EP3950569A1 - Aufschäumen eines in behälter eingebrachten füllprodukts - Google Patents

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Publication number
EP3950569A1
EP3950569A1 EP21190074.1A EP21190074A EP3950569A1 EP 3950569 A1 EP3950569 A1 EP 3950569A1 EP 21190074 A EP21190074 A EP 21190074A EP 3950569 A1 EP3950569 A1 EP 3950569A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
filling product
foaming
filling
foam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21190074.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Niedermeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of EP3950569A1 publication Critical patent/EP3950569A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/222—Head-space air removing devices, e.g. by inducing foam

Definitions

  • the present invention relates to a method for foaming a filling product filled into a container in order to displace an oxygen-containing atmosphere in the headspace of the container from the container by foaming.
  • the invention also relates to a device for filling a container with a filling product and for closing the container with a closure, preferably in a beverage bottling plant.
  • any oxygen in the headspace of the filled container can be removed or at least reduced prior to sealing.
  • a hot water jet into the filled with a carbonated filling product but still unsealed container after the end of the filling process, whereby the filling product subjected to the water jet is stimulated to form foam.
  • the foam is then largely formed from filling product and CO 2 and is therefore largely low in oxygen.
  • the foam then fills the headspace remaining in the container above the original fill product level, displacing the ambient air from the container headspace.
  • the container is then closed.
  • the product is now in the container without or with a significantly reduced oxygen content.
  • HDE high pressure injection
  • she goes out of the DE 10 2008 032 822 A1 , DE 37 08 563 C1 , DE 10 2006 022 464 B4 and WO 2009/095054 A1 out.
  • the formation of foam can also be stimulated in other ways, for example by ultrasonic treatment or by exposure to a laser beam, as in FIG WO 98/15491 A2 described.
  • the high-pressure injection reaches its limits when the filled filling product does not produce enough foam quickly enough during the treatment. A possible reason may be due to the fact that the filling product contains too little CO 2 , such as in the case of various types of beer with bottle fermentation.
  • the pressure of the injected medium can be increased, in order thereby to increase the activation energy introduced into the container and to increase the filling product volume excited in the container.
  • increasing the activation energy increases the foam recovery time.
  • a subsequent fill level check cannot correctly detect the fill level in the container, or the waiting time until the fill level check has to be significantly extended, which in turn has a negative effect on the productivity of the system.
  • the container In a heavily foamed state, the container has no fill level that can be evaluated. Neither an electrical nor a radiation-based or optical measuring system is able to do this.
  • checking the filling level is important, for example to detect a malfunction of a filling element and/or an inaccurate filling quantity on average, which can result from consumer protection specifications, and/or to be able to monitor, control and regulate the filling process itself.
  • One object of the present invention is to improve the displacement of the gas atmosphere in the headspace of a filled container, particularly in the case of filling products that are difficult to foam.
  • the method according to the invention serves for foaming a filling product in a container in order to completely or partially displace any oxygen-containing atmosphere from the container.
  • the filling product is filled into a container so that the Volume of the container is only partially taken up by the filling product and a gaseous, preferably oxygen-containing, atmosphere is present in a headspace of the container.
  • the filling product is a liquid, preferably beverages such as beer, juice, soft drinks, smoothies, dairy products, wine and the like.
  • CO 2 can be added to the filling product, with the devices and methods presented here being particularly suitable for filling products with a comparatively low tendency to foam, ie for example a low CO 2 content.
  • a foaming medium is injected into the container, so that the filling product is acted upon by the foaming medium, as a result of which foam is generated in the headspace of the container, which completely or at least partially fills the headspace and thus completely or at least partially displaces the atmosphere in the headspace from the container .
  • the container is open during the injection of the foaming medium, ie its mouth, through which the foaming medium is injected, is (still) not closed.
  • the foaming medium is a liquid containing CO 2 .
  • the foam can then occur either through the foaming of the part of the actually CO 2 -poor filling product enriched with the released CO 2 , or the foaming medium itself foams up or a mixture of foaming medium and filling product foams up.
  • the foam typically consists essentially of filling product, foaming medium and CO 2 , so that the oxygen can be reliably displaced from the headspace.
  • the atmosphere and the oxygen it may contain are displaced from the head space, and/or a low-oxygen foam jet is already formed during the injection, which forces the atmosphere out of the head space.
  • the shelf life of filled filling products can be improved and a change in intended product properties over time can be prevented or at least reduced.
  • a CO 2 -containing liquid is used as a suitable foaming medium, the formation of foam in the headspace of the container can be significantly accelerated. At the same time, undesirable, fine-pored foaming can be prevented in large areas of the container, ie in lower-lying regions of the filled filling product, which would otherwise occur if a conventional foaming medium were injected at particularly high pressure.
  • the process can therefore work with significantly lower pressures when using the new foaming medium in the case of filling products that are difficult to foam.
  • the time it takes for the foam to reform is shortened, so that the process can be carried out more efficiently.
  • a filling level measurement of the filling product in the container can be carried out after a short or normal decay time.
  • the foaming medium preferably has a higher CO 2 content than the filling product, as a result of which the filling product itself has a comparatively low tendency to foam compared to the foaming medium.
  • a low-oxygen jet of foam can already form during the injection process, which forces the atmosphere out of the headspace of the container.
  • the CO 2 -containing foaming medium is particularly effective in this way compared to a conventional foaming medium.
  • the foaming medium is preferably injected into the container at a pressure of 1.5 to 4 bar, particularly preferably 2 to 3 bar. In this way, the foaming medium does not penetrate too deeply into the filling product, which means that the filling product is only activated in the area of the surface and fine-pored foam formation in deeper areas is prevented. In this way, the foam recovery time can be further shortened.
  • the pressures given here refer to a state of the foaming medium with which it is from a Foaming device is provided and leaves a corresponding nozzle.
  • the foaming medium is preferably released as a thin or compact jet and directed onto the filling product inside the container.
  • the filling product is preferably an alcoholic liquid, in particular an alcoholic beverage, which undergoes fermentation, i.e. a main fermentation or a secondary fermentation, in the (closed) container.
  • the filling product is preferably a beer, for example a top-fermented beer.
  • beer can undergo a second fermentation in the container, which in this and other cases can be a bottle.
  • yeast and the so-called food are added to the young beer as a source of carbohydrates, which then lead to post-fermentation or second fermentation when filled in the container.
  • the filling product in the state to be bottled is referred to as "initial state filling".
  • the filling product after completion of the fermentation in the tank, when it has assumed the intended properties, is referred to as "final filling product”.
  • the fermentation in the tank can be a main fermentation or a secondary fermentation, for example secondary fermentation. Since this includes a main fermentation, the term "alcoholic liquid" refers at least to the filling product in the final state, i.e. the filling product is also an alcoholic filling product according to this definition if it does not contain any alcohol in the initial state, but has undergone fermentation in the container will.
  • the foaming medium is or comprises the fill product in the final stage of tank fermentation or in an intermediate stage.
  • the foaming medium in the case of beer as the filling product, can be the same beer that is already fully fermented and has a significantly higher dissolved CO 2 content.
  • the same filling product can be used as the foaming medium, but at the end of the tank fermentation or from an intermediate stage for injection.
  • the foaming medium has a quality or composition that does not affect the desired properties (taste and the like) of the filling product or only insignificantly.
  • the foaming medium synergistically assumes two functions: a) improvement in foam formation through an increased CO 2 content; b) Maintaining the intended properties of the filling product.
  • the foaming medium is preferably water containing CO 2 , which likewise has only an insignificant adverse effect on the desired properties of most filling products. Furthermore, water containing CO 2 can be provided easily and cheaply and is also unproblematic from a hygienic point of view.
  • a cooling-off time can be awaited, during which the foam in the container completely or at least largely recedes, with the fill level of the filling product in the container then preferably being detected will.
  • the container In the heavily foamed state, the container has no fill level that can be evaluated. For this reason, the filling level can only be detected after a suitable decay time has elapsed. By detecting the fill level, for example, any malfunction of a filling element and/or an inaccurate fill quantity can be determined on average. Furthermore, the fill level can be used as a parameter for controlling the filling process.
  • the decay time is less than 20 s, or even less than 10 s or 5 s.
  • Such short decay times which are normally only achievable in the case of easily foamable filling products, can now also be achieved in the case of filling products that are difficult to foam or filling products with a low foaming tendency .
  • the object mentioned above is also achieved by a device for filling a container with a filling product and closing the container with a closure, preferably in a beverage bottling plant.
  • the device has: a transport device that is set up to transport the container along a transport path; a filling device which is set up to fill the container with the filling product in such a way that a gaseous, preferably oxygen-containing, atmosphere is present in a headspace of the container; a closure device configured to close the container with the closure; and a foaming device which is arranged in the transport direction between the filling device and the closing device and is designed to generate foam in the headspace of the container, which foam completely or partially displaces the atmosphere in the headspace from the container.
  • the device is characterized in that the frothing device is set up to provide a liquid, CO 2 -containing frothing medium, preferably to pressurize it and inject it into the container, so that the filling product is acted upon by the frothing medium.
  • Transport equipment refers to those technical means, such as transport stars, carousels, linear conveyors and the like, which transport the containers along the transport route. Due to the relation to the transport route, the containers are spatial Terms such as "before”, “after”, “between”, “upstream”, “downstream” and the like are clearly defined.
  • the device preferably has a filling level control device, which is arranged behind the closing device in the transport direction and is set up to detect the filling level of the filling product in the container.
  • the transport device is preferably set up to provide a decay time of less than 20 s, preferably less, after the container has been closed by the closing device until the filling level is detected by the level control device, during which the foam in the container reforms than 10 s, more preferably less than 5 s.
  • the foaming device is preferably set up to provide and inject into the container a foaming medium whose CO 2 content is greater than that of the filling product.
  • the foaming device is preferably set up to inject the foaming medium into the container at a pressure of 1.5 to 4 bar, particularly preferably 2 to 3 bar.
  • the filling product is preferably an alcoholic liquid, in particular an alcoholic beverage, which undergoes fermentation in the (closed) container, ie a main fermentation or a secondary fermentation, in which case the frothing device is preferably set up to Foaming medium to provide the filling product in the final state of fermentation or in an intermediate state and to inject into the container.
  • the frothing device is preferably set up to Foaming medium to provide the filling product in the final state of fermentation or in an intermediate state and to inject into the container.
  • the figure 1 shows a schematic representation of a device 1 for filling and sealing containers 2.
  • the device 1 has a filling device 10 which is set up to fill the containers 2 with a filling product P (cf. Figures 3 to 5 ) to fill.
  • a beverage such as beer, juice, soft drinks, smoothies, dairy products, wine and the like is preferably considered as the filling product P.
  • the filling product P can be mixed with CO 2 , the devices and methods presented here being particularly suitable for filling products P with a comparatively low tendency to foam, ie for example little or no CO 2 content.
  • the filling product P is particularly preferably an alcoholic beverage which is subjected to fermentation in the container 2 .
  • beer in container 2 which in this and other cases may be a bottle, may undergo a second fermentation. In doing so, dem Green beer is added yeast and the so-called food as a source of carbohydrates, which then lead to post-fermentation or second fermentation in the bottled state.
  • the filling product P in the state to be bottled i.e. at the time of bottling
  • the filling product P after completion of the tank fermentation, when it has assumed the intended properties is referred to as "filling product in the final state”.
  • the filling device 10 is preferably designed in rotary construction, as is shown schematically in FIG figure 2 is shown.
  • the filling device 10 has a transport carousel 11 and several filling elements (not shown in the figures), which are mounted on an outer circumference of the transport carousel 11 and set up to introduce the filling product P into the containers 2 .
  • the transport carousel 11 receives the containers 2 from an infeed star wheel 12 or another feed device.
  • the containers 2 are then filled with the filling product P via the filling elements during a continuous circulation.
  • the filling is carried out within a pitch circle of the rotary machine.
  • the filled container 2 After completion of the filling, i.e. after passing through the corresponding partial circle, the filled container 2 is handed over to an outlet star wheel 13 or another discharge device in order to then pass through further treatment stations.
  • the containers 2 are transported along a transport path T by a transport device 4, for example by the rotary machines mentioned as an example.
  • a transport device 4 for example by the rotary machines mentioned as an example.
  • Those technical means, such as transport stars, carousels, linear conveyors and the like, which transport the containers 2 along the transport path T, are thus referred to as transport device 4 across all stations.
  • the device 1 also has a frothing device 20, which is set up to a liquid medium, which is also referred to herein as "foaming medium" and in the Figures 3 to 5 is provided with the reference M, in the still open container 2, more precisely in the mouth portion 2b to inject.
  • the frothing device 20 is in the figure 2 not shown to indicate that it is arranged downstream of the filling device 10 or can also be part of the filling device 10 . It is important that it acts on the filled but still unsealed container 2 .
  • Injecting the foaming medium M causes foam to form in the container 2, in particular in the headspace 2a thereof, as a result of which the atmosphere in the headspace 2a, in particular any oxygen, is displaced from the container 2.
  • the device 1 can optionally have a sensor device 30 which is arranged behind the frothing device 20 and set up to check the formation of foam and thus the proper functioning of the frothing device 20 .
  • the foam height can be detected in this way and it can thus be ensured that the foam S (cf. Figures 3 to 5 ) occupies the entire headspace 2a of the container 2.
  • the device 1 also has a closing device 40 which is set up to close the containers 2 with closures 3 (cf. Figures 3 to 5 ) to close.
  • the closing device 40 can also be designed as a rotary design. In this case it comprises a transport carousel 41 which receives the containers 2 from the discharge star wheel 13 or another transport device, closes them by means of closing elements (not shown in the figures) and delivers them to a discharge star wheel 42 or another discharge device.
  • the device 1 preferably also has a level control device 50 which is located downstream of the closing device 40 .
  • the filling level control device 50 is set up to detect the filling level or the filling level of the filling product P in the container 2 .
  • Further sensor devices can of course optionally be installed, for example to check whether foam S has appeared around the mouth 2b of the container 2, to detect foreign bodies in the container 2, to detect damage and the like.
  • the sensor device 30 and/or the filling level control device 50 and/or any further sensor device are arranged within the closing device 40 or are part of the same.
  • the Figures 3 to 5 show a course of foam formation in the case of an easily foamable filling product P using a foaming medium M at normal pressure ( figure 3 ), a filling product P that is difficult to foam using a high-pressure foaming medium M ( figure 4 ) and a filling product P that is difficult to foam using a CO 2 -containing foaming medium M at normal pressure ( figure 5 ).
  • step A the container 2 is filled with the filling product P via the filling device 10 shown schematically, an oxygen-containing gas atmosphere remaining in the head space 2a of the container 2 .
  • the head space 2a thus designates the container volume between the mouth section 2b of the container 2 and the surface or the liquid level of the filling product P in the container 2.
  • step B the foaming medium M is injected via the foaming device 20 , as a result of which foam formation is initiated in the container 2 .
  • the pressure with which the foaming medium M is injected into the container 2 can preferably be regulated, for example via a pump 21.
  • the jet diameter and/or other properties of the foaming medium M and the way it is applied, for example angle, pulsating, etc . Be implemented controllably in order to optimize the foam formation for the respective filling product and/or the nature/shape of the container 2.
  • the foaming leads to the headspace 2a of the container 2 being filled more and more with foam S, which essentially completely occupies the headspace 2a of the container 2 in step C.
  • the residual atmosphere in the head space 2a in particular any oxygen, is displaced from the container 2.
  • step D the container 2 is closed by the closing device 40 (in Figs Figures 3 to 5 not shown) closed with a closure 3.
  • the closure 3 can be a lid, screw cap, crown cap, cork or any other suitable closure.
  • step E after a decay time in which the foam S in the closed container 2 has sufficiently receded, the filling level of the filling product P in the container 2 can be detected via the level control device 50 .
  • the filling product P is easily foamable, so that sufficient foaming can be achieved using a conventional foaming medium M, for example hot water, which is injected at a pressure of 2 to 3 bar.
  • a conventional foaming medium M for example hot water, which is injected at a pressure of 2 to 3 bar.
  • the fill level can be determined by the fill level control device 50 without any problems.
  • the example case of figure 4 differs from that of figure 3 in that the filling product P is more difficult to foam, for example because it has no or only a low CO 2 content.
  • the headspace 2a of the container 2 in Substantially completely occupies can be achieved in that the foaming medium M is injected at a significantly higher pressure, for example 20 to 30 bar.
  • the foaming medium M penetrates deeper into the filling product P, as can be seen from a comparison of Figures 3 and 4 , step B emerges.
  • a larger volume of the filling product P is activated and an undesirable, fine-pored foam formation in large areas of the container 2 is initiated.
  • the result of this is that the decay time for foam recovery is significantly longer.
  • the filling height is now contrary to the example figure 3 undeterminable after a normal cooldown. This is indicated by arrows and question marks in step E's figure 4 shown schematically.
  • a carbonized foaming medium M that is to say mixed with CO 2 .
  • This is preferably sterile.
  • the foaming medium M as in the embodiment of figure 5 shown with a compared to the example of figure 4 be introduced into the container 2 under lower pressure, as a result of which the reformation of the foam S after the closure is reduced to a practicable level again, so that the fill level can be determined after a short or normal decay time.
  • Another suitable foaming medium M be used instead of hot water, with the purpose of significantly promoting foam formation in the headspace 2a of the container 2 and at the same time preventing the undesirable, fine-pored foam formation in large areas of the container 2.
  • the mode of action is according to the embodiment figure 5 as follows:
  • the CO 2 -containing foaming medium M injected by means of HDE instead of normal water reacts by hitting the filling product P (which has a lower tendency to foam) by releasing the CO 2 and thus generating sufficient foam S in the headspace 2a of the container 2.
  • the Air and the oxygen contained therein are thus displaced from the head space 2a, and/or a low-oxygen jet of foam forms during the injection, which forces the air out of the head space 2a.
  • the foaming medium M is, according to a preferred embodiment, the filling product P itself, in the final state or in an intermediate state.
  • the foaming medium M can be the same beer that is already fully fermented and has a significantly higher dissolved CO 2 content.
  • the foaming medium M the same filling product P, but at the end of the tank fermentation or from an intermediate stage, can be used for the injection.
  • the foaming medium M can be water containing CO 2 .
  • the foaming medium M preferably has a nature or composition which does not impair the desired properties of the filling product P, or impairs it only insignificantly.
  • the CO 2 content of the foaming medium M is preferably greater than that of the filling product P in the initial state.
  • the device 1 and the corresponding method can work with significantly lower pressures when using the novel foaming medium M in the case of filling products P that are difficult to foam. In addition to a reduction in the consumption of energy and resources, this means that it is possible to measure the filling level essentially immediately after the closure, since the recovery of the foam S is significantly shortened.

Landscapes

  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)

Abstract

Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Aufschäumen eines Füllprodukts (P), das so in einen Behälter (2) abgefüllt ist, dass in einem Kopfraum (2a) des Behälters (2) eine gashaltige, vorzugsweise sauerstoffhaltige, Atmosphäre vorliegt, und eine Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (2) mit einem Füllprodukt (P) und Verschließen des Behälters (2) mit einem Verschluss (3), vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage. Das Verfahren weist auf: Einspritzen eines Aufschäummediums (M) in den Behälter (2), so dass das Füllprodukt (P) mit dem Aufschäummedium (M) beaufschlagt wird, wodurch Schaum (S) im Kopfraum (2a) des Behälters (2) erzeugt wird, der die Atmosphäre im Kopfraum (2a) vollständig oder teilweise aus dem Behälter (2) verdrängt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäummedium (M) eine CO<sub>2</sub>-haltige Flüssigkeit ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschäumen eines in einen Behälter abgefüllten Füllprodukts, um durch Schaumbildung eine im Kopfraum des Behälters befindliche sauerstoffhaltige Atmosphäre aus dem Behälter zu verdrängen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt und zum Verschließen des Behälters mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage.
    • Stand der Technik
  • Um die Haltbarkeit abgefüllter Getränke, insbesondere karbonisierter Getränke, zu verbessern und dabei aber eine Veränderung des Geschmacks und anderer Produkteigenschaften zu vermeiden, kann etwaiger Sauerstoff im Kopfraum des befüllten Behälters vor dem Verschließen entfernt oder zumindest reduziert werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, nach Beendigung des Füllprozesses einen heißen Wasserstrahl in den mit einem karbonisierten Füllprodukt befüllten, aber noch unverschlossenen Behälter einzuspritzen, wodurch das so mit dem Wasserstrahl beaufschlagte Füllprodukt zur Schaumbildung angeregt wird. Der Schaum ist dann weitgehend aus Füllprodukt und CO2 ausgebildet und ist damit weitgehend sauerstoffarm. Der Schaum füllt dann den über dem ursprünglichen Füllproduktniveau im Behälter verbleibenden Kopfraum, so dass die Umgebungsluft aus dem Kopfraum des Behälters verdrängt wird. Anschließend wird der Behälter verschlossen. Im Behälter liegt das Produkt nun ohne oder mit einem deutlich verringerten Sauerstoffanteil vor.
  • Die vorstehend beschriebene Methode ist auf dem technischen Gebiet unter der Bezeichnung "Hochdruckeinspritzung" (HDE) bekannt. Sie geht beispielsweise aus der DE 10 2008 032 822 A1 , DE 37 08 563 C1 , DE 10 2006 022 464 B4 und WO 2009/095054 A1 hervor. Die Schaumbildung kann auch auf andere Weise angeregt werden, beispielsweise durch eine Ultraschallbehandlung oder durch Einwirkung eines Laserstrahls, wie in der WO 98/15491 A2 beschrieben.
  • Die Hochdruckeinspritzung findet ihre Grenzen, wenn das abgefüllte Füllprodukt während der Behandlung nicht schnell genug oder nicht ausreichend Schaum produziert. Eine mögliche Ursache kann darin liegen, dass das Füllprodukt zu wenig CO2 enthält, wie beispielsweise bei verschiedenen Biersorten mit Flaschengärung.
  • Um einer zu geringen Schaumbildung entgegenzuwirken, kann der Druck des eingespritzten Mediums erhöht werden, um dadurch die in den Behälter eingebrachte Aktivierungsenergie zu erhöhen und das im Behälter angeregte Füllproduktvolumen zu erhöhen. Daraus ergibt sich gleichzeitig der Nachteil dieser Druckerhöhung dahingehend, dass das eingespritzte Medium tiefer in das Füllprodukt eindringt und so einen großen Anteil des Füllprodukts, beispielsweise mehr als 1/3 des gesamten Behältervolumens, in feinporigen Schaum umwandelt, der sich erst nach mehreren Sekunden, beispielsweise 20 bis 30 Sekunden, wieder zurückbildet. In anderen Worten, die Steigerung der Aktivierungsenergie verlängert die Zeit der Schaumrückbildung.
  • Als Folge dessen kann eine anschließende Füllhöhenkontrolle den Füllstand im Behälter nicht korrekt erfassen, oder die Wartezeit bis zur Füllhöhenkontrolle muss erheblich verlängert werden, was sich wiederum nachteilig auf die Produktivität der Anlage auswirkt. In einem stark aufgeschäumten Zustand weist der Behälter keine auswertbare Füllhöhe auf. Weder ein elektrisches, noch ein strahlenbasiertes oder optisches Messsystem ist dazu in der Lage. Die Füllhöhenkontrolle ist jedoch von Bedeutung, beispielsweise um eine Fehlfunktion eines Füllorgans und/oder eine ungenaue Füllmenge im Mittel, die sich etwa aus Vorgaben des Verbraucherschutzes ergeben kann, festzustellen und/oder den Füllprozess an sich kontrollieren, steuern und regeln zu können.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verdrängung der Gasatmosphäre im Kopfraum eines befüllten Behälters insbesondere im Fall schwer schäumbarer Füllprodukte zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung 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 gemäß der Erfindung dient zum Aufschäumen eines Füllprodukts in einem Behälter, um eine etwaige sauerstoffhaltige Atmosphäre vollständig oder teilweise aus dem Behälter zu verdrängen. In anderen Worten, das Füllprodukt ist in einen Behälter abgefüllt, so dass das Volumen des Behälters nur teilweise vom Füllprodukt eingenommen wird und in einem Kopfraum des Behälters eine gashaltige, vorzugsweise sauerstoffhaltige, Atmosphäre vorliegt.
  • Das Füllprodukt ist eine Flüssigkeit, wobei vorzugsweise Getränke in Betracht kommen, wie beispielsweise Bier, Saft, Softdrinks, Smoothies, Milchprodukte, Wein und dergleichen. Das Füllprodukt kann mit CO2 versetzt sein, wobei die hier dargelegten Vorrichtungen und Verfahren besonders für Füllprodukte mit vergleichsweise geringer Schaumbildungsneigung, d.h. beispielsweise geringem CO2-Gehalt, geeignet anwendbar sind.
  • Bezeichnungen wie beispielsweise "Behälter", "Verschluss", "Füllprodukt" und dergleichen werden der sprachlichen Einfachheit halber hierin oft im Singular verwendet. Der Plural ist jedoch stets mitumfasst, sofern dies nicht technisch oder ausdrücklich ausgeschlossen ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein Aufschäummedium in den Behälter eingespritzt, so dass das Füllprodukt mit dem Aufschäummedium beaufschlagt wird, wodurch Schaum im Kopfraum des Behälters erzeugt wird, der den Kopfraum vollständig oder zumindest teilweise ausfüllt und damit die Atmosphäre im Kopfraum vollständig oder zumindest teilweise aus dem Behälter verdrängt. Der Behälter ist demnach während des Einspritzens des Aufschäummediums offen, d.h. dessen Mündung, durch die das Aufschäummedium eingespritzt wird, ist (noch) unverschlossen. Gemäß der Erfindung ist das Aufschäummedium eine CO2-haltige Flüssigkeit.
  • Die Wirkweise ist wie folgt: Die anstelle eines herkömmlichen Aufschäummediums (beispielsweise heißes Wasser) eingespritzte CO2-haltige Flüssigkeit reagiert durch das Aufschlagen auf das Füllprodukt, das vorzugsweise eine geringe Aufschäumneigung hat, mit einem Entbinden des CO2 und erzeugt damit Schaum im Kopfraum des Behälters.
  • Der Schaum kann dann entweder durch das Aufschäumen des nun mit dem entbundenen CO2 angereicherten Teil des eigentlich CO2 - armen Füllprodukts stattfinden, oder das Aufschäummedium selbst schäumt auf oder es findet ein Aufschäumen einer Mischung aus Aufschäummedium und Füllprodukt statt. Für die Funktion der Schaumproduktion zur Verdrängung der Atmosphäre aus dem Kopfraum des Behälters ist es schlussendlich aber nicht von Belang, aus welchen Komponenten der Schaum besteht, solange der Schaum einen geringeren Sauerstoffgehalt aufweist, als die im Kopfraum vor dem Aufschäumen vorliegende Atmosphäre. Typischer Weise besteht der Schaum aber im Wesentlichen aus Füllprodukt, Aufschäummedium und CO2, so dass eine zuverlässige Verdrängung des Sauerstoffs aus dem Kopfraum erreicht werden kann.
  • Durch das Aufschäumen und das (teilweise) Ausfüllen des Kopfraumes mit dem Schaum werden die Atmosphäre und der darin möglicherweise enthaltene Sauerstoff aus dem Kopfraum verdrängt, und/oder es bildet sich während des Einspritzens bereits ein sauerstoffarmer Schaumstrahl, der die Atmosphäre aus dem Kopfraum verdrängt.
  • Auf diese Weise können die Haltbarkeit abgefüllter Füllprodukte verbessert und eine Veränderung beabsichtigter Produkteigenschaften im Laufe der Zeit unterbunden oder zumindest vermindert werden.
  • Dadurch, dass eine CO2-haltige Flüssigkeit als geeignetes Aufschäummedium angewendet wird, kann die Schaumbildung im Kopfraum des Behälters deutlich forciert werden. Gleichzeitig kann eine unerwünschte, feinporige Schaumbildung in weiten Bereichen des Behälters, d.h. in tieferliegenden Regionen des eingefüllten Füllprodukts, unterbunden werden, die andernfalls bei einer Einspritzung eines herkömmlichen Aufschäummediums mit besonders hohem Druck erfolgen würde.
  • Das Verfahren kann somit unter Anwendung des neuartigen Aufschäummediums im Fall schwer schäumbarer Füllprodukte mit deutlich geringeren Drücken arbeiten. Neben einer Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs wird so die Zeit, welche die Rückbildung des Schaums in Anspruch nimmt, verkürzt, so dass das Verfahren effizienter durchführbar ist. Beispielsweise kann eine Füllhöhenmessung des Füllprodukts im Behälter nach einer kurzen oder normalen Abklingzeit durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise weist das Aufschäummedium einen größeren CO2-Gehalt als das Füllprodukt auf, wodurch das Füllprodukt selbst ein vergleichsweise geringe Aufschäumneigung gegenüber dem Aufschäummedium hat. Bereits während des Einspritzens kann sich so ein sauerstoffarmer Schaumstrahl bilden, der die Atmosphäre aus dem Kopfraum des Behälters verdrängt. Das CO2-haltige Aufschäummedium ist auf diese Weise besonders wirksam, im Vergleich zu einem herkömmlichen Aufschäummedium.
  • Vorzugsweise wird das Aufschäummedium mit einem Druck von 1,5 bis 4 bar, besonders bevorzugt 2 bis 3 bar, in den Behälter eingespritzt. Auf diese Weise dringt das Aufschäummedium nicht zu tief in das Füllprodukt ein, wodurch das Füllprodukt nur im Bereich der Oberfläche aktiviert und eine feinporige Schaumbildung in tieferen Bereichen unterbunden wird. Auf diese Weise kann die Zeit für die Schaumrückbildung weiter verkürzt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die hier angegebenen Drücke auf einen Zustand des Aufschäummediums beziehen, mit dem es von einer Aufschäumeinrichtung bereitgestellt wird und eine entsprechende Düse verlässt. Das Aufschäummedium wird von dieser vorzugsweise als dünner, bzw. kompakter Strahl abgegeben und auf das Füllprodukt im Innern des Behälters gerichtet.
  • Vorzugsweise ist das Füllprodukt eine alkoholische Flüssigkeit, insbesondere ein alkoholisches Getränk, die/das im (verschlossenen) Behälter eine Gärung, d.h. eine Hauptgärung oder eine Nachgärung, erfährt. Vorzugsweise ist das Füllprodukt ein Bier, beispielsweise ein obergäriges Bier. So kann beispielsweise Bier im Behälter, der in diesem und anderen Fällen eine Flasche sein kann, eine zweite Gärung durchlaufen. Dabei werden dem Jungbier beispielsweise Hefe und die so genannte Speise als Kohlenhydratquelle hinzugefügt, die dann im abgefüllten Zustand im Behälter zu einer Nachgärung bzw. zweiten Gärung führen.
  • Im Fall alkoholischer Füllprodukte, die eine Gärung im abgefüllten Zustand durchlaufen, sei das Füllprodukt im abzufüllenden Zustand, d.h. bei der Abfüllung, als "Füllprodukt im Anfangszustand" bezeichnet. Das Füllprodukt nach Beendigung der Behältergärung, wenn es die bestimmungsgemäßen Eigenschaften angenommen hat, sei als "Füllprodukt im Endzustand" bezeichnet. Die Gärung im Behälter kann eine Hauptgärung oder eine Nachgärung, beispielsweise zweite Gärung, sein. Da hierin eine Hauptgärung mitumfasst ist, bezieht sich die Bezeichnung "alkoholische Flüssigkeit" zumindest auf das Füllprodukt im Endzustand, d.h. das Füllprodukt ist gemäß dieser Definition auch dann ein alkoholisches Füllprodukt, wenn es im Anfangszustand noch keinen Alkohol enthält, jedoch im Behälter einer Gärung unterzogen wird.
  • Vorzugsweise ist oder umfasst das Aufschäummedium das Füllprodukt im Endzustand der Behältergärung oder in einem Zwischenzustand. So kann das Aufschäummedium beispielsweise im Fall von Bier als Füllprodukt das gleiche Bier sein, das bereits endvergoren mit einem deutlich höheren gelösten CO2-Gehalt vorliegt. In anderen Worten, als Aufschäummedium kann das gleiche Füllprodukt, jedoch am Ende der Behältergärung oder aus einem Zwischenstadium für die Einspritzung verwendet werden. Auf diese Weise weist das Aufschäummedium eine Beschaffenheit oder Zusammensetzung auf, welche die gewünschten Eigenschaften (Geschmack und dergleichen) des Füllprodukts nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Das Aufschäummedium übernimmt auf diese Weise synergetisch zwei Funktionen: a) Verbesserung der Schaumbildung durch einen erhöhten CO2-Gehalt; b) Wahrung der bestimmungsgemäßen Eigenschaften des Füllprodukts.
  • Vorzugsweise ist das Aufschäummedium ein CO2-haltiges Wasser, wodurch ebenfalls die gewünschten Eigenschaften der meisten Füllprodukte nur unwesentlich beeinträchtigt werden. Ferner kann CO2-haltiges Wasser leicht und günstig bereitgestellt werden und ist ferner in hygienischer Sicht unproblematisch.
  • Nach der Erzeugung des Schaums im Kopfraum des Behälters, vorzugsweise nach Verschließen des Behälters mit einem Verschluss, kann eine Abklingzeit abgewartet werden, in der sich der Schaum im Behälter vollständig oder zumindest größtenteils zurückbildet, wobei im Anschluss daran vorzugsweise die Füllhöhe des Füllprodukts im Behälter detektiert wird. Im stark aufgeschäumten Zustand weist der Behälter keine auswertbare Füllhöhe auf. Aus diesem Grund ist die Füllhöhe erst nach Ablauf einer geeigneten Abklingzeit detektierbar. Durch die Detektion der Füllhöhe kann beispielsweise eine etwaige Fehlfunktion eines Füllorgans und/oder eine ungenaue Füllmenge im Mittel festgestellt werden. Ferner kann die Füllhöhe als Parameter zur Steuerung des Füllprozess herangezogen werden.
  • Vorzugsweise beträgt die Abklingzeit weniger als 20 s, oder sogar weniger als 10 s oder 5 s. Solche kurzen Abklingzeiten, die normalerweise nur im Fall leicht schäumbarer Füllprodukte erzielbar sind, können nun auch im Fall schwer schäumbarer Füllprodukte oder Füllprodukte mit einer geringen Aufschäumneigung erreicht werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt und Verschließen des Behälters mit einem Verschluss, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst. Die Vorrichtung weist auf: eine Transporteinrichtung, die eingerichtet ist, um den Behälter entlang eines Transportwegs zu transportieren; eine Füllvorrichtung, die eingerichtet ist, um den Behälter so mit dem Füllprodukt zu befüllen, dass in einem Kopfraum des Behälters eine gashaltige, vorzugsweise sauerstoffhaltige, Atmosphäre vorliegt; eine Verschließvorrichtung, die eingerichtet ist, um den Behälter mit dem Verschluss zu verschließen; und eine Aufschäumeinrichtung, die in Transportrichtung zwischen der Füllvorrichtung und der Verschließvorrichtung angeordnet und eingerichtet ist, um Schaum im Kopfraum des Behälters zu erzeugen, der die Atmosphäre im Kopfraum vollständig oder teilweise aus dem Behälter verdrängt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumeinrichtung eingerichtet ist, um ein flüssiges, CO2-haltiges Aufschäummedium bereitzustellen, vorzugsweise unter Druck zu setzen und in den Behälter einzuspritzen, so dass das Füllprodukt mit dem Aufschäummedium beaufschlagt wird.
  • Als Transporteinrichtung werden stationsübergreifend jene technischen Mittel bezeichnet, wie etwa Transportsterne, Karusselle, Linearförderer und dergleichen, welche die Behälter entlang des Transportwegs befördern. Durch den Bezug auf den Transportweg der Behälter sind räumliche Bezeichnungen wie etwa "vor", "hinter", "zwischen", "stromaufwärts", "stromabwärts" und dergleichen eindeutig bestimmt.
  • Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Verfahren beschrieben wurden, gelten analog für die Vorrichtung.
  • So weist die Vorrichtung aus den obigen Gründen vorzugsweise eine Füllstandkontrolleinrichtung auf, in Transportrichtung hinter der Verschließvorrichtung angeordnet, die eingerichtet ist, um die Füllhöhe des Füllprodukts im Behälter zu detektieren.
  • Die Transporteinrichtung ist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise eingerichtet, um nach dem Verschließen des Behälters durch die Verschließvorrichtung bis zur Detektion der Füllhöhe durch die Füllstandkontrolleinrichtung eine Abklingzeit, während der eine Rückbildung des Schaums im Behälter stattfindet, von weniger als 20 s bereitzustellen, vorzugsweise weniger als 10 s, besonders bevorzugt weniger als 5 s.
  • Die Aufschäumeinrichtung ist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise eingerichtet, um ein Aufschäummedium bereitzustellen und in den Behälter einzuspritzen, dessen CO2-Gehalt größer als der des Füllprodukts ist.
  • Die Aufschäumeinrichtung ist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise eingerichtet, um das Aufschäummedium mit einem Druck von 1,5 bis 4 bar, besonders bevorzugt 2 bis 3 bar, in den Behälter einzuspritzen.
  • Das Füllprodukt ist aus den oben genannten Gründen vorzugsweise eine alkoholische Flüssigkeit, insbesondere ein alkoholisches Getränk, die/das im (verschlossenen) Behälter eine Gärung, d.h. eine Hauptgärung oder eine Nachgärung, erfährt, wobei die Aufschäumeinrichtung in diesem Fall vorzugsweise eingerichtet ist, um als Aufschäummedium das Füllprodukt im Endzustand der Gärung oder in einem Zwischenzustand bereitzustellen und in den Behälter einzuspritzen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern mit einer Aufschäumeinrichtung;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern in Rundläuferbauweise;
    Figur 3
    schematisch den Verlauf der Schaumbildung im Fall eines leicht aufschäumbaren Füllprodukts unter Anwendung eines Aufschäummediums normalen Drucks;
    Figur 4
    schematisch den Verlauf der Schaumbildung im Fall eines schwer aufschäumbaren Füllprodukts unter Anwendung eines Aufschäummediums hohen Drucks;
    Figur 5
    schematisch den Verlauf der Schaumbildung im Fall eines schwer aufschäumbaren Füllprodukts unter Anwendung eines CO2-haltigen Aufschäummediums normalen Drucks;
    Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Befüllen und Verschließen von Behältern 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Füllvorrichtung 10 auf, die eingerichtet ist, um die Behälter 2 mit einem Füllprodukt P (vgl. Figuren 3 bis 5) zu befüllen.
  • Als Füllprodukt P kommt vorzugsweise ein Getränk in Betracht, wie etwa Bier, Saft, Softdrinks, Smoothies, Milchprodukte, Wein und dergleichen. Das Füllprodukt P kann mit CO2 versetzt sein, wobei die hier dargelegten Vorrichtungen und Verfahren besonders für Füllprodukte P mit vergleichsweise geringer Schaumbildungsneigung, d.h. beispielsweise geringem oder keinem CO2-Gehalt, geeignet sind. Besonders bevorzugt ist das Füllprodukt P ein alkoholisches Getränk, das im Behälter 2 einer Gärung unterzogen wird. So kann beispielsweise Bier im Behälter 2, der in diesem und anderen Fällen eine Flasche sein kann, eine zweite Gärung durchlaufen. Dabei werden dem Jungbier etwa Hefe und die so genannte Speise als Kohlenhydratquelle hinzugefügt, die dann im abgefüllten Zustand zu einer Nachgärung oder zweiten Gärung führen.
  • Im Fall alkoholischer Füllprodukte P, die eine Gärung im abgefüllten Zustand durchlaufen, sei das Füllprodukt P im abzufüllenden Zustand, d.h. bei der Abfüllung, als "Füllprodukt im Anfangszustand" bezeichnet. Das Füllprodukt P nach Beendigung der Behältergärung, wenn es die bestimmungsgemäßen Eigenschaften angenommen hat, sei als "Füllprodukt im Endzustand" bezeichnet.
  • Die Füllvorrichtung 10 ist vorzugsweise in Rundläuferbauweise ausgeführt, wie es schematisch in der Figur 2 gezeigt ist. In diesem Fall weist die Füllvorrichtung 10 ein Transportkarussell 11 und mehrere Füllorgane (in den Figuren nicht dargestellt) auf, die an einem Außenumfang des Transportkarussells 11 montiert und eingerichtet sind, um das Füllprodukt P in die Behälter 2 einzuleiten. Zu diesem Zweck empfängt das Transportkarussell 11 die Behälter 2 von einem Einlaufstern 12 oder einer anderen Zuführeinrichtung. Anschließend werden die Behälter 2 während eines kontinuierlichen Umlaufs über die Füllorgane mit dem Füllprodukt P befüllt. Die Befüllung wird innerhalb eines Teilkreises des Rundläufers durchgeführt.
  • Nach Beendigung der Befüllung, d.h. nach Durchlauf des entsprechenden Teilkreises, wird der befüllte Behälter 2 einem Auslaufstern 13 oder einer anderen Abführeinrichtung übergeben, um im Anschluss daran weitere Behandlungsstationen zu durchlaufen. Die Behälter 2 werden dabei durch eine Transporteinrichtung 4, etwa durch die beispielhaft genannten Rundläufer, entlang eines Transportwegs T transportiert. Als Transporteinrichtung 4 werden somit stationsübergreifend jene technischen Mittel bezeichnet, wie etwa Transportsterne, Karusselle, Linearförderer und dergleichen, welche die Behälter 2 entlang des Transportwegs T befördern.
  • Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Aufschäumeinrichtung 20 auf, die eingerichtet ist, um ein flüssiges Medium, das hierin auch als "Aufschäummedium" bezeichnet und in den Figuren 3 bis 5 mit dem Bezugszeichen M versehen ist, in den noch offenen Behälter 2, genauer gesagt in dessen Mündungsabschnitt 2b, einzuspritzen. Die Aufschäumeinrichtung 20 ist in der Figur 2 nicht eingezeichnet, um anzudeuten, dass sie stromabwärts der Füllvorrichtung 10 angeordnet oder auch Bestandteil der Füllvorrichtung 10 sein kann. Wichtig ist, dass sie auf den befüllten, jedoch noch unverschlossenen Behälter 2 einwirkt.
  • Durch das Einspritzen des Aufschäummediums M kommt es im Behälter 2, insbesondere im Kopfraum 2a desselben, zur Schaumbildung, wodurch die Atmosphäre im Kopfraum 2a, insbesondere etwaiger Sauerstoff, aus dem Behälter 2 verdrängt wird.
  • Die Vorrichtung 1 kann optional eine Sensoreinrichtung 30 aufweisen, die hinter der Aufschäumeinrichtung 20 angeordnet und eingerichtet ist, um die Schaumbildung und damit die ordnungsgemäße Funktion der Aufschäumeinrichtung 20 zu überprüfen. Beispielsweise kann so die Schaumhöhe detektiert und damit sichergestellt werden, dass der Schaum S (vgl. Figuren 3 bis 5) den gesamten Kopfraum 2a des Behälters 2 einnimmt.
  • Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Verschließvorrichtung 40 auf, die eingerichtet ist, um die Behälter 2 mit Verschlüssen 3 (vgl. Figuren 3 bis 5) zu verschließen. Die Verschließvorrichtung 40 kann ebenfalls in Rundläuferbauweise ausgeführt sein. Sie umfasst in diesem Fall ein Transportkarussell 41, das die Behälter 2 vom Auslaufstern 13 oder einer anderen Transporteinrichtung empfängt, mittels Verschließorganen (in den Figuren nicht dargestellt) verschließt und an einen Auslaufstern 42 oder eine andere Abführeinrichtung abgibt.
  • Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise ferner eine Füllstandkontrolleinrichtung 50 auf, die sich stromabwärts der Verschließvorrichtung 40 befindet. Die Füllstandkontrolleinrichtung 50 ist eingerichtet, um die Füllhöhe bzw. den Füllstand des Füllprodukts P im Behälter 2 zu detektieren.
  • Optional können selbstverständlich weitere Sensoreinrichtungen installiert sein, beispielsweise zur Überprüfung, ob um die Mündung 2b des Behälters 2 herum Schaum S aufgetreten ist, zur Fremdkörpererkennung im Behälter 2, zur Erkennung von Beschädigungen und dergleichen.
  • Dabei ist es auch möglich, dass die Sensoreinrichtung 30 und/oder die Füllstandkontrolleinrichtung 50 und/oder etwaige weitere Sensoreinrichtung innerhalb der Verschließvorrichtung 40 angeordnet bzw. Bestandteil derselben sind.
  • Die Figuren 3 bis 5 zeigen entsprechend einen Verlauf der Schaumbildung im Fall eines leicht aufschäumbaren Füllprodukts P unter Anwendung eines Aufschäummediums M normalen Drucks (Figur 3), eines schwer aufschäumbaren Füllprodukts P unter Anwendung eines Aufschäummediums M hohen Drucks (Figur 4) und eines schwer aufschäumbaren Füllprodukts P unter Anwendung eines CO2-haltigen Aufschäummediums M normalen Drucks (Figur 5).
  • Der Ablauf sei gemäß den Figuren 3 bis 5 jeweils in Abschnitte bzw. Schritte A bis E unterteilt: Im Schritt A wird der Behälter 2 über die schematisch dargestellte Füllvorrichtung 10 mit dem Füllprodukt P befüllt, wobei im Kopfraum 2a des Behälters 2 eine sauerstoffhaltige Gasatmosphäre verbleibt. Der Kopfraum 2a bezeichnet somit das Behältervolumen zwischen dem Mündungsabschnitt 2b des Behälters 2 und der Oberfläche bzw. dem Flüssigkeitsspiegel des Füllprodukts P im Behälter 2.
  • Anschließend erfolgt im Schritt B über die Aufschäumeinrichtung 20 das Einspritzen des Aufschäummediums M, wodurch im Behälter 2 die Schaumbildung initiiert wird. Der Druck, mit dem das Aufschäummedium M in den Behälter 2 eingespritzt wird, ist vorzugsweise regelbar, beispielsweise über eine Pumpe 21. Ferner können der Strahldurchmesser und/oder andere Eigenschaften des Aufschäummedium M und dessen Art und Weise der Beaufschlagung, beispielsweise Winkel, pulsierend usw., regelbar implementiert sein, um die Schaumbildung für das jeweilige Füllprodukt und/oder die Beschaffenheit/Form des Behälters 2 zu optimieren.
  • Die Schaumbildung führt dazu, dass der Kopfraum 2a des Behälters 2 mehr und mehr mit Schaum S gefüllt wird, der im Schritt C den Kopfraum 2a des Behälters 2 im Wesentlichen vollständig einnimmt. Dadurch wird die Restatmosphäre im Kopfraum 2a, insbesondere etwaiger Sauerstoff, aus dem Behälter 2 verdrängt.
  • Anschließend wird der Behälter 2 im Schritt D durch die Verschließvorrichtung 40 (in den Figuren 3 bis 5 nicht dargestellt) mit einem Verschluss 3 verschlossen. Der Verschluss 3 kann ein Deckel, Drehverschluss, Kronkorken, Korken oder ein anderer geeigneter Verschluss sein.
  • Im Schritt E kann nach einer Abklingzeit, in der sich der Schaum S im verschlossenen Behälter 2 ausreichend zurückgebildet hat, über die Füllstandkontrolleinrichtung 50 die Füllhöhe des Füllprodukts P im Behälter 2 detektiert werden.
  • Im Beispielfall der Figur 3 ist das Füllprodukt P leicht aufschäumbar, so dass eine ausreichende Schaumbildung durch ein herkömmliches Aufschäummedium M, beispielsweise heißes Wasser, das mit einem Druck von 2 bis 3 bar eingespritzt wird, erzielbar ist. Nach Ablauf einer kurzen Abklingzeit von wenigen Sekunden nach Verschließen des Behälters 2 kann die Füllhöhe problemlos durch die Füllstandkontrolleinrichtung 50 bestimmt werden.
  • Der Beispielfall der Figur 4 unterscheidet sich von dem der Figur 3 dadurch, dass das Füllprodukt P schwerer aufschäumbar ist, beispielsweise weil es keinen oder nur einen geringen CO2-Gehalt hat. In diesem Fall kann eine ausreichende Schaumbildung, die den Kopfraum 2a des Behälters 2 im Wesentlichen vollständig einnimmt, dadurch erreicht werden, dass das Aufschäummedium M mit einem deutlich höheren Druck, beispielsweise 20 bis 30 bar, eingespritzt wird. Dies hat jedoch zur Folge, dass das Aufschäummedium M tiefer in das Füllprodukt P eindringt, wie es aus einem Vergleich der Figuren 3 und 4, Schritt B hervorgeht. Dadurch wird ein größeres Volumen des Füllprodukts P aktiviert und eine unerwünschte, feinporige Schaumbildung in weiten Bereichen des Behälters 2 initiiert. Dies hat zur Folge, dass sich die Abklingzeit der Schaumrückbildung deutlich verlängert. Die Füllhöhe ist nun entgegen dem Beispielfall der Figur 3 nach einer normalen Abklingzeit nicht bestimmbar. Dies ist durch Pfeile und Fragezeichen im Schritt E der Figur 4 schematisch dargestellt.
  • Dieses Problem lässt sich dadurch lösen, dass statt eines herkömmlichen Aufschäummediums M ein karbonisiertes, d.h. mit CO2 versetztes Aufschäummedium M angewendet wird. Dieses ist vorzugsweise steril. Das Aufschäummedium M kann, wie in der Ausführungsform der Figur 5 gezeigt, mit einem im Vergleich zum Beispiel der Figur 4 geringeren Druck in den Behälter 2 eingebracht werden, wodurch sich die Rückbildung des Schaums S nach dem Verschließen wieder auf ein praktikables Maß reduziert, so dass die Füllhöhe nach einer kurzen oder normalen Abklingzeit bestimmbar ist.
  • Es wird demnach vorgeschlagen, dass anstelle heißen Wassers ein anderes geeignetes Aufschäummedium M angewendet wird, mit dem Zwecke, die Schaumbildung im Kopfraum 2a des Behälters 2 deutlich zu forcieren und gleichzeitig die unerwünschte, feinporige Schaumbildung in weiten Bereichen des Behälters 2 zu unterbinden.
  • Die Wirkweise ist gemäß der Ausführungsform der Figur 5 wie folgt: Das anstelle des normalen Wassers mittels HDE eingespritzte CO2-haltige Aufschäummedium M reagiert durch das Aufschlagen auf das (eine geringere Aufschäumneigung aufweisende) Füllprodukt P durch Entbinden des CO2 und erzeugt damit genügend Schaum S im Kopfraum 2a des Behälters 2. Die Luft und der darin enthaltene Sauerstoff werden damit aus dem Kopfraum 2a verdrängt, und/oder es bildet sich während des Einspritzens bereits ein sauerstoffarmer Schaumstrahl, der die Luft aus dem Kopfraum 2a verdrängt.
  • Im Fall alkoholischer Füllprodukte P, die im Behälter 2 einer Hauptgärung oder Nachgärung unterzogen werden, ist das Aufschäummedium M gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Füllprodukt P selbst, im Endzustand oder in einem Zwischenzustand.
  • So kann das Aufschäummedium M beispielsweise im Fall von Bier als Füllprodukt P das gleiche Bier sein, das bereits endvergoren mit einem deutlich höheren gelösten CO2-Gehalt vorliegt. In anderen Worten, als Aufschäummedium M kann das gleiche Füllprodukt P, jedoch am Ende der Behältergärung oder aus einem Zwischenstadium, für die Einspritzung verwendet werden.
  • Alternativ kann das Aufschäummedium M ein CO2-haltiges Wasser sein. Vorzugsweise weist das Aufschäummedium M eine Beschaffenheit oder Zusammensetzung auf, welche die gewünschten Eigenschaften des Füllprodukts P nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Vorzugsweise ist der CO2-Gehalt des Aufschäummediums M größer als der des Füllprodukts P im Anfangszustand.
  • Die Vorrichtung 1 und das entsprechende Verfahren können unter Anwendung des neuartigen Aufschäummediums M im Fall schwer schäumbarer Füllprodukte P mit deutlich geringeren Drücken arbeiten. Neben einer Reduzierung des Energie- und Ressourcenverbrauchs ist dadurch eine Füllstandmessung im Wesentlichen unmittelbar nach dem Verschließen möglich, da die Rückbildung des Schaums S deutlich verkürzt wird.
  • 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
    Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern
    2
    Behälter
    2a
    Kopfraum
    2b
    Mündungsabschnitt
    3
    Verschluss
    4
    Transporteinrichtung
    10
    Füllvorrichtung
    11
    Transportkarussell
    12
    Einlaufstern
    13
    Auslaufstern
    20
    Aufschäumeinrichtung
    21
    Pumpe
    30
    Sensoreinrichtung
    40
    Verschließvorrichtung
    41
    Transportkarussell
    42
    Auslaufstern
    50
    Füllstandkontrolleinrichtung
    T
    Transportweg
    M
    Aufschäummedium
    P
    Füllprodukt
    S
    Schaum

Claims (15)

  1. Verfahren zum Aufschäumen eines Füllprodukts (P), das so in einen Behälter (2) abgefüllt ist, dass in einem Kopfraum (2a) des Behälters (2) eine gashaltige, vorzugsweise sauerstoffhaltige, Atmosphäre vorliegt, wobei das Verfahren aufweist:
    Einspritzen eines Aufschäummediums (M) in den Behälter (2), so dass das Füllprodukt (P) mit dem Aufschäummedium (M) beaufschlagt wird, wodurch Schaum (S) im Kopfraum (2a) des Behälters (2) erzeugt wird, der die Atmosphäre im Kopfraum (2a) vollständig oder teilweise aus dem Behälter (2) verdrängt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Aufschäummedium (M) eine CO2-haltige Flüssigkeit ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäummedium (M) einen größeren CO2-Gehalt als das Füllprodukt (P) aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäummedium (M) mit einem Druck von 1,5 bis 4 bar, vorzugsweise 2 bis 3 bar, in den Behälter (2) eingespritzt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllprodukt (P) eine alkoholische Flüssigkeit ist, vorzugsweise ein alkoholisches Getränk, die im Behälter (2) eine Gärung erfährt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllprodukt (P) ein Bier ist, vorzugsweise ein obergäriges Bier.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäummedium (M) das Füllprodukt (P) im Endzustand der Gärung oder in einem Zwischenzustand ist oder umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschäummedium (M) ein CO2-haltiges Wasser ist.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Erzeugung des Schaums (S) im Kopfraum (2a) des Behälters (2), vorzugsweise nach einem Verschließen des Behälters (2) mit einem Verschluss (3), während einer Abklingzeit eine Rückbildung des Schaums (S) im Behälter (2) abgewartet und anschließend die Füllhöhe des Füllprodukts (P) im Behälter (2) detektiert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abklingzeit weniger als 20 s beträgt, vorzugsweise weniger als 10 s, besonders bevorzugt weniger als 5 s.
  10. Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters (2) mit einem Füllprodukt (P) und Verschließen des Behälters (2) mit einem Verschluss (3), vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:
    eine Transporteinrichtung (4), die eingerichtet ist, um den Behälter (2) entlang eines Transportwegs (T) zu transportieren;
    eine Füllvorrichtung (10), die eingerichtet ist, um den Behälter (2) so mit dem Füllprodukt (P) zu befüllen, dass in einem Kopfraum (2a) des Behälters (2) eine gashaltige, vorzugsweise sauerstoffhaltige, Atmosphäre vorliegt;
    eine Verschließvorrichtung (40), die eingerichtet ist, um den Behälter (2) mit dem Verschluss (3) zu verschließen; und
    eine Aufschäumeinrichtung (20), die in Transportrichtung (T) zwischen der Füllvorrichtung (10) und der Verschließvorrichtung (40) angeordnet und eingerichtet ist, um Schaum (S) im Kopfraum (2a) des Behälters (2) zu erzeugen, der die Atmosphäre im Kopfraum (2a) vollständig oder teilweise aus dem Behälter (2) verdrängt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aufschäumeinrichtung (20) eingerichtet ist, um ein flüssiges, CO2-haltiges Aufschäummedium (M) bereitzustellen und in den Behälter (2) einzuspritzen, so dass das Füllprodukt (P) mit dem Aufschäummedium (M) beaufschlagt wird.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Transportrichtung (T) hinter der Verschließvorrichtung (40) eine Füllstandkontrolleinrichtung (50) aufweist, die eingerichtet ist, um die Füllhöhe des Füllprodukts (P) im Behälter (2) zu detektieren.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (4) eingerichtet ist, um nach dem Verschließen des Behälters (2) durch die Verschließvorrichtung (40) bis zur Detektion der Füllhöhe durch die Füllstandkontrolleinrichtung (50) eine Abklingzeit, während der eine Rückbildung des Schaums (S) im Behälter (2) stattfindet, von weniger als 20 s bereitzustellen, vorzugsweise weniger als 10 s, besonders bevorzugt weniger als 5 s.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumeinrichtung (20) eingerichtet ist, um ein Aufschäummedium (M), dessen CO2-Gehalt größer als der des Füllprodukts (P) ist, bereitzustellen und in den Behälter (2) einzuspritzen.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufschäumeinrichtung (20) eingerichtet ist, um das Aufschäummedium (M) mit einem Druck von 1,5 bis 4 bar, vorzugsweise 2 bis 3 bar, in den Behälter (2) einzuspritzen.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllprodukt (P) eine alkoholische Flüssigkeit ist, vorzugsweise ein alkoholisches Getränk, die im Behälter (2) eine Gärung erfährt, wobei die Aufschäumeinrichtung (20) eingerichtet ist, um als Aufschäummedium (M) das Füllprodukt (P) im Endzustand der Gärung oder in einem Zwischenzustand bereitzustellen und in den Behälter (2) einzuspritzen.
EP21190074.1A 2020-08-06 2021-08-06 Aufschäumen eines in behälter eingebrachten füllprodukts Pending EP3950569A1 (de)

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