Getränkeabfüllvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Getränkeabfüllvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Getränke, wie Bier, Limonaden, Kakao und dergl, werden in starre Behälter, wie beispielsweise Glasflaschen, aber auch in flexible Behälter, wie z.B. dünnwandige Kunststoffflaschen, vor dem Verschließen noch hochflexible Blechdosen oder Kunststoffbeutel, gefüllt.
Viele Getränke sind sauerstoffempfindlich und müssen daher unter Inertgas, übli- cherwerise CO2, gefüllt werden, um Geschmacksveränderungen und sonstige
Qualitätsminderungen durch beim Füllen mit in den Behälter gelangten Sauerstoff zu verhindern.
Bei sehr stabilen Behältern, wie beispielsweise Glasflaschen oder dickwandigen Kunststoffflaschen ist es bekannt, die Behälter am Füllorgan abzudichten und durch das Füllorgan vor dem Beginn des Füllvorganges mit Inertgas zu füllen . Dazu ist eine aufwendige Abdichteinrichtung sowie eine den Dichtungshub erzeugende Hubeinrichtung erforderlich. Bei Sonderbehältern und speziell bei flexiblen Behältern ist die Abdichtung sehr aufwendig. Es ergeben sich Möglichkeiten zu Betriebsstörungen. Flexible Behälter können beim Befallen mit Inertgas überdehnt werden. Sie erleiden bei diesen Vorgängen auf jeden Fall Formänderungen, die zu erheblichen Betriebsstörungen führen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Ge- tränkeabfüllvoπichtung zu schaffen, die bei konstruktiv einfachem Aufbau und geringer Störanfälligkeit eine sehr sauerstoffarme Abfüllung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelangen die Behälter über den Einschleusraum in den mit Inertgasraum beaufschlagten Behandlungsraum, in dem sie unter Inertgas befüllt werden können. Durch das Einschleusen der Behälter kann der Luftaustausch mit dem Behandlungsraum, also die Verunreinigung des Inertgases mit Luft, verringert werden. Im Einschleusraum kann beispielsweise mit Inertgas gespült werden, um die Luftwerte im Behälter vor dessen Verbringung in den Behandlungsraum zu verringern. Da der Behälter im Behandlungsraum luftfrei unter Inertgas steht, ist das Abdichten am Füllorgan entbehrlich. Dieses kann somit konstruktiv stark vereinfacht werden. Es kann im Behand-
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lungsraum "offen" gefüllt werden. Es lassen sich somit Sonderflaschen und insbesondere flexible Behälter störungsfrei füllen. Insbesondere bei hochflexiblen Behältern ergeben sich Vorteile, da diese im Behandlungsraum außen und innen demselben Druck unterworfen sind, also keinerlei Wandbelastungen unterliegen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Behandlungsraum nur einen leichten Inertgasüberdruck aufweisen, um das Eindringen von Luft an Undichtigkeiten zu vermeiden. Es können darin stille Getränke offen gefüllt werden oder unter höherem Dmck abzufüllende Cθ2-haltige Getränke, wobei bei letzteren der Behälter am Füllorgan zum Füllen abzudichten wäre. Zum Abfüllen Cθ2-haltiger Getränke unter Dmck kann jedoch auch im Behandlungsraum der volle Cθ2-Druck eingestellt werden. Dann kann auch in diesem Fall die Abdichtung zwischen Behälter und Füllorgan entfallen.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich das Einschleppen von Luft in die Inertgasatmosphäre des Behandlungsraumes besonders wirkungsvoll vermeiden.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Mit dieser Konstruktion erfolgt auch das Verschließen der Behälter bzw. zumindest das Abdek- ken mit Behälterverschlüssen im Behandlungsraum unter Inertgas, so daß das Eindringen von Luft nach dem Befallen des Behälters in dessen Kopfraum vermieden wird.
Das Ausschleusen der Behälter aus dem Behandlungsraum könnte in umgekehrter Richtung durch den Einschleusraum erfolgen. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Hierdurch wird es ermöglicht, die Behälter in einer Richtung durchlaufend mit höherer Behandlungskapazität durch den Behandlungsraum zu schleusen. Der Ausschleusraum verhindert die Verunreinigung des Behandlungsraumes mit Luft und ermöglicht durch das Rückpumpen von
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Inertgas eine Verringerung des Verbrauches. Vorteilhaft kann auch im Einschleusraum Inertgas in den Behandlungsraum rückgepumpt werden, nachdem dieser zum Behandlungsraum verschlossen wurde, um anschließend nach außen zur Aufnahme des neuen Behälters geöffnet zu werden.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Hiermit läßt sich der für keimempfindliche Getränke, wie beispielsweise Kakao, Eistee und dergl, erforderliche Vorgang der Behältersterilisierung konstruktiv einfach in die Ge- tiänkeabfüllvorrichtung integrieren. Der Einschleusraum ist für diesen Vorgang besondert geeignet, da er durch ständiges Evakuieren sehr sauber ist.
Vorteilhaft ist dabei gemäß Anspruch 6 die Sterilisiereimichtung zur Nieder- dmckplasmasterilisiemng ausgebildet und kann zur Niederdmckerzeugung die ohnehin vorgesehene Evakuiereinrichtung verwenden.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 7 vorgesehen. Im Einschleusraum henscht vor Öffnen des Schleusentores zum Behandlungsraum durch Evakuieren erzeugter Unterdmck, während im Behandlungsraum das Inertgas aus Abdichtungsgründen bevorzugt unter leichtem Unterdmck steht. Wird das Schleusentor plötzlich geöffnet, so schießt ein Dmckstoß von Inertgas in den Einschleusraum, der eine hochflexible Behälterwand eindrücken oder zum Beispiel den Behälter zum Kippen bringen kann. Wird vor Öffnen dieses Schleusentores, eine Belüftungsöffnung kleinen Querschnitts geöffnet, so erfolgt das Fluten des Einschleusraumes vorsichtig und ohne Beeinträchtigung des Behälters.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen. Das Füllorgan muß nur mit seinem Behältereingriffteil, also seinem unteren Ende mit dem Auslauf in den Behandlungsraum ragen. Seine übrigen, z.B. zur Wartung zugänglichen Teile, liegen vorteilhaft außerhalb des Behandlungsraumes. Dadurch kann der Be-
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handlungsraum sehr klein gehalten werden und es sind die wartungsbedürftigen Teile des Füllorgans von außen ohne Belüftung des Behandlungsraumes zugänglich. In gleicher Weise können vorteilhaft auch sonstige im Behandlungsraum vorgesehene Einrichtungen, wie insbesondere Verschließeinrichtungen, mir ihren nicht in Behältereingriff kommenden Teilen außerhalb des Behandlungsraumes vorgesehen sein.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 9 vorgesehen. Auf diese Weise wird eine erfindungsgemäße Reihenfüllvorrichtung geschaffen, in der Behälter in parallelen Reihen taktweise füllbar sind. Es läßt sich damit die Abfülleistung wesentlich erhöhen.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Getränkeabfüllvorrichtung in einem stark schematisierten Vertikalschnitt entlang der Transportrichtung der Behälter dargestellt:
Die dargestellte Getränkeabfüllvorrichtung dient zum Abfüllen von Getränken in Behälter 1, die z.B. aus hochflexiblem Kunststoff bestehen und am oberen Ende ihres Halses ein Gewindestück 2 zum Aufschrauben einer Kappe sowie einen Halskragen 3 aufweisen, mit dem sie auf Schienenstücken 4.1 - 4.5 durch die Vorrichtung transportierbar sind. Es sind nicht dargestellte Vorschubvorrichtungen vorgesehen. Diese können als besondere Schieber ausgebildet sein. An Stelle der Schienenstücke 4.1 - 4.5 können auch in üblicher Weise umlaufend angetriebene Riemen vorgesehen sein, jeweils links und rechts des Transportweges zum Tragen der Halskragen 3 auf ihren inneren, hinlaufenden Trumen.
Auf dem ersten Schienenstück 4.1 werden Behälter der dargestellten Getränkeabfüllvorrichtung zugeführt, die im wesentlichen aus einem gerade verlaufenden Tunnel besteht mit Oberwand 5, Unterwand 6 und Seitenwänden 7. An seiner
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Eingangsöffnung 8 und seiner Ausgangsöffnung 9 ist dieser Tunnel im stark schematisierten Zeichnungsbeispiel von Schleusentoren in Form von in Pfeilrichtung mit nicht dargestellten Antriebsmitteln lotrecht bewegbaren Schiebern 10.1 und 10.4 verschließbar. Femer sind in entsprechenden Schlitzen des Tunnels zwischen den Endschiebem 10.1 und 104 noch zwei Schieber 10.2 und 10.3 vorgesehen, die den Tunnel in drei Räume unterteilen können, und zwar in Transportrichtung der Behälter gemäß Pfeil T gesehen zunächst ein Einschleusraum 11, sodann ein Behandlungsraum 12 und als letztes ein Ausschleusraum 13. Die mit den beiden mittleren Schiebern 10.2 und 10.3 dargestellten Schleusentore sind, wie dargestellt, derart ausgebildet, daß beim Öffnen der Tore durch Hochziehen der Schieber 10.2 und 10.3 keine Verbindung nach außen zur Luft entstehen kann.
Die Behälter 1 können, wie dargestellt, taktweise innerhalb der dargestellten Getränkeabfüllvorrichtung auf den Schienestücken 4.1 - 4.5 transportiert werden, die an den Schleusentoren zum Hindurchlassen der Schieber 10.1 - 10.4 unterbrochen sind.
Der Einschleusraum 1 1 kann bei verschlossenem Schieber 10.2 und geöffnetem Schieber 10.1 mit einem Behälter beladen werden. Anschließend wird der Schieber 10.1 geschlossen. Der nun geschlossene Einschleusraum 11 wird über eine Vakuumpumpe 14 evakuiert. Optional kann in diesem Raum der Behälter sterilisiert werden, z.B. durch Befallen mit einem Sterilisationsmittel, wie H2O2, oder wie dargestellt, mittels einer Hochfrequenzplasmaerzeugungseinrichtung 15, die mit einer Elektrode 16 gegen die geerdeten Wandteile des Einschleusraumes 11 bei von der Vakuumpumpe 14 angelegtem Vakuum ein Niederdmckplasma erzeugt.
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Bei geschlossenem Schieber 10.1 wird nun der Schieber 10.2 geöffnet und der Behälter kann in den Behandlungsraum 12 transportiert werden. Dieser ist über eine Leitung 17 dauernd mit Inertgas, z.B. luftfreiem CO2, beaufschlagt, und zwar vorzugsweise unter leichtem Überdmck gegenüber der umgebenden Atmosphäre, um Verunreinigungen an Undichtigkeits stellen zu vermeiden. Zum Abfüllen Cθ2-haltiger Getränke kann im Behandlungsraum 12 jedoch auch deren
Fülldmck eingestellt werden.
Zwischen dem Behandlungsraum 12 und dem Einschleusraum 11 ist eine vor Öffnen des Schiebers 10.2 zu öffnende Verbindungsleitung kleinen Querschnittes vorgesehen, um einen starken Dmckstoß beim plötzlichen Öffnen des Schiebers 10.2 zu verhindern. Diese Öffnung kann als Belüftungsöffnung 18 an geeigneter Stelle des Schiebers 10.2 vorgesehen sein, die bei geschlossenem Schieber außerhalb der Räume liegt und diese bei leicht angehobener, aber noch die Räume ver- sperrender Stellung verbindet.
In den Behandlungsraum 12 ragt von oben abgedichtet der Behältereingriffsteil 19 eines Füllorganes 20, dem abzufüllendes Getränk über eine Leitung 21 zugeführt wird und aus dem beim Füllen aus dem Behälter entweichendes Gas über eine Leitung 22 abgeführt und beispielsweise in den Behandlungsraum 12 zurückgepumpt wird. In Transportrichtung T, dem Füllorgan nachgeschaltet, sitzt eine Verschlußkappenzuführeinrichtung 23, der Verschlußkappen 24 über eine Rutsche 25 zugeführt werden und die mit ihrem Behältereingriffsteil 26 abgedichtet in den Behandlungsraum 12 ragt. Wie in der Figur dargestellt, setzt diese Einrichtung auf jeden Behälter eine Verschlußkappe 24 auf. Die Behälter kommen anschließend unter einen mit seinem Behältereingriffsteil 27 abgedichtet in den Behandlungsraum 12 ragenden Verschrauber 28, der, wie dargestellt, eine Kappe 24 fest auf das Gewindestück 2 des Behälters 1 aufschraubt. Nach Öffnen des folgenden Schiebers 10.3 gelangen die Behälter in den Ausschleusraum 13,
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aus dem sie nach Schließen des Schiebers 10.3 und Öffnen des Schiebers 10.4 auf das Schienenstück 4.5 ins Freie gelangen. An Stelle der auf Gewindestücke 2 aufschraubbaren Kappen 24 können auch andere Verschlußarten verwendet werden, wie Kronkorken, Siegelverschlüsse oder dergl.
Beim Durchschleusen eines Behälters durch den Ausschleusraum 13 wird dieser zunächst zum Behandlungsraum 12 hin geöffnet, also mit Inertgas gefüllt. Anschließend wird er nach außen zur Luft hin geöffnet. Um den dabei entstehenden Verlust an Inertgas zu verringern, ist der Ausschleusraum 13 über ein Ventil 29 und eine Pumpe 30 und entsprechende Leitungsstücke mit dem Behandlungsraum 12 verbunden. Vor Öffnen des Ausschleusraumes 13 nach außen kann in ihm befindliches Inertgas in den Behandlungsraum 12 zurückgepumpt werden. War der Ausschleusraum 13 nach außen offen und soll er nun zum Behandlungsraum hin geöffnet werden, kann in ihm befindliche Luft nach entsprechender Umstellung des Ventiles 29 über eine Vakkumpumpe 31 abgesaugt werden.
Auch beim Einschleusraum 11 kann nach Umstellen eines Ventiles 32 über eine Pumpe 33 vor dem Öffnen nach außen das Inertgas in den Behandlungsraum 12 zurückgepumpt werden.
Der in der Figur dargestellte Schnitt zeigt in jeder der dargestellten Behandlungsstellungen einen Behälter und eine Behandlungseinrichtung, z.B. ein Füllorgan 20. Die dargestellte Behandlungsabfüllvorrichtung kann als Reihenvorrichtung ausgebildet sein, bei der an jeder der dargestellten Behandlungsplätze in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene mehrere Behandlungsstellen hintereinander stehen. Beispielsweise stehen in der Position des dargestellten Füllorganes 20 mehrere Füllorgane in einer Reihe, senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinander. Ebenso sind Verschlußkappenzuführeinrichtungen 23 und Verschrauber 28 zu mehreren in einer Reihe, senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinander ange-
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ordnet. Die Räume 11, 12 und 13 sowie die Schieber 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 sind senkrecht zur Zeichnungsebene von entsprechender Breite. Behälter werden in parallelen Reihen (senkrecht zur Zeichnungsebene) durch eine solche Vorrichtung in Richtung des Pfeiles T taktweise transportiert. Die in der Figur einspurig dargestellte Vomchtung kann auch zu mehreren, parallel nebeneinander vorgesehen sein, um entsprechende Leistungserhöhung zu ergeben.
Im Ausführungsbeispiel sind als Behälter flexible Kunststoffflaschen mit Halskragen dargestellt. Bei leichter Andemng der Transporteinrichtungen können auch andere Behälter mit der dargestellten Getränkevorrichtung behandelt werden, wie beispielsweise auf einem Transporteur stehende Glasflaschen, flexible Blechdosen oder Beutel, die beispielsweise ähnlich wie die dargestellten Flaschen 1, an ihren Verschlußöffnungen hängend oder in Kartons stehend transportiert werden.
Die benötigten Schleusentore sind als einfache Schieber 10.1, 10.2, 10.3 und 10.4 zum beidseitigen Absperren des Einschleusraumes 11 und des Ausschleusraumes 13 dargestellt. Es können auch andere Torkonstruktionen verwendet werden, wie z.B. Drehschieber, die bei geeigneter Ausbildung in ihrem Inneren den jeweiligen Schleusenraum ausbilden können.