EP3795532A1 - Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt - Google Patents

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EP3795532A1
EP3795532A1 EP20197276.7A EP20197276A EP3795532A1 EP 3795532 A1 EP3795532 A1 EP 3795532A1 EP 20197276 A EP20197276 A EP 20197276A EP 3795532 A1 EP3795532 A1 EP 3795532A1
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EP
European Patent Office
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filling
container
pressure
product
variable
Prior art date
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Pending
Application number
EP20197276.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kursawe
Habersetzer Florian
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Krones AG
Original Assignee
Krones AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B67C3/2637—Filling-heads; Means for engaging filling-heads with bottle necks comprising a liquid valve opened by relative movement between the container and the filling head

Definitions

  • the present invention relates to a method and a filling device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling system for filling beverages, such as water, carbonated or non-carbonated, soft drinks, beer or mixed drinks.
  • beverages such as water, carbonated or non-carbonated, soft drinks, beer or mixed drinks.
  • the container can according to one in the DE 10 2014 104 873 A1 described further development can be closed under overpressure, without a pressure equalization of the container interior with the external environment.
  • the filling level in the container is not set via a return air pipe or a height probe, as is the case with a conventional filling device, but is influenced by various parameters. So according to the DE 10 2014 104 872 A1 the filling of the container ends, for example, when a certain cut-off pressure is reached in the container.
  • the parameters that determine the filling level are, on the one hand, manipulated variables that can be set on the filling device, and, on the other hand, properties of the filling product. Finds an intended or unintended variation of a Instead of such an influencing variable, for example by changing the ambient conditions or the filling product to be filled, the filling level in the container can also change.
  • the filling device can neither measure the filling level nor, if necessary, correct it in order to achieve the desired filling level. If an influencing variable changes, such as the vacuum pressure, the temperature or the CO 2 concentration of the filling product, it is possible that the containers are underfilled or overfilled. In other words, if a constant filling pressure is set and if one or more of the above-mentioned parameters changes, a different filling height is generated in the containers, which can lead to them having to be ejected by a control unit after filling.
  • an influencing variable changes such as the vacuum pressure, the temperature or the CO 2 concentration of the filling product
  • One object of the invention is to improve the filling of a container, preferably in a beverage filling plant, in particular to improve the accuracy of the intended fill level or the intended fill volume.
  • the method and the filling device according to the invention are used to fill a container with a filling product.
  • the filling product is preferably a beverage, such as, for example, water, carbonated or non-carbonated, soft drinks, beer or mixed drinks.
  • one or more variable influencing variables are determined which influence a target variable of the filling or its value.
  • the terms “determination”, “ascertain” etc. here include, in particular, the measurement of the influencing variable (s) by means of suitable sensors. However, there is also the possibility that one or more of the influencing variables can be determined in some other way, for example calculated, simulated or estimated, or in that their behavior is known or the like. A combination of different methods for determining the influencing variable (s) is also included.
  • the fill level and / or the fill volume in the filled container are particularly preferably used as the target variable. Influencing variables are, for example, the temperature and / or the CO 2 content of the filling product to be filled.
  • the negative pressure of the evacuated container and / or the overpressure, under which the filling product is provided and filled can be such an influencing variable.
  • the target variables themselves are not influencing variables; ie the filling level to be achieved and / or the filling volume to be achieved are optimization variables that are to be calculated from the influencing variables and, depending on the deviation from the intended target variable (s), lead to an adjustment or adaptation of the filling process.
  • the determined influencing variables or their values are received by a control device.
  • the control device then calculates at least one output variable from the received influencing variables by means of a calculation model.
  • the calculation model of the control device carries out a pre-calculation of which value is to be expected for the target variable (s) as a function of the received influencing variables and determines the output variable (s) from this.
  • the container is then filled as a function of the at least one output size.
  • the output variables are preferably determined or calculated in such a way that the target variable is essentially constant over several fillings. So normally a certain filling level is aimed for, which should be kept constant with high accuracy.
  • the output variables are therefore determined or calculated in such a way that a certain, intended value of the target variable (s) is achieved as well as possible during filling.
  • Such a precalculation allows containers to be generated with high accuracy with the intended fill level or with the intended fill volume, in particular with a constant fill height or constant fill volume, even under changing process conditions and without monitoring the fill level during filling.
  • Any fluctuations in influencing variables of the filling process such as the temperature of the filling product and / or vacuum pressure, are measured, for example, preferably in defined time steps, and the filling pressure, vacuum pressure or dead space volume, for example, is calculated and adjusted using the calculation model.
  • the process parameters are dynamically adapted to fluctuations in order to counteract changes in the filling level or the filling volume.
  • the calculation model also enables production to be started up without major fluctuations, as it is possible to react to dynamic changes, such as the gradual heating of the filling product in a product kettle.
  • the filling level is not set using a return air pipe or a height probe. For this reason, the method is particularly suitable for the sudden filling described below.
  • the container is preferably evacuated to a negative pressure before the filling product is introduced.
  • the filling product is preferably provided under an overpressure and introduced into the evacuated container.
  • the overpressure of the filling product can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • the container is preferably evacuated to a negative pressure with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
  • the excess pressure of the filling product is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, preferably 2.5 bar to 6 bar, particularly preferably 2.8 bar to 3.3 bar.
  • the container is evacuated in such a way that essentially no gas is displaced by the filling product when it is filled with the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but no opposing flow of fluid.
  • the filling of the container is preferably ended while taking into account the pressure profile in the container during filling. For example, filling can be ended when a predetermined cut-off pressure is reached in the container or when a predetermined increase in pressure is reached.
  • the filling is preferably ended by closing a filling valve arranged in the filling product line.
  • the dosing accuracy is independent of the flow rate of the filling product and the filling time.
  • the dosing accuracy can also be used independently of the volume to be filled and, in particular, also for filling containers with small volumes of 0.2 l to 5 l. In this way, even sudden filling can be reliably terminated when the desired filling volume or the desired filling height is reached.
  • a central pressure gauge or a pressure gauge can be provided on each filling element of a beverage filling system, for example a rotary filler.
  • variable influencing variables preferably include: the temperature and / or the CO 2 content of the filling product to be filled and / or the negative pressure of the evacuated container and / or the overpressure under which the filling product is provided. Sensors for monitoring one or more of these parameters are often available anyway and can thus be used synergistically for the advance calculation.
  • the at least one output variable preferably comprises: the overpressure of the filling product under which the filling is carried out and / or the underpressure of the evacuated container and / or the shutdown pressure and / or a dead space volume.
  • the calculation model calculates a required filling pressure for a defined target variable for each measuring point. If the current filling pressure deviates from the calculated target pressure, this is readjusted.
  • the current filling pressure can be determined, for example, by a pressure gauge in a product vessel, which delivers the filling product to the respective filling stations, and / or by the pressure gauge in the filling product line.
  • the negative pressure can also be calculated and regulated at constant filling pressure.
  • the negative pressure in the container and / or in a vacuum line can be measured and used.
  • the dead space volume in the filling product line is kept variable, as a result of which a constant filling height or a constant filling volume in the container can in turn be achieved.
  • the dead space volume can be varied, for example, by a plunger or a piston which can be moved in a corresponding section of the filling product line or in a chamber branching off therefrom.
  • the one or more variable influencing variables are preferably determined in defined time steps and received by the control device, as a result of which the influencing variables are continuously updated. In this way, the filling process can be adapted quasi-continuously to small changes in the influencing variables.
  • the calculation of the at least one output variable from the received influencing variables is preferably carried out for each filling process, according to requirements or at defined time or filling intervals.
  • the filling level or the filling volume in the filled container is preferably determined in order to adjust the calculation model as a function thereof.
  • the fill level or the fill volume can be measured afterwards, sporadically, in certain distances or even for each filled container.
  • any variation in the headspace volume due to outgassing of the gases contained in the filling product can be determined by a filling level measurement and taken into account in the calculation model for subsequent filling processes. If excessive outgassing occurs, this can be compensated for, for example, by adjusting the temperature of the filling product to be filled.
  • neither the filling level nor the filled volume are determined or used to determine the end of filling, since this would be associated with a high structural effort and associated problems of reliability and maintenance, especially in the case of sudden filling.
  • the at least one output variable is preferably calculated from the received influencing variables by means of the calculation model in such a way that the target variable assumes a predetermined value, preferably remains essentially constant over several fillings.
  • a filling device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant.
  • the filling device has: a filling element with a filling product line for introducing the filling product into the container; Means for determining one or more variable influencing variables which influence a target variable of the filling, preferably the filling height and / or the filling volume in the filled container; and a control device which is set up to receive the determined influencing variables, to calculate at least one output variable from the received influencing variables by means of a calculation model and to control the filling element in such a way that the container is filled as a function of the at least one output variable.
  • the output variables are preferably determined or calculated in such a way that the target variable is essentially constant over several fillings. So normally a certain filling level is aimed for, which should be kept constant with high accuracy. However, in the event of a brand change, a change of the container type or for other reasons, a change in the filling level or the filling volume may also be intended. In general, the output variables are therefore determined or calculated in such a way that a certain, intended value of the target variable (s) is achieved as well as possible during filling.
  • the filling device is preferably set up to evacuate the container to be filled to a negative pressure, preferably to an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, particularly preferably 0.3 to 0.1 bar, and that
  • the filling product is preferably provided under an overpressure, preferably under an absolute pressure of 1 bar to 9 bar, particularly preferably 2.5 bar to 6 bar, and introduced into the container.
  • control device of the filling device is preferably set up to end the filling of the container while taking into account the pressure profile in the container during filling, preferably when a predetermined cut-off pressure is reached in the container or when a predetermined increase in pressure is reached.
  • the means for determining one or more variable influencing variables for the reasons mentioned above preferably comprise: a temperature sensor for measuring the temperature of the filling product to be filled and / or a CO 2 sensor for measuring the CO 2 content of the filling product to be filled and / or a pressure gauge for Measurement of the negative pressure of the evacuated container and / or a pressure gauge for measuring the overpressure under which the filling product is provided.
  • the at least one output variable preferably comprises: the overpressure of the filling product under which the filling is carried out and / or the underpressure of the evacuated container and / or the shutdown pressure and / or a dead space volume.
  • the filling product line preferably comprises a variable dead space volume which can be varied by an output variable of the control device.
  • control device is preferably set up to receive the one or more variable influencing variables in defined time steps and / or to calculate the at least one output variable from the received influencing variables for each filling process, depending on requirements or in defined time or filling intervals.
  • control device is preferably set up in such a way that the calculation of the at least one output variable from the received influencing variables by means of the calculation model takes place in such a way that the target variable assumes a predetermined value, preferably is essentially constant over several fillings.
  • a filling device 1 for filling a container 100 to be filled with a filling product is shown.
  • the filling device 1 comprises a filling element, indicated only schematically, with a filling product line 2 and an opening section 2a, which is designed, for example, as a receiving bell.
  • a container mouth 110 of the container 100 to be filled can be received in a pressure-tight manner in the receiving bell.
  • the interior 112 is corresponding of the container 100 to be filled for filling the same connected in a pressure-tight manner with the filling product line 2 in a communicating manner.
  • a vacuum line 3 is provided, which can be brought into connection via a vacuum valve 3a with the filling product line 2 and thus also with the interior 112 of the container 100 to be filled.
  • the vacuum line 3 provides a negative pressure approximately in the range of an absolute pressure of 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, so that there is in the interior 112 of the container 100 after a certain time a corresponding negative pressure with an absolute pressure of, for example, 0.5 bar to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably 0.1 bar, is set.
  • the container 100 to be filled can be used in the Figure 1a schematically shown state in which the vacuum valve 30 is open, can be brought to a predetermined negative pressure, which is determined for example by a pressure gauge 4 as the output pressure PAU.
  • the pressure gauge 4 communicates with the filling product line 2 and correspondingly also with the interior space 112 of the container 100 to be filled.
  • the pressure in the container 112 can also be determined via the pressure gauge 4 after the vacuum valve 3a has been closed.
  • the pressure gauge 4 can also be provided in the vacuum line 3 or in the vacuum source (not shown here) itself, for example a vacuum pump.
  • the pressure gauge 4 initially only enables the outlet pressure PAU in the container 100 to be filled to be determined. If the pressure gauge 4 is arranged in the vacuum line 3 or at the vacuum source itself, it is permissible to assume that the pressure provided in the vacuum line 3 or the pressure provided by the vacuum source is also set in the interior 112 of the container 100 to be filled after a short time. In this way, the pressure in the interior 112 of the container 100 to be filled can also be reliably determined with a pressure gauge 4 arranged in the vacuum line 3 or on the vacuum source.
  • the filling device 1 is shown in a second process state.
  • the vacuum valve 3a is closed and a filling valve 5a is open and accordingly provides a connection between a filling product supply 5 and the interior space 112 of the container 100 to be filled via the filling product line 2.
  • the filling product present in the filling product feed 5 can be introduced into the container 100.
  • the filling product in the filling product feed 5 is particularly preferably under an overpressure compared to the initial pressure PAU present in the container 100 to be filled, for example under an absolute pressure of 1 to 9 bar.
  • underpressure and "overpressure” are initially to be understood relative to one another.
  • the overpressure is to be regarded as overpressure in relation to the underpressure formed in the container 100 to be filled, so that there is a pressure gradient between the filling product provided and the container 100.
  • the overpressure under which the filling product is provided can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • the excess pressure of the filling product can also correspond to the saturation pressure of the filling product and preferably be at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
  • the presence of the overpressure at the respective saturation pressure can counteract the release of CO 2 in the case of a carbonized filling product.
  • the excess pressure of the filling product is above the saturation pressure of the filling product and is preferably below an absolute pressure of 1.6 bar to 9 bar.
  • a high overpressure, in particular above the saturation pressure of the filling product, can ensure that the CO 2 in the filling product is saturated and at the same time the pressure gradient between the filling product provided and the container 100 to be filled is greater in order to further accelerate the filling process accelerate.
  • the filling valve 50 is closed as soon as a predetermined cut-off pressure PAB and thus the desired volume of filling product is present in the container 100 to be filled.
  • the pressure gauge 4 in the filling product line 2 can be used for this purpose.
  • the pressure profile in the container 100 can be measured, the filling being terminated when a predetermined gradient and / or a predetermined differential dp / dt of the pressure is reached in that the filling valve 5a is closed.
  • a control device described below determines the proportion of filling product that can be introduced into the container 100 to be filled, for example on the basis of the output pressure PAU determined before the opening of the filling valve 50 in the container 100 to be filled until a pressure equilibrium is established or a predetermined cut-off pressure PAB is reached.
  • the pressure curve in the container 100 to be filled is dependent on the initial pressure PAU in the container 100 to be filled at the beginning of the filling process and thus also on the residual gas in the container 100.
  • the container 100 is filled by the filling product in such a way that the filling product shares the remaining space with the residual gas.
  • the pressure in the container 100 increases accordingly.
  • the resulting pressure curve can therefore also be used to determine the respective filling state of the container 100 and, for example, the end of filling to be achieved starting from the output pressure PAU of the unfilled container 100 on this basis.
  • a container 100 to be filled which has a nominal volume of half a liter, with an assumed head space 113 of 20 ml and an assumed installation space of the filling product line 2 below the valves 3a, 5a, 6a of 5 ml, a total volume of 525 ml vorl, which is first evacuated by opening the vacuum valve 3a.
  • the vacuum valve 3a is then closed and the filling valve 5a opened, as in FIG Figure 1b shown, the total volume of 525 ml is charged with filling product from the filling product supply 5. Since, in the example described, there is a negative pressure in the container 100 to be filled compared to the filling product in the filling product feed 5, the filling product shoots into the container 100 to be filled. If the filling product is a carbonized filling product, a high tendency to foam is to be expected due to the pressure difference. A fill product foam is thus present in the total volume from the construction space in the fill product line 2, head space 113 and container interior 112.
  • residual gas with a volume of 52.5 ml still remains, which was in the container 100 to be filled before filling.
  • the residual gas is CO 2 , another inert gas, air or another gas mixture.
  • filling product which is supplied via the filling product supply 5, can initially be supplied to the container 100 up to normal pressure, that is to say atmospheric pressure, which results in a capacity of 472.5 ml.
  • the filling product In order to achieve the nominal filling volume of 510 ml, for example, the filling product must continue to flow into the container to be filled via the filling product feed 5 and compress the remaining gas, which displaces a volume of 52.5 ml at atmospheric pressure, so that the missing filling quantity 37.5 ml can still be pressed in to achieve the desired nominal filling volume of 510 ml.
  • the filling product must be filled in via the filling product feed 5 at least under an absolute pressure of 1.4 bar in order to enable the corresponding compression of the residual gas. If the filling product is present in the filling product feed 5 at said pressure, the pressures in the filling product feed 5, the filling product line 2 and the interior 112 of the container 100 to be filled are matched so that there is an absolute pressure of 1.4 bar and in the container 100 to be filled has a total capacity of 510 ml.
  • the filling device 1 for filling a container 100 with a filling product can ensure that the filling is terminated when a predetermined cut-off pressure PAB in the container 100 is reached.
  • the predetermined cut-off pressure PAB is achieved in the container 100 in that the filling product in the filling product feed 5 is already provided with the cut-off pressure PAB. Accordingly, the container 100 to be filled is filled with the filling product only until an equilibrium is established between the pressure present in the interior 112 of the container 100 to be filled and the pressure present in the fill product line 5.
  • the determination or provision of the filling product pressure, in combination with the cut-off pressure PAB, thus determines the filling volume to be introduced into the container 100 to be filled before the start of filling.
  • the container 100 In order to enable the container 100 to be filled to be filled exactly with the filling product, it may be necessary in the exemplary embodiment described to introduce a gas barrier in the filling product line 2 or the filling product supply 5 in order to prevent the pressures in the then almost completely filled container 100 and the filling product supply 5, a backflow of the residual gas from the container 100 into the filling product supply 5 takes place. If such a backflow of residual gas into the filling product feed 5 were allowed, the container 100 would be overfilled with the filling product. The return flow of residual gas from the container 100 must therefore be prevented in order to achieve even more precise filling results.
  • the cut-off pressure PAB is again determined from the determined output pressure PAU of the container 100 to be filled, for example again at a cut-off pressure PAB of 1.4 bar absolute pressure based on an output pressure PAU of 0.1 bar absolute pressure.
  • the filling product in the filling product feed 5 is under a significantly higher pressure, preferably under an absolute pressure of 1.5 bar to 9 bar.
  • the pressure profile in the interior 112 of the container 100 to be filled can then be tracked via the pressure meter 4 and the filling valve when the predetermined cut-off pressure PAB is reached, in the example described 1.4 bar 5a to be closed.
  • the filling valve 5a is thus closed while the pressure in the filling product feed 5 is still higher than the pressure in the container 100 which is then filled.
  • the filling product is under excess pressure compared to the pressure in the container 100 to be filled, so that the filling product can flow in quickly. Furthermore, a backflow of residual gas from the container 100 into the filling product feed 5 can be avoided by the pressure difference and the accompanying filling product flow directed into the container 100. In this way, the filling of the container 100 can be carried out under the pressure conditions on which the determination of the cut-off pressure PAB is based, so that the predetermined filling volume can be achieved exactly. Accordingly, the above-mentioned gas barrier can also be dispensed with, since residual gas cannot flow back due to the pressure difference that is always present and the fill product flow directed exclusively into the container 100.
  • FIG. 1c A further step of the method is shown in which the filling device 1 for filling the container 100 with the filling product is connected to the filling product line 2 via a tensioning gas device 6, which has a tensioning gas valve 6a, in order to push the remaining filling product out of the filling product line 2 and the to press foamed filling product into the interior 112 of the container 100 to be filled.
  • the filling product line 2 can essentially be emptied of filling product which is still present in foam form.
  • the filling product can be introduced into the interior 112 of the container 100 to be filled in such a way that the head space 113 also remains essentially free of filling product foam.
  • FIG. 2 shows a section of a filling device 1 for filling a container (in Figure 2 not shown) with a filling product and closing the container with a closure 200 in a beverage filling plant.
  • the filling device 1 has a filling member 20, which in the Figure 2 Process stage shown protrudes into a treatment chamber 10.
  • the filling element 20 has, accommodated in a filling element housing 21: a filling product line 22; a filling valve 23 which is arranged at the lower, ie downstream end of the filling product line 22; a gas line 24; and a gas valve 25 disposed at the lower end of the gas line 24.
  • Sensors such as a pressure gauge in the fill product line 22 or gas line 24 are in FIG Figure 2 not shown for the sake of clarity.
  • the container can be flushed and / or pretensioned with a gas, for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide, via the gas line 24 and the gas valve 25. Furthermore, the interior of the container can be adjusted to a desired pressure, for example evacuated.
  • the gas line 24 may be of a multi-channel construction, for example by means of a tube-in-tube configuration, comprising multiple gas lines to physically separate the supply of one or more gases into the container and / or the discharge of gas from the container, if necessary .
  • the gas valve 25 comprises, for example, a gas valve cone and a gas valve seat, which are designed to regulate the gas flow.
  • the gas valve cone can be switched via an actuator (not shown).
  • the filling product line 22 is preferably designed as a ring line which extends essentially concentrically to the gas line 24.
  • the filling valve 23 comprises, for example, a filling valve cone and a filling valve seat, which are designed to regulate the flow of the filling product.
  • the filling valve 23 is set up to enable the flow of filling product to be shut off completely. In the simplest case, the filling valve 23 has two positions, one open and one completely closed. For this purpose, the filling valve 23 can be switched via an actuator (not shown).
  • the actuation of the gas valve 25 and the filling valve 23 take place via actuators which are not shown in detail. It should be pointed out that the gas valve 25 and filling valve 23 can be operatively connected to one another, so that, for example, an actuator can be set up for common use in order to simplify the construction of the filling element 20 and to increase reliability.
  • the filling element 20 has an opening section 26 which is set up in such a way that the container opening can be brought against the opening section 26 in a sealing manner.
  • the mouth section 26 preferably has a centering bell with a suitably shaped contact rubber.
  • the filling member 20 with the mouth section 26 is set up for what is known as wall filling, in which the filling product flows down the container wall after exiting the mouth section 26.
  • the filling product line 22 and the mouth section 26 are preferably designed or have corresponding means so that the filling product is swirled during filling, whereby the filling product is driven outwards due to centrifugal force and flows downwards in a spiral movement after exiting the mouth section 26.
  • the filling element 20 has one or more, preferably at least two, metering valves 27, 28, which open into a metering chamber 22a, whereby a quick type change can be realized, essentially without a changeover time.
  • the metering valves 27, 28 are preferred versions or designs of metering feed lines. In other words: In certain embodiments in which the introduction and any dimensions of the dosage component (s) into the dosage space 22a is implemented by means external to the filling element 20, the dosage valves 27, 28 may be dispensed with, so that, for example, only corresponding Dosage lines or channels open into the dosing space 22a.
  • the metering space 22a can be a section or a suitably shaped part of the filling product line 22.
  • one or more dosing components for example syrup, pulp, aromas, etc., can be added to a main component introduced into the dosing chamber 22a via the filling product line 22, for example water or beer.
  • the filling member 20 is set up to be at least partially movable, so that the in the Figure 2
  • the arm-like section of the filling member 20 shown can be retracted into the treatment chamber 10 and either withdrawn therein or partially or even completely removed therefrom. This makes it possible to press the container mouth for the filling process against the mouth section 26 of the filling element 20 and then withdraw the filling element 20 after the filling process has ended so that the container can be closed in the treatment chamber 10.
  • the Treatment chamber pressure after completion of the filling process must be greater than the pressure of the external environment, which in this case does not have to be atmospheric pressure, as a result of which penetration of contaminants into the treatment chamber 10 can be almost excluded.
  • the treatment chamber 10 can be located in a clean room or form one.
  • the filling device 1 also has a closing element 30 for closing the container.
  • the closing element 30 has a closing head 31 which protrudes into the treatment chamber 10 and, in the present exemplary embodiment, can be moved essentially vertically.
  • the closing element 30 is sealed off from the wall of the treatment chamber 10 in order to avoid contamination or uncontrolled impairment of the atmosphere in the interior of the treatment chamber 10 due to external influences.
  • the closure member 30 is designed and set up to receive and hold a closure 200 on the closure head 31.
  • the closure head 31 can have a magnet, whereby a closure 200, in particular if it is a metallic crown cap, can be centered and placed on the container mouth to close the container in a structurally simple manner.
  • the closure 200 can be grasped, held and applied to the container mouth by suitable gripping or clamping means, so that the concept presented here can also be used for plastic closures, rotary closures, etc.
  • the closure head 31 is designed to be movable in the up / down direction, it being arranged essentially coaxially to the container mouth in order to be able to reliably apply the closure 200 to the container.
  • a closure 200 can be transferred to the closer head 31 in various ways.
  • a closure 200 can be introduced into the treatment chamber 10 per filling / closing cycle in a first step, for example from a sorting mechanism and a feed chute.
  • the treatment chamber 10 can be part of the closure member 30 and execute a movement relative to the closure feed, such as the feed channel or a transfer arm, the closure head 31 picking and holding a closure 200 from the closure feed.
  • the container can also be closed at another point.
  • the closure takes place preferably immediately after filling and in the treatment chamber 10 under positive pressure instead, as below and in relation to FIG Figures 1a, 1b and 1c already explained.
  • the container mouth is introduced into the treatment chamber 10 and sealed off from the treatment chamber 10.
  • the container mouth is pressed sealingly against the mouth section 26 of the filling element 20, which is extended into the filling position.
  • the mouth section 26 of the filling member 20 thus marks the end position of the container stroke.
  • the closer head 31 picks up the closure 200 and moves into the treatment chamber 10.
  • the sealing of the treatment chamber 10 from the environment and from the container or its mouth area can be achieved by inflating one or more seals.
  • the treatment chamber 10 itself preferably does not perform any lifting movement.
  • gas is preferably fed into the treatment chamber 10.
  • the overall process can be optimized through such a parallel execution.
  • the treatment chamber 10 is sealed on all sides, as a result of which a suitable internal pressure can be built up in the treatment chamber 10.
  • this preferably corresponds to the filling pressure or saturation pressure of the carbon dioxide, which effectively prevents the filling product from foaming up or over-foaming after the filling process has ended.
  • the gas supply for the treatment chamber 10 can by means of one in the Figure 2 valve not shown in the wall of the treatment chamber 10 take place.
  • the gas supply can be at least partially integrated in the filling element 20.
  • the filling element 20 according to the present exemplary embodiment has a treatment chamber gas line 29.
  • the treatment chamber gas line 29, in particular its outlet into the treatment chamber 10 can be set up in such a way that the exiting gas jet hits the underside of the closure 200 when the filling element 20 is in the filling position. In this way, the closure 200 is cleaned at the same time during the filling process.
  • Carbon dioxide is preferably used as the gas, but another medium, such as sterile air, can also be used.
  • the filling element 20 is withdrawn and the closing head 31 continues its downward movement until the opening of the container is closed when it is reached.
  • the terms "negative pressure” and “positive pressure” are also initially to be understood relative to one another.
  • the overpressure P high generated in step c) can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
  • the container before the filling product is introduced, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
  • the overpressure of the filling product and the overpressure P high of the treatment chamber 10, which are preferably the same, are preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
  • the container is evacuated in such a way that when it is filled with the filling product, essentially no gas is displaced by the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but not an opposing flow of fluid.
  • the filling process in particular the variants for ending the filling process, can also be carried out in the case of the filling device with an integrated closing function according to the exemplary embodiment of FIG Figure 2 be carried out as in relation to the embodiment of FIG Figures 1a, 1b and 1c set out.
  • the filling level cannot be measured or can only be measured with great structural effort, and filling can be terminated on the basis of the filling level reached. Any correction of the filling level is even more difficult to integrate into the technology for sudden filling. If an influencing variable changes, such as the negative pressure P low , the temperature or CO 2 concentration of the filling product, it is possible that the containers are underfilled or overfilled.
  • the filling device 1 has a control device 40, which is shown in the block diagram of FIG Figure 3 is shown schematically.
  • the control device 40 is an electronic, data-processing device which is set up to minimize fluctuations in a target variable 41, preferably the filling level and / or the filling volume, by means of a calculation model.
  • the control device 40 can be implemented in various ways: for example, it can be built up centrally or decentrally, from one or more computing devices communicating with one another, communicate wirelessly or wired, be programmable, etc. from sensors, for example from the pressure gauge 4, a CO 2 sensor for determining the CO 2 concentration in the filling product, a temperature sensor for determining the filling product temperature and the like.
  • the measurement data can be transmitted at certain time intervals, e.g. cyclically before each filling process or every n> 1 filling processes, continuously or as required.
  • the transmission can be wireless or wired.
  • the data are processed by means of a calculation model, and the control device 40 generates data or signals to components (actuators, valves, pumps and the like) that influence the filling process as output.
  • the influencing variables 42 determined by sensors or otherwise can be subdivided into geometric, process-related and product-dependent variables.
  • the product-dependent variables include, for example, the temperature and / or the CO 2 content of the filling product.
  • the process-related variables include, for example, the vacuum pressure, which is used to produce the negative pressure P low .
  • the geometric variables include, for example, properties of the container, such as its volume.
  • Output variables 43 relate to adjustable parameters, such as the overpressure of the filling product under which the filling is carried out and / or the negative pressure P low of the evacuated container and / or the cut-off pressure PAB and / or a dead space volume which varies the volume to be filled.
  • Those of the influencing variables 42 that are process-dependent and changeable are to be measured in the ongoing process and incorporated into the calculation model of the filling process.
  • the aim is therefore to be able to use the calculation model to react to the parameters of the filling, which are measured, for example, in defined time steps, in order to minimize fluctuations in the target variable 41, i.e. filling level or filling volume.
  • the calculation model calculates a required filling pressure for a defined target variable 41 for each measuring point. If the current filling pressure deviates from the calculated target pressure, this is readjusted.
  • the current filling pressure can be determined, for example, by a pressure gauge in a product vessel, which delivers the filling product to the respective filling stations, and / or by the pressure gauge 4 in the filling product line 2, 22.
  • the negative pressure P low can also be calculated and regulated at a constant filling pressure.
  • the negative pressure in the container and / or in the vacuum line 3 can be measured and used.
  • the dead space volume in the filling product line 2, 22 is kept variable, as a result of which a constant filling height or a constant filling volume can be achieved in the container.
  • the dead space volume can be varied, for example, by a plunger or a piston which can be moved in a corresponding section of the filling product line 2, 22 or in a chamber branching off therefrom.
  • the filling level achieved in this way or the filling volume achieved in this way can be measured after filling at certain intervals, sporadically or continuously, in order to optimize the calculation model. For example, any variation in the headspace volume due to outgassing of the gases contained in the filling product can be determined by a filling level measurement and taken into account in the calculation model for subsequent filling processes. If excessive outgassing occurs, this can be compensated for, for example, by adjusting the temperature of the filling product to be filled.
  • containers with a constant filling height or constant filling volume can be generated, even under changing process conditions.
  • Occurring fluctuations in influencing variables 42 of the filling process such as the temperature of the filling product and / or the vacuum pressure, are measured, preferably in defined time steps, and the filling pressure, vacuum pressure and / or the dead space volume are calculated and adjusted using the calculation model.
  • the process parameters are dynamically adapted to fluctuations in order to counteract changes in the filling level or the filling volume.
  • the calculation model also enables production to be started up without major fluctuations, as dynamic changes, such as the gradual heating of the filling product in the product kettle, can be responded to.

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Abstract

Verfahren und Füllvorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen (42), die eine Zielgröße (41) der Befüllung, vorzugsweise eine Füllhöhe und/oder ein Füllvolumen, beeinflussen; Empfangen der Einflussgrößen (42) von einer Steuereinrichtung (40); Berechnen zumindest einer Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) mittels eines Berechnungsmodels der Steuereinrichtung (40); und Befüllen des Behälters (100) in Abhängigkeit der zumindest einen Ausgabegröße (43).

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Füllvorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage zum Abfüllen von Getränken, wie etwa Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränken.
    • Stand der Technik
  • Unter den verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen von Füllprodukten in Getränkeabfüllanlagen ist eine Technologie zum schlagartigen Befüllen von Behältern bekannt, die beispielsweise in der DE 102014 104 872 A1 und DE 102014 104 873 A1 beschrieben ist. Hierbei werden das Füllprodukt unter einem Überdruck bereitgestellt, der zu befüllende Behälter evakuiert und das unter Überdruck stehende Füllprodukt in den unter Unterdruck stehenden Behälter eingeleitet. Aufgrund der so hergestellten Druckdifferenz erfolgt das Einleiten des Füllprodukts schlagartig.
  • Um die Beruhigungszeit des Füllprodukts nach der Befüllung im Behälter zu verkürzen und ein Aufschäumen sowie Überschäumen des Füllprodukts zu verhindern, kann der Behälter gemäß einer in der DE 10 2014 104 873 A1 beschriebenen Weiterentwicklung unter Überdruck verschlossen werden, ohne dass zuvor ein Druckausgleich des Behälterinnenraums mit der äußeren Umgebung stattfindet.
  • Bei dem Überdruckverfahren zum schlagartigen Befüllen wird die Füllhöhe im Behälter nicht wie bei einer konventionellen Füllvorrichtung über ein Rückluftrohr oder eine Höhensonde eingestellt, sondern über verschiedene Größen beeinflusst. So wird gemäß der DE 10 2014 104 872 A1 die Befüllung des Behälters beispielsweise beendet, wenn ein bestimmter Abschaltdruck im Behälter erreicht wird. Bei den Parametern, welche die Füllhöhe bestimmen, handelt es sich einerseits um Stellgrößen, die an der Füllvorrichtung eingestellt werden können, und andererseits um Eigenschaften des Füllprodukts. Findet eine beabsichtigte oder unbeabsichtigte Variation einer solchen Einflussgröße statt, beispielsweise durch Änderung der Umgebungsbedingung oder des abzufüllenden Füllprodukts, kann sich auch die Füllhöhe im Behälter ändern.
  • Während des Füllprozesses kann im Fall des schlagartigen Befüllens die Füllvorrichtung die Füllhöhe weder messen noch gegebenenfalls nachkorrigieren, um die gewünschte Füllhöhe zu erreichen. Ändert sich nun eine Einflussgröße, wie beispielsweise der Vakuumdruck, die Temperatur oder CO2-Konzentration des Füllprodukts, ist es möglich, dass die Behälter unter- oder überfüllt werden. In anderen Worten, wird etwa ein konstanter Fülldruck eingestellt und ändert sich einer oder mehrere der oben genannten Parameter, wird in den Behältern eine unterschiedliche Füllhöhe erzeugt, was dazu führen kann, dass diese nach der Befüllung durch eine Kontrolleinheit ausgeschleust werden müssen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Befüllung eines Behälters, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, zu verbessern, insbesondere die Zielgenauigkeit der beabsichtigten Füllhöhe oder des beabsichtigten Füllvolumens zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Füllvorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Das Verfahren und die Füllvorrichtung gemäß der Erfindung dienen dem Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Füllprodukt um ein Getränk, wie beispielsweise Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränke.
  • Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden eine oder mehrere veränderliche Einflussgrößen ermittelt, die eine Zielgröße der Befüllung beziehungsweise dessen Wert beeinflussen. Unter die Bezeichnungen "Ermittlung", "ermitteln" usw. fällt hierin insbesondere das Messen der Einflussgröße(n) mittels geeigneter Sensoren. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, dass eine oder mehrere der Einflussgrößen anderweitig ermittelt werden, beispielsweise berechnet, simuliert oder abgeschätzt werden, oder indem deren Verhalten bekannt ist oder dergleichen. Auch eine Kombination verschiedener Methoden zur Ermittlung der Einflussgröße(n) ist umfasst. Als Zielgröße kommen besonders bevorzugt die Füllhöhe und/oder das Füllvolumen im abgefüllten Behälter zur Anwendung. Einflussgrößen sind beispielsweise die Temperatur und/oder der CO2-Gehalt des abzufüllenden Füllprodukts. Im Fall der weiter unten beschriebenen Evakuierung des Behälters kann zusätzlich oder alternativ der Unterdruck des evakuierten Behälters und/oder der Überdruck, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt und abgefüllt wird, eine solche Einflussgröße sein. Keine Einflussgrößen sind die Zielgrößen selbst; d.h. die zu erzielende Füllhöhe und/oder das zu erzielende Füllvolumen sind Optimierungsgrößen, die aus den Einflussgrößen zu berechnen sind und je nach Abweichung von den beabsichtigten Zielgröße(n) zu einer Justierung beziehungsweise Anpassung des Füllprozesses führen.
  • Die ermittelten Einflussgrößen beziehungsweise deren Werte werden von einer Steuereinrichtung empfangen. Die Steuereinrichtung berechnet anschließend zumindest eine Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen mittels eines Berechnungsmodels. In anderen Worten, das Berechnungsmodell der Steuereinrichtung nimmt eine Vorausberechnung vor, welcher Wert für die Zielgröße(n) in Abhängigkeit der empfangenen Einflussgrößen zu erwarten ist und bestimmt daraus die Ausgabegröße(n). Anschließend wird der Behälter in Abhängigkeit der zumindest einen Ausgabegröße befüllt. Hierbei werden die Ausgabegrößen vorzugsweise so bestimmt beziehungsweise berechnet, dass die Zielgröße über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant ist. So wird normalerweise eine bestimmte Füllhöhe angestrebt, die mit hoher Genauigkeit konstant gehalten werden soll. Allerdings kann bei einem Sortenwechsel, Wechsel des Behältertyps oder aus anderen Gründen auch eine Änderung der Füllhöhe oder des Füllvolumens beabsichtigt sein. Im Allgemeinen werden die Ausgabegrößen daher so bestimmt beziehungsweise berechnet, dass bei der Abfüllung ein bestimmter, beabsichtigter Wert der Zielgröße(n) so gut wie möglich erzielt wird.
  • Durch eine solche Vorausberechnung lassen sich Behälter mit hoher Genauigkeit mit der beabsichtigten Füllhöhe beziehungsweise mit dem beabsichtigten Füllvolumen, insbesondere mit gleichbleibender Füllhöhe beziehungsweise gleichbleibendem Füllvolumen, erzeugen, auch unter veränderlichen Prozessbedingungen und ohne Überwachung der Füllhöhe während des Befüllens. Auftretende Schwankungen von Einflussgrößen des Füllprozesses, wie etwa Temperatur des Füllprodukts und/oder Vakuumdruck, werden beispielsweise gemessen, vorzugsweise in definierten Zeitschritten, und mittels des Berechnungsmodells werden etwa der Fülldruck, Vakuumdruck oder das Totraumvolumen berechnet und angepasst. Somit werden die Prozessparameter dynamisch auf Schwankungen angepasst, um Änderungen der Füllhöhe oder des Füllvolumens entgegenzuwirken. Das Berechnungsmodell ermöglicht zudem ein Anfahren der Produktion ohne große Schwankungen, da auf dynamische Änderungen, wie etwa das allmähliche Erwärmen des Füllprodukts in einem Produktkessel, reagiert werden kann. Die Füllhöhe wird nicht über ein Rückluftrohr oder eine Höhensonde eingestellt. Das Verfahren ist aus diesem Grund besonders bevorzugt für das nachstehend beschriebene schlagartige Befüllen geeignet.
  • Vorzugsweise wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts auf einen Unterdruck evakuiert. Das Füllprodukt wird vorzugsweise unter einem Überdruck bereitgestellt und in den evakuierten Behälter eingeleitet.
  • Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind hierin zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck nach der Evakuierung vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der Überdruck des Füllprodukts kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber. So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegt der Überdruck des Füllprodukts oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, bevorzugt 2,5 bar bis 6 bar, besonders bevorzugt 2,8 bar bis 3,3 bar.
  • Auf diese Weise wird der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom auf.
  • Vorzugsweise wird die Befüllung des Behälters unter Berücksichtigung des Druckverlaufs im Behälter während des Befüllens beendet. So kann das Befüllen beispielsweise bei Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes im Behälter oder bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Drucks beendet werden. Die Befüllung wird vorzugsweise beendet, indem ein in der Füllproduktleitung angeordnetes Füllventil geschlossen wird.
  • Dadurch, dass das Beenden der Befüllung anhand des Druckverlaufs erfolgt, der sich während der Befüllung ergibt, kann eine gute Dosiergenauigkeit erreicht werden. Die Dosiergenauigkeit ist dabei unabhängig von der Fließgeschwindigkeit des Füllprodukts sowie von der Füllzeit. Die Dosiergenauigkeit ist auch unabhängig von dem abzufüllenden Volumen und insbesondere auch zur Befüllung von Behältern mit kleinen Volumina von 0,2 I bis 5 I anwendbar. Auf diese Weise kann selbst ein schlagartiges Befüllen zuverlässig beim Erreichen des gewünschten Füllvolumens beziehungsweise der gewünschten Füllhöhe beendet werden.
  • Zur Durchführung des Verfahrens ist lediglich eine Bestimmung des Druckes des zu befüllenden Behälters notwendig, so dass der bauliche Aufwand gering ist. In bevorzugten Ausbildungen kann beispielsweise ein zentraler Druckmesser oder ein Druckmesser an jedem Füllorgan einer Getränkeabfüllanlage, beispielsweise eines Rundläuferfüllers, vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise umfassen, wie oben erwähnt, die veränderlichen Einflussgrößen: die Temperatur und/oder den CO2-Gehalt des abzufüllenden Füllprodukts und/oder den Unterdruck des evakuierten Behälters und/oder den Überdruck, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt wird. Sensoren zur Überwachung eines oder mehrerer dieser Parameter sind oft ohnehin vorhanden und können so synergetisch für die Vorausberechnung genutzt werden.
  • Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Ausgabegröße: den Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, und/oder den Unterdruck des evakuierten Behälters und/oder den Abschaltdruck und/oder ein Totraumvolumen. Mittels Justierung eines oder mehrerer dieser Parameter ist die Füllhöhe beziehungsweise das Füllvolumen baulich einfach und behältergenau einstellbar, insbesondere konstant haltbar.
  • Das Berechnungsmodell berechnet beispielsweise gemäß einer ersten Variante für jeden Messpunkt einen erforderlichen Fülldruck für eine definierte Zielgröße. Weicht der aktuelle Fülldruck vom berechneten Solldruck ab, wird dieser nachgeregelt. Der aktuelle Fülldruck kann beispielsweise durch einen Druckmesser in einem Produktkessel, der das Füllprodukt an die jeweiligen Füllstationen liefert, und/oder durch den Druckmesser in der Füllproduktleitung ermittelt werden. Als alternatives Vorgehen kann auch der Unterdruck bei konstantem Fülldruck berechnet und geregelt werden. Hierbei kann der Unterdruck im Behälter und/oder in einer Vakuumleitung gemessen und herangezogen werden. Gemäß einer dritten Variante wird das Totraumvolumen in der Füllproduktleitung variabel gehalten, wodurch wiederum eine konstante Füllhöhe beziehungsweise ein konstantes Füllvolumen im Behälter erzielbar ist. Das Totraumvolumen kann beispielsweise durch einen Stempel beziehungsweise einen Kolben, der in einem entsprechenden Abschnitt der Füllproduktleitung oder in einer davon abzweigenden Kammer verfahrbar ist, variiert werden.
  • Vorzugsweise werden die eine oder mehreren veränderlichen Einflussgrößen in definierten Zeitschritten ermittelt und von der Steuereinrichtung empfangen, wodurch eine ständige Aktualisierung der Einflussgrößen stattfindet. Auf diese Weise kann der Füllprozess quasikontinuierlich auf kleine Änderungen der Einflussgrößen angepasst werden.
  • Aus dem gleichen Grund wird die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen vorzugsweise für jeden Füllprozess, bedarfsgeregelt oder in definierten Zeit- oder Füllintervallen durchgeführt.
  • Vorzugsweise wird nach Beendigung der Befüllung die Füllhöhe oder das Füllvolumen im befüllten Behälter ermittelt, um das Berechnungsmodel in Abhängigkeit davon zu justieren. Insbesondere kann die Füllhöhe oder das Füllvolumen im Nachhinein gemessen werden, sporadisch, in bestimmten Abständen oder sogar für jeden befüllten Behälter. So lässt sich beispielsweise eine etwaige Variation des Kopfraumvolumens durch Ausgasung der im Füllprodukt enthaltenen Gase durch eine Füllhöhenmessung bestimmen und für nachfolgende Abfüllprozesse im Berechnungsmodell berücksichtigen. Findet ein zu starkes Ausgasen statt, kann dies beispielsweise durch eine Temperaturanpassung des abzufüllenden Füllprodukts kompensiert werden.
  • Vorzugsweise werden zur Bestimmung des Endes der Befüllung weder die Füllhöhe noch das abgefüllte Volumen ermittelt oder herangezogen, da dies insbesondere im Fall des schlagartigen Abfüllens mit einem hohen baulichen Aufwand und damit verbundenen Problemen der Zuverlässigkeit und Wartung verbunden wäre.
  • Vorzugsweise erfolgt aus den oben dargelegten Gründen das Berechnen der zumindest einen Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen mittels des Berechnungsmodels derart, dass die Zielgröße einen vorbestimmten Wert annimmt, vorzugsweise über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Füllvorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst. Die Füllvorrichtung weist auf: ein Füllorgan mit einer Füllproduktleitung zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter; Mittel zum Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen, die eine Zielgröße der Befüllung, vorzugsweise die Füllhöhe und/oder das Füllvolumen im befüllten Behälter, beeinflussen; und eine Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um die ermittelten Einflussgrößen zu empfangen, zumindest eine Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen mittels eines Berechnungsmodels zu berechnen und das Füllorgan so anzusteuern, dass der Behälter in Abhängigkeit der zumindest einen Ausgabegröße befüllt wird. Hierbei werden die Ausgabegrößen vorzugsweise so bestimmt beziehungsweise berechnet, dass die Zielgröße über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant ist. So wird normalerweise eine bestimmte Füllhöhe angestrebt, die mit hoher Genauigkeit konstant gehalten werden soll. Allerdings kann bei einem Sortenwechsel, Wechsel des Behältertyps oder aus anderen Gründen auch eine Änderung der Füllhöhe oder des Füllvolumens beabsichtigt sein. Im Allgemeinen werden die Ausgabegrößen daher so bestimmt beziehungsweise berechnet, dass bei der Abfüllung ein bestimmter, beabsichtigter Wert der Zielgröße(n) so gut wie möglich erzielt wird.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, gelten analog für die Füllvorrichtung.
  • So ist die Füllvorrichtung aus den oben dargelegten Gründen vorzugsweise eingerichtet, um den zu befüllenden Behälter auf einen Unterdruck, vorzugsweise auf einen Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, zu evakuieren und das Füllprodukt vorzugsweise unter einem Überdruck, vorzugsweise unter einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, besonders bevorzugt 2,5 bar bis 6 bar, bereitzustellen und in den Behälter einzuleiten.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung der Füllvorrichtung aus den oben genannten Gründen eingerichtet, um die Befüllung des Behälters unter Berücksichtigung des Druckverlaufs im Behälter während des Befüllens, vorzugsweise beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes im Behälter oder bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Drucks, zu beenden.
  • Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen aus den oben genannten Gründen: einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des abzufüllenden Füllprodukts und/oder einen CO2-Sensor zur Messung des CO2-Gehalts des abzufüllenden Füllprodukts und/oder einen Druckmesser zur Messung des Unterdrucks des evakuierten Behälters und/oder einen Druckmesser zur Messung des Überdrucks, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt wird.
  • Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Ausgabegröße aus den oben genannten Gründen: den Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, und/oder den Unterdruck des evakuierten Behälters und/oder den Abschaltdruck und/oder ein Totraumvolumen.
  • Vorzugsweise umfasst die Füllproduktleitung aus den oben genannten Gründen ein veränderliches Totraumvolumen, das durch eine Ausgabegröße der Steuereinrichtung variierbar ist.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung aus den oben genannten Gründen eingerichtet, um die eine oder mehreren veränderlichen Einflussgrößen in definierten Zeitschritten zu empfangen und/oder die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen für jeden Füllprozess, bedarfsgeregelt oder in definierten Zeit- oder Füllintervallen durchzuführen.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung aus den oben genannten Gründen so eingerichtet, dass die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße aus den empfangenen Einflussgrößen mittels des Berechnungsmodels so erfolgt, dass die Zielgröße einen vorbestimmten Wert annimmt, vorzugsweise über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant ist.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort 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.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1a
    eine Füllvorrichtung zum Befüllen eines Behälters, wobei sich die Füllvorrichtung und der zu befüllende Behälter in einem ersten Zustand befinden;
    Figur 1b
    die Füllvorrichtung mit Behälter aus der Figur 1a in einem zweiten Zustand;
    Figur 1c
    die Füllvorrichtung mit Behälter der Figuren 1a und 1b in einem dritten Zustand;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer Füllvorrichtung zum Befüllen und Verschließen eines Behälters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
    Figur 3
    ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung, die eine Vorausberechnung zum Erzielen einer gewünschten Füllhöhe beziehungsweise eines gewünschten Füllvolumens vornimmt.
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend 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 Redundanzen zu vermeiden.
  • Zunächst werden Ausführungsbeispiele zum schlagartigen Befüllen eines Behälters 100 mit Bezug auf die Figuren 1a, 1b, 1c und 2 beschrieben. Die Vorausberechnung der Füllhöhe beziehungsweise des Füllvolumens, die für diese und andere Ausführungsbeispiele anwendbar ist, wird im Anschluss daran dargelegt.
  • In der Figur 1a ist eine Füllvorrichtung 1 zum Befüllen eines zu befüllenden Behälters 100 mit einem Füllprodukt gezeigt. Die Füllvorrichtung 1 umfasst ein nur schematisch angedeutetes Füllorgan mit einer Füllproduktleitung 2 und einem Mündungsabschnitt 2a, der beispielsweise als Aufnahmeglocke ausgebildet ist. In die Aufnahmeglocke kann eine Behältermündung 110 des zu befüllenden Behälters 100 druckdicht aufgenommen werden. Entsprechend ist der Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 zum Befüllen desselben druckdicht mit der Füllproduktleitung 2 kommunizierend verbunden.
  • Eine Vakuumleitung 3 ist vorgesehen, welche über ein Vakuumventil 3a mit der Füllproduktleitung 2 und damit auch mit dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 in Verbindung bringbar ist. Die Vakuumleitung 3 stellt einen Unterdruck etwa im Bereich eines Absolutdrucks von 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, bereit, so dass sich im Innenraum 112 des Behälters 100 nach einer gewissen Zeit ein dazu korrespondierender Unterdruck mit einem Absolutdruck von beispielsweise 0,5 bar bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von 0,1 bar, einstellt.
  • Entsprechend kann der zu befüllende Behälter 100 in dem in der Figur 1a schematisch gezeigten Zustand, in welchem das Vakuumventil 30 geöffnet ist, auf einen vorbestimmten Unterdruck gebracht werden, welcher beispielsweise über einen Druckmesser 4 als Ausgangsdruck PAU bestimmt wird. Der Druckmesser 4 kommuniziert mit der Füllproduktleitung 2 und entsprechend auch mit dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100. Über den Druckmesser 4 kann entsprechend auch nach Verschließen des Vakuumventils 3a der sich im Behälter 112 befindliche Druck ermittelt werden.
  • Alternativ kann der Druckmesser 4 auch in der Vakuumleitung 3 oder bei der hier nicht gezeigten Vakuumquelle selbst, beispielsweise einer Vakuumpumpe, vorgesehen sein. Der Druckmesser 4 ermöglicht zunächst lediglich, dass der Ausgangsdruck PAU in dem zu befüllenden Behälter 100 ermittelt werden kann. Ist der Druckmesser 4 in der Vakuumleitung 3 oder bei der Vakuumquelle selbst angeordnet, so ist die Annahme zulässig, dass sich der in der Vakuumleitung 3 beziehungsweise der durch die Vakuumquelle bereitgestellte Druck nach einer kurzen Zeit auch im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 einstellt. Damit kann auch mit einem in der Vakuumleitung 3 oder an der Vakuumquelle angeordneten Druckmesser 4 der Druck im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 zuverlässig ermittelt werden.
  • In der Figur 1b ist die Füllvorrichtung 1 in einem zweiten Verfahrenszustand gezeigt. Das Vakuumventil 3a ist geschlossen, und ein Füllventil 5a ist geöffnet und stellt entsprechend eine Verbindung zwischen einer Füllproduktzufuhr 5 und dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 über die Füllproduktleitung 2 bereit. Entsprechend kann das in der Füllproduktzufuhr 5 vorliegende Füllprodukt in den Behälter 100 eingeleitet werden.
  • Das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 steht besonders bevorzugt unter einem Überdruck gegenüber dem im zu befüllenden Behälter 100 vorliegenden Ausgangsdruck PAU, beispielsweise unter einem Absolutdruck von 1 bis 9 bar.
  • Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind zunächst relativ zueinander zu verstehen. Der Überdruck ist entsprechend gegenüber dem sich im zu befüllenden Behälter 100 ausgebildeten befindlichen Unterdruck als Überdruck anzusehen, so dass ein Druckgradient zwischen dem bereitgestellten Füllprodukt und dem Behälter 100 vorliegt. Allerdings liegt der Unterdruck nach der Evakuierung vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruckvon ca. 1 bar). Der Überdruck, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt wird, kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.
  • Der Überdruck des Füllprodukts kann auch dem Sättigungsdruck des Füllprodukts entsprechen und bevorzugt bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar liegen. Durch das Vorliegen des Überdrucks beim jeweiligen Sättigungsdruck kann einem Entbinden des CO2 bei einem karbonisierten Füllprodukt entgegengewirkt werden.
  • In einer Weiterbildung liegt der Überdruck des Füllprodukts über dem Sättigungsdruck des Füllprodukts und liegt bevorzugt unter einem Absolutdruck von 1,6 bar bis 9 bar vor. Durch einen hohen Überdruck, der insbesondere über dem Sättigungsdruck des Füllprodukts liegt, kann erreicht werden, dass das CO2 im Füllprodukt in Sättigung vorliegt und gleichzeitig der Druckgradient zwischen dem bereitgestellten Füllprodukt und dem zu befüllenden Behälter 100 größer ist, um den Füllvorgang noch weiter zu beschleunigen.
  • Dadurch, dass in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 ein Unterdruck vorliegt und das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 unter einem Überdruck bereitgestellt wird, wird eine schlagartige Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 realisiert. Das Füllende wird durch Betrachtung des Druckverlaufs im Behälter 100 während der Befüllung bestimmt. Beispielsweise wird das Füllventil 50 geschlossen, sobald in dem zu befüllenden Behälter 100 ein vorbestimmter Abschaltdruck PAB und damit das gewünschte Volumen an Füllprodukt vorliegt. Zu diesem Zweck kann der Druckmesser 4 in der Füllproduktleitung 2 genutzt werden. Alternativ kann der Druckverlauf im Behälter 100 gemessen werden, wobei bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung und/oder eines vorbestimmten Differentials dp/dt des Drucks die Befüllung beendet wird, indem das Füllventil 5a geschlossen wird.
  • Um zu bestimmen, wann die Befüllung zu beenden ist, ermittelt eine weiter unten beschriebene Steuereinrichtung beispielsweise auf Grundlage des vordem Öffnen des Füllventils 50 ermittelten Ausgangsdruckes PAU in dem zu befüllenden Behälter 100 den Anteil an Füllprodukt, welcher in den zu befüllenden Behälter 100 eingebracht werden kann, bis sich ein Druckgleichgewicht einstellt oder ein vorbestimmter Abschaltdruck PAB erreicht wird.
  • Mit anderen Worten, der Druckverlauf in dem zu befüllenden Behälter 100 ist während der Befüllung abhängig von dem sich in dem zu befüllenden Behälter 100 zu Beginn des Befüllvorgangs befindlichen Ausgangsdruck PAU und damit auch von dem im Behälter 100 befindlichen Restgas. Durch das Füllprodukt wird der Behälter 100 so gefüllt, dass das Füllprodukt sich mit dem Restgas den verbleibenden Raum teilt. Entsprechend steigt der Druck im Behälter 100 an. Durch die entstehende Druckkurve kann daher auch der jeweilige Befüllzustand des Behälters 100 bestimmt werden und beispielsweise auch das zu erreichende Füllende ausgehend von dem Ausgangsdruck PAU des nicht befüllten Behälters 100 auf dieser Grundlage bestimmt werden.
  • Beispielsweise liegt bei einer Evakuierung eines zu befüllenden Behälters 100, welcher ein nominales Volumen von einem halben Liter aufweist, bei einem angenommenen Kopfraum 113 von 20 ml und einem angenommenen Bauraum der Füllproduktleitung 2 unterhalb der Ventile 3a, 5a, 6a von 5 ml ein Gesamtvolumen von 525 ml vorl, welches zunächst durch Öffnen des Vakuumventils 3a evakuiert wird.
  • Wird dann das Vakuumventil 3a geschlossen und das Füllventil 5a geöffnet, so wie in der Figur 1b gezeigt, wird das Gesamtvolumen von 525 ml mit Füllprodukt aus der Füllproduktzufuhr 5 beaufschlagt. Da in dem zu befüllenden Behälter 100 gegenüber dem in der Füllproduktzufuhr 5 anstehenden Füllprodukt in dem beschriebenen Beispiel ein Unterdruck vorliegt, schießt das Füllprodukt in den zu befüllenden Behälter 100 hinein. Handelt es sich bei dem Füllprodukt um ein karbonisiertes Füllprodukt, so ist aufgrund der Druckdifferenz eine hohe Aufschäumneigung zu erwarten. Damit liegt in dem Gesamtvolumen aus dem Bauraum in der Füllproduktleitung 2, Kopfraum 113 und Behälterinnenraum 112 ein Füllproduktschaum vor.
  • Wird dieses Gesamtvolumen beispielsweise auf einen Absolutdruck von 0,1 bar evakuiert, so verbleibt noch Restgas mit einem Volumen von 52,5 ml, welches sich in dem zu befüllenden Behälter 100 vor der Befüllung befand. Je nach Vorbehandlung des zu befüllenden Behälters 100 ist das Restgas CO2, ein anderes Inertgas, Luft oder ein anderes Gasgemisch.
  • Entsprechend kann dem Behälter 100 Füllprodukt, welches über die Füllproduktzufuhr 5 zugeführt wird, zunächst bis zum Normaldruck, also dem Atmosphärendruck, zugeführt werden, was in einer Füllmenge von 472,5 ml resultiert.
  • Um nun das Nennfüllvolumen von beispielsweise 510 ml zu erreichen, muss das Füllprodukt weiter über die Füllproduktzufuhr 5 in den zu befüllenden Behälter einströmen und dabei das restliche Gas, welches bei Atmosphärendruck ein Volumen von 52,5 ml verdrängt, so komprimieren, dass die fehlende Füllmenge von 37,5 ml zum Erreichen des gewünschten Nennfüllvolumens von 510 ml noch hereingedrückt werden kann.
  • Hieraus ergibt sich, dass das Füllprodukt über die Füllproduktzufuhr 5 mindestens unter einem Absolutdruck von 1,4 bar eingefüllt werden muss, um die entsprechende Kompression des Restgases zu ermöglichen. Liegt das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 bei diesem genannten Druck vor, so kommt es zu einem Angleichen der Drücke in der Füllproduktzufuhr 5, der Füllproduktleitung 2 und dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 derart, dass 1,4 bar Absolutdruck vorliegen und in dem zu befüllenden Behälter 100 eine gesamte Füllmenge von 510 ml vorliegt.
  • Entsprechend kann die Füllvorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters 100 mit einem Füllprodukt über die Ermittlung des Druckes des zu befüllenden Behälters 100 vordem Befüllen erreichen, dass die Befüllung beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdrucks PAB im Behälter 100 beendet wird. In dem oben genannten Ausführungsbeispiel wird der vorbestimmte Abschaltdruck PAB dadurch im Behälter 100 erreicht, dass das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 bereits mit dem Abschaltdruck PAB bereitgestellt wird. Entsprechend findet eine Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt nur so lange statt, bis sich ein Gleichgewicht des in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 vorliegenden Drucks und des in der Füllproduktleitung 5 vorliegenden Drucks einstellt.
  • Die Ermittlung beziehungsweise Bereitstellung des Füllproduktdrucks bestimmt damit in Kombination mit dem Abschaltdruck PAB das in den zu befüllenden Behälter 100 einzubringende Füllvolumen bereits vor Beginn der Befüllung.
  • Um eine exakte Befüllung des zu befüllenden Behälters 100 mit dem Füllprodukt zu ermöglichen, kann es in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel notwendig sein, eine Gassperre in der Füllproduktleitung 2 oder der Füllproduktzufuhr 5 einzubringen, um zu verhindern, dass beim Angleichen der Drücke in dem dann beinahe vollständig befüllten Behälter 100 und der Füllproduktzufuhr 5 ein Rückströmen des Restgases aus dem Behälter 100 in die Füllproduktzufuhr 5 stattfindet. Würde ein solches Rückströmen von Restgas in die Füllproduktzufuhr 5 gestattet werden, so würde der Behälter 100 mit dem Füllprodukt überfüllt werden. Das Rückströmen von Restgas aus dem Behälter 100 muss daher zur Erreichung von noch exakteren Füllergebnissen unterbunden werden.
  • Bei der Gleichgewichtsmethode, bei welcher sich zum Füllende hin ein Gleichgewicht zwischen dem im Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 vorliegenden Druck und dem in der Füllproduktzufuhr 5 vorliegenden Druck einstellt, ist der anfängliche Befüllvorgang zügig; zum Ende hin, vordem Einstellen des eigentlichen Gleichgewichtes, verlangsamt sich jedoch die Befüllung und kommt dann schließlich unter Ausbildung des Druckgleichgewichts zum Erliegen.
  • In einer Variante wird der Abschaltdruck PAB, so wie oben beschrieben, wiederum aus dem ermittelten Ausgangsdruck PAU des zu befüllenden Behälters 100 bestimmt, beispielsweise wiederum zu einem Abschaltdruck PAB von 1,4 bar Absolutdruck ausgehend von einem Ausgangsdruck PAU von 0,1 bar Absolutdruck. Das Füllprodukt in der Füllproduktzufuhr 5 steht in dieser Variante aber unter einem wesentlich höheren Druck, bevorzugt unter einem Absolutdruck von 1,5 bar bis 9 bar.
  • Über den Druckmesser 4 kann dann beim Einströmen des Füllprodukts über die Füllproduktzufuhr 5 in den zu befüllenden Behälter der Druckverlauf in dem Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 nachverfolgt werden und beim Erreichen des vorbestimmten Abschaltdruckes PAB, im beschriebenen Beispiel 1,4 bar, das Füllventil 5a geschlossen werden. Damit wird das Füllventil 5a geschlossen, während in der Füllproduktzufuhr 5 noch ein gegenüber dem Druck im dann befüllten Behälter 100 erhöhter Druck vorliegt. Durch das Bereitstellen des Füllprodukts unter einem über dem vorbestimmten Abschaltdruck PAB liegenden Druck in der Füllproduktzufuhr 5 kann ein schnelles beziehungsweise schlagartiges Befüllen des Behälters 100 erreicht werden, und der Befüllvorgang kann schnell beendet werden.
  • Entsprechend steht das Füllprodukt bis zum Schließen des Füllventils 5a unter einem Überdruck gegenüber dem Druck in dem zu befüllenden Behälter 100, so dass ein schnelles Einströmen des Füllprodukts möglich ist. Weiterhin kann durch die Druckdifferenz und den damit einhergehenden und in den Behälter 100 hinein gerichteten Füllproduktstrom ein Rückströmen von Restgas aus dem Behälter 100 in die Füllproduktzufuhr 5 vermieden werden. Damit kann die Befüllung des Behälters 100 unter den der Bestimmung des Abschaltdrucks PAB zugrunde gelegten Druckverhältnissen durchgeführt werden, so dass das vorbestimmte Füllvolumen exakt erreicht werden kann. Entsprechend kann auch auf die oben angeführte Gassperre verzichtet werden, da Restgas aufgrund stets vorliegenden Druckunterschieds und des ausschließlich in den Behälter 100 gerichteten Füllproduktstroms nicht zurück strömen kann.
  • In der Figur 1c ist ein weiterer Schritt des Verfahrens gezeigt, in dem die Füllvorrichtung 1 zum Befüllen des Behälters 100 mit dem Füllprodukt über eine Spanngasvorrichtung 6, welche ein Spanngasventil 6a aufweist, auf die Füllproduktleitung 2 aufgeschaltet wird, um das restliche Füllprodukt aus der Füllproduktleitung 2 herauszudrücken und das aufgeschäumte Füllprodukt in den Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 hineinzudrücken. Auf diese Weise kann die Füllproduktleitung 2 im Wesentlichen von noch in Schaumform vorliegendem Füllprodukt geleert werden. Weiterhin kann das Füllprodukt derart in den Innenraum 112 des zu befüllenden Behälters 100 eingebracht werden, dass auch der Kopfraum 113 im Wesentlichen von Füllproduktschaum frei bleibt.
  • Eine Weiterentwicklung der Füllvorrichtung 1 gemäß den Figuren 1a, 1b und 1c ist in der Figur 2 gezeigt. Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Füllvorrichtung 1 zum Befüllen eines Behälters (in der Figur 2 nicht gezeigt) mit einem Füllprodukt und Verschließen des Behälters mit einem Verschluss 200 in einer Getränkeabfüllanlage.
  • Die Füllvorrichtung 1 weist ein Füllorgan 20 auf, das in dem in der Figur 2 gezeigten Prozessstadium in eine Behandlungskammer 10 ragt. Das Füllorgan 20 weist aufgenommen in einem Füllorgangehäuse 21 auf: eine Füllproduktleitung 22; ein Füllventil 23, das am unteren, d.h. stromabwärts gelegenen Ende der Füllproduktleitung 22 angeordnet ist; eine Gasleitung 24; und ein Gasventil 25, das am unteren Ende der Gasleitung 24 angeordnet ist. Sensoren, wie etwa ein Druckmesser in der Füllproduktleitung 22 oder Gasleitung 24, sind in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
  • Über die Gasleitung 24 und das Gasventil 25 kann der Behälter mit einem Gas, etwa Inertgas, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid, gespült und/oder vorgespannt werden. Ferner kann der Behälterinnenraum darüber auf einen gewünschten Druck eingestellt, etwa evakuiert, werden. Die Gasleitung 24 kann eine Mehrkanalkonstruktion sein, beispielsweise durch einen Rohr-in-Rohr-Aufbau mehrere Gasleitungen umfassen kann, um die Zufuhr von einem oder mehreren Gasen in den Behälter und/oder die Ableitung von Gas aus dem Behälter physisch zu trennen, sofern erforderlich.
  • Das Gasventil 25 umfasst beispielsweise einen Gasventilkegel und einen Gasventilsitz, die eingerichtet sind, um den Gasdurchfluss zu regeln. Zu diesem Zweck ist der Gasventilkegel über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.
  • Die Füllproduktleitung 22 ist vorzugsweise als Ringleitung ausgeführt, die sich im Wesentlichen konzentrisch zur Gasleitung 24 erstreckt. Das Füllventil 23 umfasst beispielsweise einen Füllventilkegel und einen Füllventilsitz, die eingerichtet sind, um den Durchfluss des Füllprodukts zu regeln. Das Füllventil 23 ist eingerichtet, um ein vollständiges Absperren des Füllproduktstroms zu ermöglichen. Im einfachsten Fall weist das Füllventil 23 zwei Stellungen auf, eine geöffnete und eine vollständig geschlossene. Zu diesem Zweck ist das Füllventil 23 über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.
  • Die Betätigung des Gasventils 25 und des Füllventils 23 finden über nicht näher dargelegte Aktuatoren statt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gasventil 25 und Füllventil 23 miteinander in Wirkverbindung stehen können, so dass beispielsweise ein Aktuator zur gemeinsamen Nutzung eingerichtet sein kann, um den Aufbau des Füllorgans 20 zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
  • Das Füllorgan 20 weist am Austrittsende der Medien einen Mündungsabschnitt 26 auf, der so eingerichtet ist, dass die Behältermündung dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 gebracht werden kann. Zu diesem Zweck weist der Mündungsabschnitt 26 vorzugsweise eine Zentrierglocke mit einem geeignet geformten Anpressgummi auf. Das Füllorgan 20 mit dem Mündungsabschnitt 26 ist für eine sogenannte Wandfüllung eingerichtet, bei der das Füllprodukt nach Austritt aus dem Mündungsabschnitt 26 an der Behälterwand abwärts strömt. Vorzugsweise sind die Füllproduktleitung 22 und der Mündungsabschnitt 26 so beschaffen oder weisen entsprechende Mittel auf, dass das Füllprodukt beim Abfüllen in Drall versetzt wird, wodurch das Füllprodukt zentrifugalkraftbedingt nach außen getrieben wird und nach Austritt aus dem Mündungsabschnitt 26 in einer Spiralbewegung abwärts strömt.
  • Optional weist das Füllorgan 20 ein oder mehrere, vorzugsweise zumindest zwei, Dosageventile 27, 28 auf, die in einen Dosierraum 22a münden, wodurch ein rascher Sortenwechsel, im Wesentlichen ohne Umstellzeit realisierbar ist.
  • Die Dosageventile 27, 28 sind bevorzugte Ausprägungen beziehungsweise Ausführungen von Dosagezuleitungen. In anderen Worten: In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Einleitung und etwaige Abmessung der Dosagekomponente(n) in den Dosierraum 22a durch bezüglich des Füllorgans 20 externe Mittel realisiert wird, kann gegebenenfalls auf die Dosageventile 27, 28 verzichtet werden, so dass beispielsweise lediglich entsprechende Dosageleitungen oder -kanäle in den Dosierraum 22a münden.
  • Der Dosierraum 22a kann ein Abschnitt oder geeignet ausgeformter Teil der Füllproduktleitung 22 sein. Über die Dosageventile 27, 28, an welche entsprechende Dosageleitungen angebunden sind, können einer über die Füllproduktleitung 22 in den Dosierraum 22a eingeleiteten Hauptkomponente, beispielsweise Wasser oder Bier, eine oder mehrere Dosagekomponenten, beispielsweise Sirup, Pulpe, Aromen usw., hinzudosiert werden.
  • Das Füllorgan 20 ist zumindest teilweise verfahrbar eingerichtet, so dass der in der Figur 2 gezeigte armartige Abschnitt des Füllorgans 20 in die Behandlungskammer 10 eingefahren und entweder darin zurückgezogen oder teilweise oder sogar vollständig daraus entfernt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Behältermündung für den Abfüllvorgang an den Mündungsabschnitt 26 des Füllorgans 20 anzupressen und anschließend nach Beendigung des Abfüllprozesses das Füllorgan 20 soweit zurückzuziehen, dass der Behälter in der Behandlungskammer 10 verschließbar ist.
  • Um die Verfahrbarkeit des Füllorgans 20 zu gewährleisten, ohne dass die Atmosphäre der Behandlungskammer 10 unkontrollierten äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, sind entsprechend Mittel zur Abdichtung vorgesehen, die in der Figur 2 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann der Behandlungskammerdruck nach Beendigung des Abfüllvorgangs größer sein als der Druck der äußeren Umgebung, der hierbei nicht der Atmosphärendruck sein muss, wodurch ein Eindringen von Verunreinigungen in die Behandlungskammer 10 nahezu ausgeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Behandlungskammer 10 in einem Reinraum befinden oder einen solchen ausbilden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Füllvorrichtung 1 ferner ein Verschließorgan 30 zum Verschließen des Behälters auf. Das Verschließorgan 30 weist einen Verschließerkopf31 auf, der in die Behandlungskammer 10 ragt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen vertikal verfahrbar ist. Wie das Füllorgan 20 ist das Verschließorgan 30 zur Wandung der Behandlungskammer 10 hin abgedichtet, um eine Kontamination beziehungsweise unkontrollierte Beeinträchtigung der Atmosphäre im Innern der Behandlungskammer 10 durch äußere Einflüsse zu vermeiden.
  • Das Verschließorgan 30 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, um am Verschließerkopf31 einen Verschluss 200 aufzunehmen und zu halten. Zu diesem Zweck kann der Verschließerkopf31 einen Magneten aufweisen, wodurch auf baulich einfache Weise ein Verschluss 200, insbesondere wenn dieser ein metallischer Kronkorken ist, zentriert aufgenommen und zum Verschließen des Behälters auf die Behältermündung abgesetzt werden kann. Alternativ kann der Verschluss 200 durch geeignete Greif- oder Klemmmittel erfasst, gehalten und auf die Behältermündung aufgebracht werden, so dass das hierin dargelegte Konzept auch für Kunststoffverschlüsse, Drehverschlüsse usw. anwendbar ist.
  • Der Verschließerkopf 31 ist in der Auf-/Abrichtung verfahrbar eingerichtet, wobei dieser im Wesentlichen koaxial zur Behältermündung angeordnet ist, um den Verschluss 200 zuverlässig auf den Behälter applizieren zu können.
  • Die Übergabe eines Verschlusses 200 an den Verschließerkopf31 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann pro Füll-/Verschließzyklus in einem ersten Schritt ein Verschluss 200 beispielsweise von einem Sortierwerk und einer Zuführrinne in die Behandlungskammer 10 eingebracht werden. Zu diesem Zweck kann die Behandlungskammer 10 Teil des Verschließorgans 30 sein und eine Relativbewegung zur Verschlusszuführung, etwa der Zuführrinne oder einem Übergabearm, ausführen, wobei der Verschließerkopf 31 einen Verschluss 200 von der Verschlusszuführung pickt und hält.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass das Verschließen des Behälters auch an anderer Stelle erfolgen kann. Insbesondere im Fall kohlenstoffdioxidhaltiger Füllprodukte findet das Verschließen jedoch vorzugsweise unmittelbar nach dem Befüllen und in der Behandlungskammer 10 unter Überdruck statt, wie nachstehend und in Bezug auf die Figuren 1a, 1b und 1c bereits erläutert.
  • Zum Befüllen des Behälters wird dieser relativ zur Behandlungskammer 10 angehoben, die Behältermündung wird in die Behandlungskammer 10 eingebracht und gegenüber der Behandlungskammer 10 abgedichtet. Die Behältermündung wird dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 des in Füllposition ausgefahrenen Füllorgans 20 angedrückt. Der Mündungsabschnitt 26 des Füllorgans 20 markiert damit die Endposition des Behälterhubs. Der Verschließerkopf 31 nimmt den Verschluss 200 auf und fährt in die Behandlungskammer 10 ein. Die Abdichtung der Behandlungskammer 10 gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Behälter beziehungsweise dessen Mündungsbereich kann durch Aufblasen einer oder mehrerer Dichtungen erfolgen. Die Behandlungskammer 10 selbst führt vorzugsweise keine Hubbewegung aus.
  • Während des Füllvorgangs findet vorzugsweise eine Gaszufuhr in die Behandlungskammer 10 statt. Durch eine solche Parallelausführung lässt sich der Gesamtprozess optimieren. Während des Füllprozesses ist die Behandlungskammer 10 zu allen Seiten hin abgedichtet, wodurch ein geeigneter Innendruck in der Behandlungskammer 10 aufgebaut werden kann. Dieser entspricht bei kohlenstoffdioxidhaltigen Füllprodukten vorzugsweise dem Fülldruck oder Sättigungsdruck des Kohlenstoffdioxids, wodurch ein Auf- oder Überschäumen des Füllprodukts nach Beendigung des Füllprozesses wirksam unterbunden wird.
  • Die Gasversorgung für die Behandlungskammer 10 kann mittels eines in der Figur 2 nicht dargestellten Ventils in der Wandung der Behandlungskammer 10 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasversorgung zumindest teilweise im Füllorgan 20 integriert sein. So weist zu diesem Zweck das Füllorgan 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Behandlungskammergasleitung 29 auf. Die Behandlungskammergasleitung 29, insbesondere deren Auslass in die Behandlungskammer 10, kann so eingerichtet sein, dass der austretende Gasstrahl auf die Unterseite des Verschlusses 200 trifft, wenn sich das Füllorgan 20 in der Füllposition befindet. Auf diese Weise findet gleichzeitig eine Reinigung des Verschlusses 200 während des Füllvorgangs statt. Als Gas wird vorzugsweise Kohlenstoffdioxid verwendet, jedoch ist auch ein anderes Medium, wie zum Beispiel Sterilluft, anwendbar.
  • Ist nun der Behälter gefüllt und der Innenraum der Behandlungskammer 10 auf den gewünschten Druck gebracht, wird das Füllorgan 20 zurückgezogen, und der Verschließerkopf 31 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis beim Erreichen der Behältermündung diese verschlossen wird.
  • Ein bevorzugter Prozess zum schlagartigen Befüllen und Verschließen des Behälters mit einem Füllprodukt kann wie folgt durchgeführt werden:
    1. a) Evakuieren des Behälters auf einen Unterdruck Plow;
    2. b) Einfüllen des Füllprodukts in den Behälter, vorzugsweise unter einem Überdruck;
    3. c) Erzeugen eines Überdrucks Phigh in der Behandlungskammer 10 sowie gegebenenfalls im Kopfraum des Behälters, um beim Lösen des Füllorgans 20 von der Behältermündung ein auf- und überschäumen des Füllprodukts zu vermeiden;
    4. d) Lösen des Füllorgans 20 von der Behältermündung;
    5. e) Aufbringen des Verschlusses 200 auf die Behältermündung und Verschließen des Behälters, ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck;
    6. f) Entlüften der Behandlungskammer 10 und Ausbringen des Behälters zur weiteren Verarbeitung (bspw. Etikettierung, Verpackung usw.).
  • Wie in Bezug auf die Ausführungsform der Figuren 1a, 1b und 1c dargelegt, sind die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" auch hierin zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck Plow nach der Evakuierung im Schritt a) vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der im Schritt c) erzeugte Überdruck Phigh kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.
  • So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck Plow mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegen der Überdruck des Füllprodukts sowie der Überdruck Phigh der Behandlungskammer 10, die vorzugsweise gleich sind, oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar. Auf diese Weise ist der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom, auf.
  • Der Füllprozess, insbesondere die Varianten zum Beenden des Füllvorgangs, können auch im Fall der Füllvorrichtung mit integrierter Verschließfunktion gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 so durchgeführt werden, wie in Bezug auf die Ausführungsform der Figuren 1a, 1b und 1c dargelegt.
  • Während des Füllprozesses kann die Füllhöhe aufgrund des druckdichten Abfüllens nicht oder nur unter einem hohen baulichen Aufwand gemessen und das Abfüllen anhand der erreichten Füllhöhe beendet werden. Eine etwaige Korrektur der Füllhöhe ist noch schwieriger in die Technologie zum schlagartigen Befüllen zu integrieren. Ändert sich nun eine Einflussgröße, wie beispielsweise der Unterdruck Plow, die Temperatur oder CO2-Konzentration des Füllprodukts, ist es möglich, dass die Behälter unter- oder überfüllt werden.
  • Um die Genauigkeit der Füllhöhe beziehungsweise des abgefüllten Volumens zu verbessern, weist die Füllvorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 40 auf, die im Blockdiagramm der Figur 3 schematisch dargestellt ist.
  • Die Steuereinrichtung 40 ist eine elektronische, datenverarbeitende Einrichtung, die eingerichtet ist, um mittels eines Berechnungsmodels Schwankungen einer Zielgröße 41, vorzugsweise der Füllhöhe und/oder des Füllvolumens, zu minimieren. Die Steuereinrichtung 40 kann auf verschiedene Art und Weise realisiert sein: So kann sie etwa zentral oder dezentral, aus einer oder mehreren miteinander kommunizierenden Recheneinrichtungen aufgebaut sein, drahtlos oder drahtgebunden kommunizieren, programmierbar sein usw. Die Steuereinrichtung 40 ist eingerichtet, um Messdaten von Einflussgrößen 42 von Sensoren, etwa vom Druckmesser 4, einem CO2-Sensor zur Ermittlung der CO2-Konzentration im Füllprodukt, einem Temperatursensor zur Ermittlung der Füllprodukttemperatur und dergleichen, zu empfangen. Die Messdaten können in bestimmten Zeitintervallen, etwa zyklisch vor jedem Abfüllprozess oder alle n>1 Abfüllprozesse, kontinuierlich oder bedarfsgeregelt übermittelt werden. Die Übermittlung kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen. Die Daten werden mittels eines Berechnungsmodells verarbeitet, und als Ausgabe werden von der Steuereinrichtung 40 Daten beziehungsweise Signale an den Füllprozess beeinflussende Komponenten (Aktuatoren, Ventile, Pumpen und dergleichen) generiert.
  • Die durch Sensoren oder auch anderweitig ermittelten Einflussgrößen 42 lassen sich in geometrische, prozesstechnische und produktabhängige Größen unterteilen. Unter die produktabhängigen Größen fallen beispielsweise die Temperatur und/oder der CO2-Gehalt des Füllprodukts. Unter die prozesstechnischen Größen fällt beispielsweise der Vakuumdruck, der zur Herstellung des Unterdrucks Plow genutzt wird. Unter die geometrischen Größen fallen beispielsweise Eigenschaften des Behälters, wie etwa dessen Volumen.
  • Sind die Einflussgrößen 42 bekannt, lässt sich der Füllprozess steuern, indem für die gewünschte Zielgröße 41, d.h. die zu erreichende Füllhöhe oder das abzufüllende Volumen, eine oder mehrere Ausgabegrößen 43 berechnet werden. Ausgabegrößen 43 betreffen justierbare Parameter, wie beispielsweise den Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, und/oder den Unterdruck Plow des evakuierten Behälters und/oder den Abschaltdruck PAB und/oder ein Totraumvolumen, welches das abzufüllende Volumen variiert.
  • Diejenigen der Einflussgrößen 42, die prozessabhängig und veränderlich sind, sollen im laufenden Prozess gemessen werden und in das Berechnungsmodell des Füllprozesses einfließen. Ziel ist es somit, durch das Berechnungsmodell auf die Parameter der Füllung, die etwa in definierten Zeitschritten gemessen werden, reagieren zu können, um Schwankungen der Zielgröße 41, d.h. Füllhöhe oder Füllvolumen, zu minimieren.
  • Das Berechnungsmodell berechnet beispielsweise gemäß einer ersten Variante für jeden Messpunkt einen erforderlichen Fülldruck für eine definierte Zielgröße 41. Weicht der aktuelle Fülldruck vom berechneten Solldruck ab, wird dieser nachgeregelt. Der aktuelle Fülldruck kann beispielsweise durch einen Druckmesser in einem Produktkessel, der das Füllprodukt an die jeweiligen Füllstationen liefert, und/oder durch den Druckmesser 4 in der Füllproduktleitung 2, 22 ermittelt werden.
  • Als alternatives Vorgehen kann auch der Unterdruck Plow bei konstantem Fülldruck berechnet und geregelt werden. Hierbei kann der Unterdruck im Behälter und/oder in der Vakuumleitung 3 gemessen und herangezogen werden.
  • Gemäß einer dritten Variante wird das Totraumvolumen in der Füllproduktleitung 2, 22 variabel gehalten, wodurch wiederum eine konstante Füllhöhe beziehungsweise ein konstantes Füllvolumen im Behälter erzielbar ist. Das Totraumvolumen kann beispielsweise durch einen Stempel beziehungsweise einen Kolben, der in einem entsprechenden Abschnitt der Füllproduktleitung 2, 22 oder in einer davon abzweigenden Kammer verfahrbar ist, variiert werden.
  • Gemäß einer Weiterentwicklung kann die so erzielte Füllhöhe beziehungsweise das so erzielte Füllvolumen nach der Abfüllung in bestimmten Abständen, sporadisch oder kontinuierlich gemessen werden, um das Berechnungsmodell zu optimieren. So lässt sich beispielsweise eine etwaige Variation des Kopfraumvolumens durch Ausgasung der im Füllprodukt enthaltenen Gase durch eine Füllhöhenmessung bestimmen und für nachfolgende Abfüllprozesse im Berechnungsmodell berücksichtigen. Findet ein zu starkes Ausgasen statt, kann dies beispielsweise durch eine Temperaturanpassung des abzufüllenden Füllprodukts kompensiert werden.
  • Durch die Vorausberechnung einer oder mehrerer Ausgabegrößen 43, wie etwa des Fülldrucks, für eine definierte Zielgröße 41, wie etwa die Füllhöhe, lassen sich Behälter mit gleichbleibender Füllhöhe beziehungsweise gleichbleibendem Füllvolumen erzeugen, auch unter veränderlichen Prozessbedingungen. Auftretende Schwankungen von Einflussgrößen 42 des Füllprozesses, wie etwa die Temperatur des Füllprodukts und/oder der Vakuumdruck, werden gemessen, vorzugsweise in definierten Zeitschritten, und mittels des Berechnungsmodells werden der Fülldruck, Vakuumdruck und/oder das Totraumvolumen berechnet und angepasst. Somit werden die Prozessparameter dynamisch auf Schwankungen angepasst, um Änderungen der Füllhöhe oder des Füllvolumens entgegenzuwirken. Das Berechnungsmodell ermöglicht zudem ein Anfahren der Produktion ohne große Schwankungen, da auf dynamische Änderungen, wie etwa das allmähliche Erwärmen des Füllprodukts im Produktkessel, reagiert werden kann.
  • 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.
    • Bezuqszeichenliste
    • 1
    Füllvorrichtung
    2
    Füllproduktleitung
    2a
    Mündungsabschnitt
    3
    Vakuumleitung
    3a
    Vakuumventil
    4
    Druckmesser
    5
    Füllproduktzufuhr
    5a
    Füllventil
    6
    Spanngasvorrichtung
    6a
    Spanngasventil
    10
    Behandlungskammer
    20
    Füllorgan
    21
    Füllorgangehäuse
    22
    Füllproduktleitung
    22a
    Dosierraum
    23
    Füllventil
    24
    Gasleitung
    25
    Gasventil
    26
    Mündungsabschnitt
    27
    Dosageventil
    28
    Dosageventil
    29
    Behandlungskammergasleitung
    30
    Verschließorgan
    31
    Verschließerkopf
    40
    Steuereinrichtung
    41
    Zielgröße
    42
    Einflussgröße
    43
    Ausgabegröße
    100
    Behälter
    110
    Behältermündung
    112
    Innenraum des Behälters
    113
    Kopfraum
    200
    Verschluss

Claims (15)

  1. Verfahren zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei das Verfahren umfasst:
    Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen (42), die eine Zielgröße (41) der Befüllung, vorzugsweise eine Füllhöhe und/oder ein Füllvolumen, beeinflussen;
    Empfangen der Einflussgrößen (42) von einer Steuereinrichtung (40);
    Berechnen zumindest einer Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) mittels eines Berechnungsmodels der Steuereinrichtung (40); und
    Befüllen des Behälters (100) in Abhängigkeit der zumindest einen Ausgabegröße (43).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des Behälters (100) umfasst:
    Evakuieren des zu befüllenden Behälters (100) auf einen Unterdruck Plow, vorzugsweise auf einen Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar; und
    Bereitstellen und Einfüllen des Füllprodukts in den Behälter unter einem Überdruck, vorzugsweise unter einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, besonders bevorzugt 2,5 bar bis 6 bar.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Behälters (100) unter Berücksichtigung des Druckverlaufs im Behälter (100) während des Befüllens, vorzugsweise beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes (PAB) im Behälter (100) oder beim Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Drucks, beendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderlichen Einflussgrößen (42) umfassen: Temperatur und/oder CO2-Gehalt des abzufüllenden Füllprodukts und/oder Unterdruck Plow des evakuierten Behälters (100) und/oder Überdruck, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausgabegröße (43) umfasst: Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, und/oder Unterdruck Plow des evakuierten Behälters und/oder Abschaltdruck (PAB) und/oder ein Totraumvolumen.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren veränderlichen Einflussgrößen (42) in definierten Zeitschritten ermittelt und von der Steuereinrichtung (40) empfangen werden.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) für jeden Füllprozess, bedarfsgeregelt oder in definierten Zeit- oder Füllintervallen durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Befüllung die Füllhöhe oder das Füllvolumen im befüllten Behälter (100) ermittelt und das Berechnungsmodel in Abhängigkeit davon justiert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Endes der Befüllung weder die Füllhöhe noch das abgefüllte Volumen ermittelt und/oder herangezogen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der zumindest einen Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) mittels des Berechnungsmodels so erfolgt, dass die Zielgröße (41) einen vorbestimmten Wert annimmt, vorzugsweise über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant bleibt.
  11. Füllvorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (100) mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Füllvorrichtung (1) aufweist:
    ein Füllorgan mit einer Füllproduktleitung (2, 22) zum Einleiten des Füllprodukts in den Behälter (100);
    Mittel zum Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen (42), die eine Zielgröße (41) der Befüllung, vorzugsweise eine Füllhöhe und/oder ein Füllvolumen, beeinflussen;
    eine Steuereinrichtung (40), die eingerichtet ist, um die ermittelten Einflussgrößen (42) zu empfangen, zumindest eine Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) mittels eines Berechnungsmodels zu berechnen und das Füllorgan so anzusteuern, dass der Behälter (100) in Abhängigkeit der zumindest einen Ausgabegröße (43) befüllt wird.
  12. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese eingerichtet ist, um den zu befüllenden Behälter (100) auf einen Unterdruck Plow, vorzugsweise auf einen Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, zu evakuieren und das Füllprodukt unter einem Überdruck, vorzugsweise unter einem Absolutdruck von 1 bar bis 9 bar, besonders bevorzugt 2,5 bar bis 6 bar, bereitzustellen und in den Behälter (100) einzuleiten, wobei die Steuereinrichtung (40) vorzugsweise eingerichtet ist, um die Befüllung des Behälters (100) unter Berücksichtigung des Druckverlaufs im Behälter (100) während des Befüllens, vorzugsweise beim Erreichen eines vorbestimmten Abschaltdruckes (PAB) im Behälter (100) oder bei Erreichen einer vorbestimmten Steigung des Drucks, zu beenden.
  13. Füllvorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ermitteln einer oder mehrerer veränderlicher Einflussgrößen (42) umfassen: einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur des abzufüllenden Füllprodukts und/oder einen CO2-Sensor zur Messung des CO2-Gehalts des abzufüllenden Füllprodukts und/oder einen Druckmesser (4a) zur Messung des Unterdrucks Plow des evakuierten Behälters (100) und/oder einen Druckmesser zur Messung des Überdrucks, unter dem das Füllprodukt bereitgestellt wird.
  14. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausgabegröße (43) umfasst: Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, und/oder Unterdruck Plow des evakuierten Behälters und/oder Abschaltdruck (PAB) und/oder ein Totraumvolumen; und/oder die Füllproduktleitung (2, 22) ein veränderliches Totraumvolumen umfasst, das durch eine Ausgabegröße (43) der Steuereinrichtung (40) variierbar ist.
  15. Füllvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (40) eingerichtet ist, um die eine oder mehreren veränderlichen Einflussgrößen (42) in definierten Zeitschritten zu empfangen und/oder die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) für jeden Füllprozess, bedarfsgeregelt oder in definierten Zeit- oder Füllintervallen durchzuführen; und/oder die Steuereinrichtung (40) so eingerichtet ist, dass die Berechnung der zumindest einen Ausgabegröße (43) aus den empfangenen Einflussgrößen (42) mittels des Berechnungsmodels so erfolgt, dass die Zielgröße (41) einen vorbestimmten Wert annimmt, vorzugsweise über mehrere Befüllungen hinweg im Wesentlichen konstant ist.
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