator so anzusteuern, dass das Hauptventil und das Nebenventil zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich geöffnet sind, so dass die Hauptkomponente und die Nebenkomponente zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt werden. Auf diese Weise kann der Abfüllvorgang verkürz werden.
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Vorzugsweise ist die Steuerung eingerichtet, um den ersten Aktuator und den zweiten Aktuator so anzusteuern, dass zum Ende eines Füllvorganges hin zuerst das Nebenventil und anschließend, etwa nach Ablauf einer bestimmten Spülzeit, das Hauptventil geschlossen wird. Auf diese Weise kann die noch strömende Hauptkomponente etwaige Reste der Nebenkomponente, beispielsweise Sirupreste, von den mündungsseitigen Komponenten des Füllorgans waschen, wodurch eine Aromaverschleppung von einem Füllvorgang an den nächsten wirksam unterbunden wird.
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Vorzugsweise sind mehrere Hauptventilkegel vorgesehen sowie im Gehäuse in Axialrichtung verschiebbar gelagert und in einen jeweiligen gehäuseseitigen Hauptventilsitz absenkbar und aus diesem heraus bewegbar, um einen zugehörigen Hauptproduktkanal entsprechend zu schließen und zu öffnen. In diesem Fall erstreckt sich in jedem Hauptventilkegel je ein Nebenproduktkanal in Axialrichtung durch den entsprechenden Hauptventilkegel zum Mündungsabschnitt, wobei die Nebenproduktkanäle eingerichtet sind, um je eine Nebenkomponente, die sich vorzugsweise unterscheiden, an den Mündungsabschnitt zu transportieren. Die Hauptventilkegel sitzen in diesem Fall in einem gemeinsamen Gehäuse, das die Hauptkomponente beinhaltet. Die Hauptventilkegel sind vorzugsweise parallel, nebeneinander angeordnet. Indem mehrere Hauptventilkegel und damit Nebenproduktkanäle auf diese Weise nebeneinander vorgesehen sind, kann schnell zwischen mehreren Nebenkomponenten, beispielsweise mehreren Sirups, umgestellt werden.
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Vorzugsweise weist jeder Nebenproduktkanal ein rückseitiges Absperrventil auf, das eingerichtet ist, um den entsprechenden Nebenproduktkanal zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Damit lassen sich die Hauptventilkegel kompakter und die Nebenproduktkanäle näher beieinander arrangieren. Allerdings können die Nebenventile alternativ wie in den zuvor dargelegten Ausführungsformen überje einen Nebenventilkegel und zugehörigen Nebenventilsitz implementiert sein.
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Vorzugsweise ist die Hauptkomponente karbonisiertes Wasser, und die Nebenkomponente ist vorzugsweise ein Sirup. Ein solches Freistrahlabfüllen karbonisierter, mehrkomponentiger Produkte bildet eine technische Grundlage für die Wiederverwendung von Behältern/Flaschen durch Nachfüllen, da eine Verschleppung von Verunreinigungen, Keimen usw. von Behälter zu Behälter wirksam unterbunden wird.
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Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, vorzugsweise einem mehrkomponentigen Getränk, umfassend zumindest eine Hauptkomponente und eine Nebenkomponente, gelöst. Das Verfahren, das mit einem Füllorgan oder einer Vorrichtung gemäß der obigen Beschreibung durchgeführt wird, umfasst: Einleiten der Hauptkomponente des Füllprodukts in den Hauptproduktkanal des Füllorgans, und Einleiten der Nebenkomponente des Füllprodukts in den Nebenproduktkanal des Füllorgans; Öffnen des Hauptventils sowie des Nebenventils, wodurch die Hauptkomponente und die Nebenkomponente aus dem Mündungsabschnitt des Füllorgans abgegeben werden und nach Überbrückung eines Freistrahlbereichs in einen zu befüllenden Behälter eingeleitet werden; und Schließen des Hauptventils sowie des Nebenventils.
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Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Füllorgan beziehungsweise die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
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So sind aus den oben genannten Gründen während eines Füllvorgangs das Hauptventil und das Nebenventil zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich geöffnet.
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Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen zum Ende des Füllvorganges hin zuerst das Nebenventil und anschließend, etwa nach Ablauf einer Spülzeit, das Hauptventil geschlossen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine vertikale Schnittansicht eines Füllorgans in einer Vorrichtung zum Freistrahlfüllen von Behältern mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt;
- 2a, 2b, 2c das Füllorgan der 1 in verschiedenen Betriebszuständen; und
- 3 ein Füllorgan gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
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Die 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht eines Füllorgans 10, das in einer Vorrichtung 1 zum Freistrahlfüllen von Behältern (in den Figuren nicht gezeigt) mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt, insbesondere einem mehrkomponentigen Getränk, zum Einsatz kommt. Das Füllorgan 10 ist als Freistrahlventil konzipiert, bei dem das Füllprodukt drucklos in den Behälter eingeleitet wird und der Füllstrahl nach Verlassen des Füllorgans 10 einen Freistrahlbereich überbrückt und im Wesentlichen ohne äußere Beeinflussung in den Behälter gelangt. Insbesondere wird der Behälter beim Freistrahlfüllen nicht gegen das Füllorgan gedrückt und kommt mit diesem vorzugsweise nicht in Berührung. Damit wird auch ein Vorspannen des zu befüllenden Behälters mit einem Spanngas nicht vorgenommen.
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Als abzufüllende Füllprodukte kommen beispielsweise Softdrinks, Smoothies, Säfte, Milchprodukte, Mischgetränke und dergleichen in Betracht. Besonders geeignet ist die Vorrichtung 1 zum Abfüllen karbonisierter Getränke im Freistrahl.
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Das Füllprodukt umfasst zumindest zwei Komponenten, eine Hauptkomponente H und eine Nebenkomponente N. Die Hauptkomponente H ist vorzugsweise karbonisiertes Wasser (vorzugsweise mit variierbarem Karbonisierungsgrad), die Nebenkomponente N kann ein Sirup sein. Allerdings besteht diesbezüglich keine Einschränkung. Beispielsweise können die Haupt- und Nebenkomponente H, N Milch unterschiedlicher Fettgehalte sein, um auf diese Weise einen gewünschten Fettgehalt im abgefüllten Produkt flexibel einstellen zu können. Alternativ können Säfte mit Fruchtstückchen abgefüllt werden, wobei einer Saft-Hauptkomponente H Pulpe als Nebenkomponente N zugemischt wird, die Nebenkomponente N kann Zusatzstoffe, Aromastoffe usw. umfassen. Ferner sind Anwendungsfälle außerhalb der Getränke- beziehungsweise Lebensmittelindustrie möglich, beispielsweise im Care-Bereich zur Abfüllung von Shampoo und dergleichen.
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Das Füllorgan 10 ist für einen schnellen, flexiblen Sortenwechsel geeignet, insbesondere dann, wenn die verschiedenen Füllprodukte auf einem gemeinsamen Trägermedium - der Hauptkomponente H - und verschiedenen Zusatzstoffen - den Nebenkomponenten N - beruhen.
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Das Füllorgan 10 weist ein längliches, zylindrisches Gehäuse 11 auf, dessen Haupterstreckung eine Längsrichtung beziehungsweise zentrale Achse A definiert. Die Längsrichtung fällt im eingebauten Zustand normalerweise mit der Schwerkraftrichtung zusammen.
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In einem oberen Abschnitt des Füllorgans 10 sind eine erste Produktzuleitung 30 und eine zweite Produktzuleitung 40 vorgesehen, beide in der 1 schematisch dargestellt, um die Hauptkomponente H und die Nebenkomponente N in entsprechende Kanäle des Füllorgans 10 einzuleiten. Die Produktzuleitungen 30, 40 beziehen die Produktkomponenten beispielsweise entsprechend aus einem Reservoir 31 der Hauptkomponente H, einem Reservoir 41 der Nebenkomponente N, einer Produktionseinrichtung, einem Produktanschluss oder auf eine andere geeignete Weise.
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Die Hauptkomponente H gelangt von der ersten Produktzuleitung 30 in einen Hauptproduktkanal 21, der im Füllorgan 10 durch einen hohlzylindrischen Bereich ausgebildet ist. Die Nebenkomponente N gelangt von der zweiten Produktzuleitung 40 ein einen Nebenproduktkanal 22, der im Ausführungsbeispiel der 1, 2a, 2b, 2c ebenfalls durch einen hohlzylindrischen Bereich ausgebildet ist, der konzentrisch, innerhalb des Hauptproduktkanals 21 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist der Nebenproduktkanal 22 als Zentralrohr konzipiert, das sich zentral durch einen weiter unten beschriebenen Hauptventilkegel 25 erstreckt.
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Der Hauptproduktkanal 21 umschließt den Nebenproduktkanal 22 auf konzentrische Weise, so dass das Füllprodukt als „Strahl-im-Strahl“ über einen Mündungsabschnitt 23 des Füllorgans 10 abgegeben wird. Die Nebenkomponente N wird im Freistrahlbereich nach der Abgabe durch das Füllorgan 10 von der Hauptkomponente H ummantelt, wie es in der 1 gezeigt ist.
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Auf diese Weise wird das Füllprodukt drucklos im Freistrahlverfahren in einen Behälter eingefüllt, wobei die Komponenten des Füllprodukts im Füllsystem, insbesondere im Füllorgan 10, getrennt vorliegen und das Füllprodukt erst final im Behälter zusammengemischt wird.
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Das Füllorgan 10 ist von zylindrischer Form und definiert eine zentrale Achse A. Der Hauptventilkegel 25 ist entlang der Achse A, somit in Axialrichtung, verschiebbar gelagert und kann so über einen ersten Aktuator 27 (in der 1 schematisch dargestellt) in einen gehäuseseitigen Hauptventilsitz 25a abgesenkt und aus diesem heraus bewegt werden, dass dadurch ein Hauptproduktauslauf 25b, der vorzugsweise als Ringspalt ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, geschlossen und geöffnet wird.
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Der Hauptventilkegel 25 und der Hauptventilsitz 25a bilden ein Ventil, insbesondere ein frontbündiges Absperrventil.
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Um die Nebenkomponente N in den Freistrahl der Hauptkomponente H zu legen, so dass das Produkt als „Strahl-in-Strahl“ abfüllbar ist, ist der Hauptventilkegel 25 innen hohl konstruiert, wodurch der Nebenproduktkanal 22 ausgebildet wird.
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Im Ausführungsbeispiel der 1, 2a, 2b, 2c ist im Nebenproduktkanal 22 ein Nebenventilkegel 26 angeordnet, der entlang der Achse A, somit in Axialrichtung, verschiebbar gelagert ist und so über einen zweiten Aktuator 28 (in der 1 schematisch dargestellt) in einen hauptventilkegelseitigen Nebenventilsitz 26a abgesenkt und aus diesem heraus bewegt werden kann, dass dadurch ein Nebenproduktauslauf 26b, der vorzugsweise als Ringspalt ausgebildet ist oder einen solchen umfasst, des Nebenproduktkanals 22 geschlossen und geöffnet wird.
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Der Nebenventilkegel 26 und der Nebenventilsitz 26a bilden ein Ventil, in der Ausführungsform der 1, 2a, 2b, 2c insbesondere ein frontbündiges Absperrventil. Allerdings kann die Nebenkomponente N alternativ auf andere Weise hinzudosiert werden, beispielsweise durch ein rückseitiges Absperrventil 26`, wie es im Ausführungsbeispiel der 3 schematisch dargestellt ist.
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Die 2a, 2b, 2c zeigen drei Betriebszustände des Füllorgans 10. Die 2a zeigt das Füllorgan 10 mit geschlossenem Hauptproduktkanal 21 und geschlossenem Nebenproduktkanal 22. Die 2b zeigt das Füllorgan 10 mit geöffnetem Hauptproduktkanal 21 und geschlossenem Nebenproduktkanal 22. Die 2c zeigt das Füllorgan 10 mit geöffnetem Hauptproduktkanal 21 und geöffnetem Nebenproduktkanal 22.
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Zur Ansteuerung des Füllorgans 10 ist eine Steuerung 50 (vgl. 1) vorgesehen, die mit den Aktuatoren 27, 28 des Hauptventilkegels 25 und des Nebenventilkegels 26 sowie etwaigen Sensoren zur Überwachung des Füllprozesses in Kommunikation steht und eingerichtet ist, um den Füllprozess zu steuern oder zu regeln. Die Kommunikation kann drahtgebunden oder drahtlos, digital oder analog erfolgen. Die Kommunikation muss nicht notwendigerweise einen Informationsaustausch in beide Richtungen umfassen. Ein unidirektionaler Daten- und/oder Signalfluss fällt hierin unter den Begriff der „Kommunikation“. Die Steuerung 50 muss nicht unbedingt durch eine zentrale Recheneinrichtung oder elektronische Regelung gebildet sein, sondern es sind dezentrale und/oder mehrstufige Systeme, Regelungsnetzwerke, Cloud-Systeme und dergleichen umfasst. Die Steuerung 50 kann zudem integraler Bestandteil einer übergeordneten Anlagensteuerung sein oder mit einer solchen kommunizieren.
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Die Steuerung 50 ist vorzugsweise eingerichtet, um zum Ende der Füllung hin zuerst den Nebenventilkegel 26 zu schließen, so dass die noch strömende Hauptkomponente H etwaige Reste der Nebenkomponente N, beispielsweise Sirupreste, von den mündungsseitigen Komponenten des Füllorgans 10 waschen kann. Auf diese Weise wird eine Aromaverschleppung an nachfolgende Füllvorgänge wirksam unterbunden.
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Das Füllorgan 10 erlaubt die Abfüllung unterschiedlicher Füllprodukte, insbesondere solcher, die auf einer gemeinsamen Hauptkomponente H beruhen. Um den Sortenwechsel weiter zu beschleunigen, zeigt die 3 ein Ausführungsbeispiel eines Füllorgans 10 mit mehreren Hauptventilkegeln 25. Die Hauptventilkegel 25 sitzen in einem gemeinsamen Gehäuse 11, das die Hauptkomponente H beinhaltet.
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Die Hauptventilkegel 25 umfassen jeweils einen Nebenproduktkanal 22, der sich axial durch den entsprechenden Hauptventilkegel 25 erstreckt. Indem mehrere Hauptventilkegel 25 mit entsprechenden Nebenproduktkanälen 22 vorgesehen sind, kann besonders schnell zwischen mehreren Nebenkomponenten N, beispielsweise mehreren Sirups, gewechselt werden. Alternativ können bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Haupt- und/oder Nebenventile des Füllorgans 10 gleichzeitig mehrere mehrkomponentige Füllprodukte abgefüllt werden.
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Das Füllorgan 10 gemäß 3 weist keine frontbündigen Absperrventile für die Nebenkomponenten N, d.h. keine Nebenventilkegel und Nebenventilsitze, auf. Die Eindosierung der Nebenkomponenten N erfolgt stattdessen jeweils über ein rückseitiges Absperrventil 26`. Allerdings können die Nebenventile alternativ wie in den Ausführungsbeispielen der 1, 2a, 2b, 2c überje einen Nebenventilkegel 26 und zugehörigen Nebenventilsitz 26a implementiert sein.
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Gemäß der hierin dargelegten Vorrichtung 1 wird das mehrkomponentige Füllprodukt in einem Postmix-Verfahren erst im zu befüllenden Behälter final hergestellt. Dazu werden die Komponenten des Füllprodukts zumindest teilweise oder durchgängig zeitgleich in den Behälter eingefüllt, wodurch ein homogenes Füllprodukt bestehend aus zwei oder mehr Komponenten erzeugt wird. Durch den Verzicht auf eine Mischkammer in der Vorrichtung 1 beziehungsweise im Füllorgan 10 wird eine Verschleppung beziehungsweise Vermischung der Komponenten außerhalb des Behälters, insbesondere im Füllorgan 10, wirksam unterbunden.
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Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Freistrahlfüllen eines Behälters mit einem mehrkomponentigen Füllprodukt
- 10
- Füllorgan
- 11
- Gehäuse
- 21
- Hauptproduktkanal
- 22
- Nebenproduktkanal
- 23
- Mündungsabschnitt
- 25
- Hauptventilkegel
- 25a
- Hauptventilsitz
- 25b
- Hauptproduktauslauf
- 26
- Nebenventilkegel
- 26a
- Nebenventilsitz
- 26b
- Nebenproduktauslauf
- 26'
- Rückseitiges Absperrventil
- 27
- Erster Aktuator
- 28
- Zweiter Aktuator
- 30
- Erste Produktzuleitung
- 40
- Zweite Produktzuleitung
- 31
- Reservoir der Hauptkomponente
- 42
- Reservoir der Nebenkomponente
- 50
- Steuerung
- H
- Hauptkomponente
- N
- Nebenkomponente
- A
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0271809 A1 [0003]
- EP 0775668 A1 [0004]
- WO 2009/114121 A1 [0004]
