DE69600864T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von, insbesondere Kunststoffflaschen, mit Flüssigkeit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit, insbesondere einem Fruchtgetränk, sowie die zugehörige Vorrichtung zum Gegenstand (siehe Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 7).
• Nahrungsflüssigkeiten und insbesondere Fruchtgetränke werden mehr und mehr in verschiedenen Behältnissen und insbesondere in Metalldosen verpackt, deren Verschlußkappe einen Deckel umfaßt, der sich durch die Herstellung zusammen mit der Dose ergibt und mit einem Zugring versehen ist, der das Öffnen und den Verbrauch der Flüssigkeit ermöglicht.
• Es sind außerdem Glasverpackungen bekannt, die eine vollkommene Garantie für die Bewahrung der organoleptischen Qualitäten der enthaltenen Flüssigkeiten bieten, die jedoch auch das Einfüllen von hitzesterilisierten heißen Flüssigkeiten zulassen, was eine Erzeugung eines Unterdrucks im Behälterinneren bei der Rückkehr zur Umgebungstemperatur bewirkt.
• Nichtsdestoweniger ist klar, daß eine solche Verpackung probleme bei der Rückgewinnung stellt, weil das Glas ein hartes Material ist, dessen Schmelzen nicht vernachlässigbare Kosten zur Folge hat, wenn die Flaschen nach der Reinigung und Behandlung nicht direkt wiederverwendet werden, was jedoch seinerseits einen Qualitätsverlust zur Folge hätte, weil das äußere Aussehen zweifellos verändert wird.
• Darüber hinaus kann die Hitzebehandlung die Anfangsqualitäten der Flüssigkeiten verändern, vor allem verschwendet ein solches Verfahren Energie sowohl für die Behandlung der Flüssigkeit als auch für die Wiedererhitzung der Flaschen, um Wärmeschocks beim Füllen zu vermeiden.
• Die Kunststoffflasche ermöglicht außerdem eine große Gewichtseinsparung und eine Abnahme der Gefahren von Schnittwunden durch Teile von Glasflaschen, deren Zerbrechlichkeit bekannt ist.
• Obwohl solche Behälter im allgemeinen zufriedenstellend sind, ist dennoch versucht worden, einen Ersatzbehälter zu entwickeln, der auf die gleichen Kriterien zur Aufbewahrung von Flüssigkeiten eine Antwort zu geben sucht, insbesondere zur Bewahrung der organoleptischen Qualitäten, der jedoch einen niedrigeren Herstellungspreis hat.
• Die Entwicklung von Behältnissen aus Plastikmaterial ist im wesentlichen auf die Polyvenylchloride gerichtet, vor allem jedoch auf die Polyethylene, die in der folgenden Beschreibung PET genannt werden.
• Dieses Material wird mit geringen Kosten hergestellt, es ist rückgewinnbar und es kann als ein Schritt eines Füllverfahrens durch Vor-Ort-Herstellung der Behältnisse in einem mit den Füllkapazitäten übereinstimmenden Takt integriert werden.
• Das Füllverfahren schafft dann ein Problem, weil das PET, das temperaturbeständig ist, einen erhöhten Herstellungspreis hat, bedingt durch die für die Erhöhung der Dicke der Wände notwendige Materialmenge.
• Darüber hinaus ist bei einer Kaltbefüllung die Wanddicke geringer, was zu einer Materialeinsparung und somit zu einem Preisvorteil und einem Vorteil bei der späteren Rückgewinnung beiträgt.
• Die Kaltbefüllung weist den sicheren Vorteil auf, eine Beanspruchung der Flasche zu beseitigen, die durch eine Heißbefüllung erzeugt würde. Die Abkühlung, die der Heißbefüllung folgt, ruft nämlich eine Kontraktion des in der Flasche vorhandenen gasförmigen Fluids hervor, was zu einer Verformung der Flasche, einem sogenannten "Kollaps" führt, der mit der Tatsache verbunden ist, daß der mechanische Widerstand der Wände zu gering ist, um der durch die Kontraktion des gasförmigen Fluids erzeugten Druckabnahme zu widerstehen.
• Obwohl die Kaltbefüllung die Unterdrückung des "Kollapses" ermöglicht, weist sie andere Probleme auf, weil sie ultrareine Füllbedingungen erfordert und die verbleibenden Probleme der Beanspruchung der Flasche unter der Wirkung geringer Temperaturänderungen sowie die Ausdehnungsprobleme aufgrund der Gärung, die die Flüssigkeit für den Verbrauch ungeeignet macht und außerdem die Ausdehnung des Behältnisses hervorruft, beherrscht werden müssen.
• Um eine Lösung für diese verschiedenen Probleme zu schaffen, müssen die folgenden Parameter bedacht werden:
• - a/ Umgebung
• - b/ Bedienungspersonal
• - c/ Behandlung der abzufüllenden Flüssigkeit
• - d/ Flaschen
• - e/ Verschluß und
• - f/ Reinigung und Sterilisation der Maschinen.
• a/ Was die Umgebung betrifft, so ist bekannt, Abzüge in Reinräumen mit einer Reinheit der Klasse 100 gemäß der amerikanischen Norm FD 209 D, d. h. in Atmosphären, die ein maximale Anzahl von 100 Teilchen mit 0,5 Mikrometern pro Kubikfuß, also 4000 Teilchen pro Kubikmeter, aufweisen, zu verwirklichen, wobei Luft unter laminarer Strö mung zirkuliert, was Einschränkungen bedeutet, wie später erläutert wird.
• b/ Es empfiehlt sich, für das Bedienungspersonal in bekannter Weise die Zugangsprozeduren zu definieren. Die Schaffung eines solchen Dokuments, das die Anweisungen und die Kontrollmittel zusammenfaßt, ist einfach und stellt keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.
• c/ Die Behandlung der Flüssigkeit für die Sicherstellung ihrer Sterilisation ist ebenfalls wohlbekannt, weil es sich um eine ultraschnelle Hochtemperatur-Pasteurisation, eine sogenannte "Flashpasteurisation" handelt, um Bakterien und jede andere unerwünschte mikrobielle Fauna zu zerstören, ohne die Geschmacksqualitäten der Flüssigkeit zu verändern und unter Beibehaltung der Vitamine und der anderen nützlichen Komponenten.
• Es empfiehlt sich jedoch, ein weiteres Problem zu lösen, das die Beseitigung von Sauerstoff in dem einmal geschlossenen Behältnis betrifft, da der Sauerstoff eine parasitäre Gärung zur Folge haben kann, wobei dennoch im Behälter ein ausreichender kontrollierter Druck beizubehalten ist, damit er eine bestimmte Starrheit hat.
• Es ist das Verfahren des flüssigen Stickstofftropfens bekannt, das ermöglicht, die Flüssigkeit in Kontakt mit freiem gasförmigem Stickstoff zu halten, wobei das Verschließen des Behältnisses nach dem Eingeben des Stickstofftropfens sehr schnell erfolgen muß.
• Der Rückgriff auf das kohlensaure Gas wird selten für eine Lösung für die Reaktionslosigkeit gehalten, weil das kohlensaure Gas auf die organoleptischen Qualitäten der Flüssigkeit einwirkt, vor allem dann, wenn es sich um Fruchtgetränke handelt. Da es löslich ist, wirkt der hervorgerufene Effekt dem gesuchten Effekt entgegen, weil die erzeugte Druckabnahme zum Kollaps-Phänomen führt.
• d/ Die Flaschen können vor Ort oder an einem anderen Ort hergestellt und bis zum Reinraum transportiert oder befördert werden, wobei ebenfalls eine ultrareine Behandlung erfolgt.
• Solche im Stand der Technik bekannten Behandlungen greifen auf ein leistungsfähiges Oxidationsmittel, Persäure, zurück, gefolgt von einem Spülen.
• Es wird angemerkt, daß das Vorhandensein einer geringen Menge einer Säure zum Zeitpunkt des Füllens möglich ist, was zum Ergreifen von zusätzlichen Vorsichtsmaßnahmen führt. Darüber hinaus hat dieses Oxidationsmittel eine Wirkung mit einer Wirkzeit, die oftmals eine Aktivierung durch Wärme erfordert.
• e/ Das Problem der Verschlüsse stimmt mit Ausnahme ihrer spezifischen Entwicklung bezüglich der Dichtigkeit auf der Flasche mit demjenigen der Flaschen im wesentlichen überein. Vom Standpunkt der Behandlung für eine Verpackung sind ultrareine Bedingungen vorzusehen.
• f/ Die Reinigung der Maschinen und die Sterilisation werden durch Ausspritzen chemischer Sterilisationsmittel oder durch Erhöhen der Temperatur für die gesamte Maschine, deren Bestandteile für einen solchen Temperaturanstieg entwickelt worden sein müssen, erhalten.
• Im Fall der Ausführung der vorliegenden Erfindung, die durch ein nicht beschränkendes Beispiel angegeben wird, wird nicht die Herstellung vor Ort in Betracht gezogen, ferner werden die Verschlüsse eher von anderen Orten herangeführt, wobei die Lieferungen im allgemeinen in einer Doppelverpackung erfolgen: die Verschlüsse befinden sich in einem Beutel aus Kunststoffolie, wobei diese Beutel in Kartons gelagert werden, die einer Behandlung unterworfen worden sind.
• Es kann eine Herstellung an einem anderen Ort in Betracht gezogen werden, weil die Lagerung derartiger Produkte ein verhältnismäßig geringes Volumen darstellt, was im Gegensatz zu den Flaschen steht, deren viel größeres Volumen dazu verleitet, sich auf die Lösung der Herstellung am Befüllungsort zurückzuziehen.
• Es ist die Patentanmeldung EP-A-120 789 bekannt, die ein Verfahren zur keimfreien Kaltbefüllung von Gefäßen, insbesondere aus Kunststoff, mit Getränken des Typs Fruchtsaft betrifft. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, diese Befüllung und das Verschließen der Gefäße in steriler Atmosphäre in einem geschlossenen Raum, der mit einem Überdruck beaufschlagt ist und mit gefilterter Luft versorgt wird, auszuführen. Dieses Dokument beschreibt außerdem eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
• Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Füllen nach Anspruch 1 von Flaschen aus Plastikmaterial, insbesondere PET, vorzuschlagen, das die Beseitigung der Nachteile des Standes der Technik und insbesondere die Verhinderung des Kollapses sowie die Vermeidung jeglicher Gärung nach dem Befüllen während der Lagerung und vor dem Verkauf und dem Verbrauch ermöglicht, da ja das feste Ziel ein begrenztes Verkaufsdatum in der Größenordnung mehrerer Monate ist, und dies unter sogenannten ultrareinen Hygienebedingungen.
• Die vorliegende Erfindung hat außerdem die zugehörige Vorrichtung, die im Anspruch 7 definiert ist, zum Gegenstand, die die Ausführung der verschiedenen Schritte des Verfahrens ermöglicht.
• Hierzu ist das Verfahren zum Füllen von Flaschen aus Plastikmaterial mit einer Flüssigkeit, insbesondere einem Fruchtgetränk, mit Hilfe eines Füllkarussells, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte enthält:
• - Behandlung der Flüssigkeit durch eine Entlüftung, eine Flashpasteurisation und eine Sättigung mit Gas, das gegenüber der Flüssigkeit inert ist,
• - Desinfektionsbehandlung von Flaschen und Verschlüssen mit ozonisiertem Wasser, gefolgt von einer Trocknung mit behandelter Gebläseluft, und
• - Füllen, teilweises Entgasen des gelösten Inertgases und Verschließen unter laminarem Fluß von behandelter Luft.
• Das Inertgas ist insbesondere im Fall von Fruchtgetränken Stickstoff, ferner ist die behandelte Luft Luft der Klasse 100.
• Gemäß einem weiteren Merkmal wird die in der Flasche enthaltene Luft evakuiert, wird das Füllen ausgeführt und wird ein geringer Unterdruck durch Belüftung hergestellt, wobei die angesaugte Luft evakuiert wird und die angesaugte Flüssigkeit der Einlaßseite des Behandlungskreises zugeführt wird.
• Darüber hinaus wird der Kontakt der Flüssigkeit mit der Luft begrenzt.
• Die vorliegende Erfindung hat außerdem die zugehörige Füllvorrichtung für Flaschen aus Plastikmaterial zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält:
• - eine Station zum Entlüften der Flüssigkeit,
• - eine Station zur Flashpasteurisation,
• - eine Station zum Sättigen der Flüssigkeit mit einem Gas, das gegenüber der Flüssigkeit inert ist,
• - eine Station zum Waschen der Flaschen und der Verschlüsse mit ozonisiertem Wasser mit Trocknung unter einem Abzug in behandelter Atmosphäre,
• - eine Station zum Füllen der Flaschen durch Schwerkraftfüllung unter leichtem Unterdruck, und
• - eine Station zum Verschließen mit Entgasung des Inertgases.
• Die Entlüftungsstation enthält einen Behälter mit Mitteln zum Anlegen von Unterdruck.
• Die Station zum Sättigen der Flüssigkeit umfaßt einen Behälter, der mit gegenüber der Flüssigkeit neutralem Gas aus einer Quelle für dieses Gas unter Druck gesetzt ist, im vorliegenden Fall eine mit einem Druckminderer versehene Flasche sowie Mittel zum Zerstäuben der Flüssigkeit in diesem Behälter.
• Die Station zum Waschen der Flaschen enthält Mittel zum Richten von ozonisierter Luft auf die Innen- und Außenwandungen der Flaschen und Mittel zum Trocknen unter einer Haube unter laminarem Fluß von Luft, die durch eine Filterung der Klasse 100 behandelt ist.
• Die Station zum Füllen der Flaschen enthält einen Versorgungskreis mit einem Verteilerreservoir, Verteilerarme, Schnäbel, die unter leichtem Unterdruck arbeiten und mit diesen Armen verbunden sind, und einen von dem Versorgungskreis unabängigen Belüftungskreis.
• Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung besitzt das Verteilerreservoir eine geringe Kapazität und somit geringe Abmessungen, ferner sind die Verteilerarme strahlenförmig in der Weise montiert, daß der laminare Fluß so wenig wie möglich gestört wird.
• Dieses Verteilerreservoir enthält außerdem einen Zuführanschluß für Flüssigkeit, der mit einem Anschluß für sterile Luft, d. h. für Luft der Klasse 100, versehen ist, um den Zufluß mittels Schwerkraft zu ermöglichen, sowie eine Verschlußsteuerung, um die Aufrechterhaltung eines konstanten Pegels in diesem Reservoir zu ermöglichen und den Austausch zwischen der Flüssigkeit und der Luft zu begrenzen.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in enger Beziehung zu der zugehörigen Vorrichtung beschrieben, wobei diese Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, worin:
• - Fig. 1 eine schematische Ansicht der gesamten Vorrichtung mit den verschiedenen Schritten des Verfahrens ist,
• - Fig. 2 eine Ansicht der Bewegung des Personals und der Bewegung der Produkte bei den Behandlungen der Flaschen und der Verschlüsse sowie der verschiedenen Karusselle, insbesondere zum Befüllen mit Abzügen, ist,
• - Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Karusselle von Fig. 2 ist,
• - Fig. 4 eine Detailansicht der Abzüge ist,
• - Fig. 5 eine Detailansicht des Füllkarussells ist,
• - die Fig. 6A, 6B und 6C Übersichtsansichten der Befüllung mit einem Schnabel der Füllmaschine sind und
• - Fig. 7 eine Ansicht eines Flaschenhalses mit seinem Verschluß nach dem Verschließen ist.
• In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 das Eingangspufferlager bezeichnet, mit 12 der Entlüfter, mit 14 die Flashpasteurisation-Schleife, mit 16 der Sättiger, mit 18 das Pufferlager und mit 20 die Füllstation.
• Der so beschriebene Fluidkreis ist für ein gutes Verständnis der Erfindung vereinfacht, in Wirklichkeit ist er jedoch viel komplexer, insbesondere dann, wenn die Instrumentierung und die Umgehungskreise hinzugefügt sind.
• Das Pufferlager 10 am Eingang enthält einen Behälter 22, der die Sammlung der Flüssigkeit, im vorliegenden Fall der Fruchtgetränke, ermöglicht, um Unterbrechungen der Versorgung zu absorbieren und dabei den Durchsatz durch den Flüssigkeitbehandlungskreis zu regeln.
• Das Fruchtgetränk ist einfachheitshalber eine Zusammensetzung aus Wasser, Fruchtkonzentrat und Zucker, falls notwendig mit Konservierungstoffen.
• Die Flüssigkeit wird durch eine Pumpe 24 in denjenigen Abschnitt des Kreises 26 gefördert, der sie zum Entlüfter 12 leitet. Dieser Entlüfter enthält einen Behälter 28 mit Mitteln 30 zur Druckherabsetzung im Behälter, um insbesondere den Sauerstoffgehalt zu erniedrigen.
• Der Sauerstoffgehalt ist nämlich am Ende der Herstellung des Safts wichtig, da der Druckaufbau unter starkem Rühren erfolgt, und muß gemäß dem Verfahren einen Anteil < 1 mg/l Sauerstoff erreichen, um eine eventuelle spätere Sauerstoffaufnahme während bestimmter folgender Phasen des Befüllens zu berücksichtigen.
• Es wird angemerkt, daß die Flüssigkeit vorgekühlt ist, bevor sie in den Entlüfter durch eine Schleife 32 der Kältegruppe 34 der Flashpasteurisation eintritt.
• Diese Flashpasteurisation enthält außerdem eine Wärmegruppe 36 mit einer Zirkulationspumpe 38 und eine Schleife 40 für den Austausch mit einer Dampfgruppe 42. Ein Dreiwegeventil 44 ermöglicht die Einstellung der Temperatur, während ein Expansionsgefäß 46 die Kompensation der Ausdehnung der Fluide ermöglicht.
• Die durch eine Pumpe 48 in Zirkulation versetzte Flüssigkeit bewegt sich zunächst durch einen Tauscher 50 mit einer Kälteschleife 52 am Ausgang des Entlüfters, dann unmittelbar danach durch einen Tauscher 54 mit einer Wärmeschleife 56, um die Flüssigkeit während einer kurzen Dauer mit Wärme zu behandeln, und schließlich durch einen Tauscher 58 mit einer Extremkälteschleife 60 am unmittelbaren Ausgang der Kälteerzeugung, um die Flüssigkeit zur Umgebungstemperatur zurückzuführen.
• Die Kältegruppe 34 enthält nämlich ein Pufferreservoir 62 für kaltes Wasser, das seinerseits durch eine Kälteschleife 64 mit Rückzirkulation gekühlt wird. Ein Dreiwegeventil 66 für die Einstellung der Temperatur und eine Rückzirkulationspumpe 68 vervollständigen die Kältegruppe.
• Die Flüssigkeit wird nach der Abkühlung im oberen Teil eines Behälters 70 des Sättigers 16 durch Zerstäubungsmittel 75 zerstäubt. Dieser Behälter wird mit einem Stickstoff-Überdruck beaufschlagt, wobei der Stickstoff von einer Speicherflasche 72 mit Druckminderungssystem 74 ausgegeben wird. Die Flüssigkeit wird mit Stickstoff gesättigt.
• Dieser Sättigungsdruck und die Temperatur der Flüssigkeit werden in Abhängigkeit von der Starrheit, die für die Fla sche nach ihrer Befüllung und nach dem Verschließen mit dem Verschluß erhalten werden soll, eingestellt, wobei die Starrheit durch den internen Gegendruck erzeugt wird. Die zu berücksichtigenden Parameter sind außerdem die Transport- und Lagerungsbedingungen sowie die Verbrauchsbedingungen, der Druckpegel, d. h. Meereshöhe oder höher, die Verbrauchstemperatur, beispielsweise Raumtemperatur oder gekühlt.
• Eine Zirkulationspumpe 76 ermöglicht die Beförderung der gesättigten Flüssigkeit bis zu einem Pufferreservoir 78, das mittels einer Flasche 80 und eines Druckminderungssystems 82 mit einem Stickstoffüberdruck beaufschlagt wird, um den vorher eingestellten Sättigungsgrad beizubehalten.
• Die Flüssigkeit ist dann bereit, um mit Hilfe eines Karussells 108, das schematisch gezeigt ist, eingefüllt zu werden, wobei die Gesamtheit der Füllmittel im folgenden im einzelnen angegeben wird.
• Eine letzte Zirkulationspumpe 86 leitet die überschüssige Flüssigkeit, die eventuell nicht in Flaschen abgefüllt worden ist, zum Eingang der Vorrichtung in das Reservoir 22 des Eingangspufferlagers.
• Der schematische Kreis muß in Wirklichkeit entsprechend den Erfordernissen des Wissens im Gebiet verwirklicht sein, um die Winkel und allgemeiner sämtliche Elemente zu begrenzen, die Turbulenzen oder Luftansammlungen hervorrufen können, die eine zufriedenstellende Entleerung verhindern. Eine solche Installation und die entsprechenden Empfehlungen bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
• In Fig. 2 liegt das Interesse bei der Bewegung des Personals, bei der Zuführung der Flaschen und der Verschlüsse sowie bei den verschiedenen Transport- und Füllkarussellen.
• Das Fluidsystem, das eben beschrieben worden ist, ist in Fig. 2 bei X integriert.
• Die Schleusen 88 und 90 ermöglichen dem Personal einen Wechsel vor dem Eintreten in den Reinraum 91.
• Dieser Raum ist von der Klasse 10000 entsprechend der weiter oben im Text angegebenen Norm mit turbulentem Abfluß.
• In der Mitte dieses Raums sind die Karusselle unter zwei Abzügen 92, 94 angeordnet, wobei der Abzug 94 von der Klasse 100 ist und eine Zirkulation mit laminarer Strömung aufweist.
• Ein angehängter Raum 96 ermöglicht den Transport der Flaschen mittels eines Verteilers des bekannten Typs mit Hubeinrichtung 98 und einer Zuführung 100 für die Verschlüsse, gefolgt von einem rotierenden Speiser 110, der die Anordnung der Verschlüsse in der Versorgungs- und Behandlungsrampe 101 ermöglicht.
• Die leeren Flaschen werden bei 102 zugeführt und treten gefüllt bei 104 aus.
• Der Abzug 92 deckt eine Station zur Vorbereitung der Flaschen 106 und die Verschlußbehandlungszone ab, während der Abzug 94 die eigentliche Station 108 zum Füllen und Verschließen abdeckt.
• In Fig. 4 sind die Reinheitsgrade sowie die Zirkulation der Strömungen dargestellt.
• Der Abzug 94, der die Befüllung betrifft, die die sensibelste Zone darstellt, wird mit Luft der Klasse 10000 gespeist, die sich durch Bakterienfilter bewegt, um eine angepaßte Luft mit Qualität der Klasse 100 zu erhalten, wobei diese Luft am Ausgang direkt zum Rahmen der Maschine ausgegeben wird, um zu verhindern, daß sich anschließend Schattenzonen ausbreiten, einerseits in dem Raum durch Öffnungen kleiner Abmessungen und andererseits im Abzug 92, der die Vorbereitung der Flaschen betrifft.
• Nun wird für Einzelheiten der Stationen zur Vorbereitung der Flaschen und zum Füllen vorbereiteter Flaschen zweckmäßig auf Fig. 3 Bezug genommen.
• Eine Fördereinrichtung 112 transportiert die leeren Flaschen, um ein Karussell 116 durch einen Übertragungsstern 114 zu versorgen. Ab diesem Schritt erfolgt die Vorbereitung der Flasche durch eine Behandlung mit ozonisiertem Wasser als Desinfektionsmittel. Dieses Wasser wird in einem wohlbekannten getrennten Produktionssystem vorbereitet, das im Handel erhältlich ist, so daß seine Darstellung für die vorliegende Beschreibung keinerlei Nutzen hat.
• Die Wahl von ozonisiertem Wasser in diesem spezifischen Fall ist besonders deswegen gerechtfertigt, weil es sich um ein sehr leistungsfähiges Oxidationsmittel handelt, das in wässeriger Lösung mit den Elementen der Zellwände reagiert, was das Zeichen einer ausgezeichneten Desinfektion ist. Darüber hinaus verschwindet der Stickstoff durch Verdampfung in Luft sehr schnell, mindestens jedoch während einer Dauer, die mit den hohen Durchgangstakten der Flaschen verträglich sind.
• Die Konzentrationen und die Kontaktzeiten müssen sorgfältig in Abhängigkeit vom gesundheitspolizeilichen Zustand des Produkts und gegebenenfalls von der gelieferten oder vor Ort hergestellten Flasche bestimmt werden.
• Darüber hinaus wird das Karussell 116 einer Bestreichung mit Luft unterworfen, so daß die Anordnung des Karussells in der Weise beschaffen sein muß, daß sie so gut wie möglich für die Luftströmungen durchlässig ist, um so wenig wie möglich Störungen hervorzurufen.
• Die Luftströmung zirkuliert von unten nach oben, weil die Flaschen innen und außen gespült und dann umgedreht werden, um die Entleerung von ozonisiertem Wasser, das enthalten ist, sicherzustellen.
• In diesem Stadium gewährleistet die Luftströmung die Verdampfung des restlichen Ozons, so daß es, falls Wasser zurückbleibt, nur mit vollkommen neutralem Wasser reagieren kann. Das Ozon wird durch Belüften unter dem Abzug evakuiert.
• Die Vorrichtungen zum Spülen der Flaschen sind wohlbekannt und erfordern keine besondere Beschreibung.
• Ein Stern 118 gewährleistet die Rückführung der behandelten Flaschen zum Füllkarussell 108. Der obere Teil dieses Karussells ist in Fig. 5 im einzelnen gezeigt.
• Das Karussell enthält ein Verteilerreservoir 120 mit geringer Kapazität und einer sternförmigen Füllarm-Montage 122, wobei das Ende jedes Arms einen Füllschnabel 124 trägt und wobei die Funktionsweise dieser Arme später angegeben wird.
• Diese Schnäbel sind vom Typ mit leichtem Unterdruck, wobei Überschußansaugleitungen 126 für einen Druckabgleich vorgesehen sind. Diese Leitungen sind mit einem Sammelring 128 verbunden, der durch sternförmige Träger 130 gehalten wird. Eine Evakuierung der Flüssigkeit, die während der Druckeinstellung angesaugt wird, ist mit 131 bezeichnet, sie führt die Flüssigkeit in das Eingangspufferreservoir 22 (Fig. 1) zurück.
• Das Verteilerreservoir 120 wird durch einen Flüssigkeitszuführanschluß 132 versorgt, der mit einem Unterdruck-Luftanschluß 34 versehen ist, um den Abfluß durch Schwerkraft zu ermöglichen.
• Es wird auf die große Durchlässigkeit einer solchen Anordnung für laminare Luftströmungen hingewiesen, die durch Rauchtests oder durch anemometrische Lasermessung bestätigt werden kann und somit eine gute Bestreichung ohne Schattenzone gewährleistet und dabei das Gleiten der Schichten relativ zueinander so wenig wie möglich stört.
• Die Schnäbel sind ihrerseits wohlbekannt, wobei sowohl die Anordnung als auch die Funktionsweise mit Bezug auf die Fig. 6A bis 6C beschrieben wird.
• Jeder Schnabel ist abnehmbar, um seine Reinigung zu ermöglichen, wobei er eine reduzierte Anzahl von Teilen enthält. Der Schnabel ist aus einem Ring 136, in dem sich eine trichterförmige Membran 138 aus elastischem Material wie etwa Silikon befindet, sowie aus einem mit diesem Trichter verbundenen beweglichen Kopf 140 gebildet. Dieser Kopf kann zwei Positionen einnehmen, wobei er in der einen die Ablauföffnungen 142 verschließt und in der anderen diese Ablauföffnungen freigibt. Eine Dichtung 144, die dazu bestimmt ist, mit der Öffnung des Flaschenhalses zusammenzuwirken, stellt außerdem die Aufnahme von mechanischen Abstützungen des Flaschenhalses am Kopf sicher, weil sich, wie später beschrieben wird, die Flasche bewegt und der Schnabel fest bleibt.
• Eine zum Ring koaxiale zentrale Kanüle 146, die mit einem zentralen Ansaugkanal 148 ausgerüstet ist, ist mit der entsprechenden Überschußleitung 126 verbunden, während der Schnabel durch die Leitung 122 versorgt wird, die direkt vom Verteilerreservoir 120 herangeführt ist (Fig. 5). Diese Kanüle trägt die Ablauföffnungen 142.
• Die Funktionsweise ist die folgende: Der Schnabel ist vollkommen dicht, und eine Flasche wird unter dem Schnabel angeordnet, bis der Flaschenhals am Kopf 140 des Schnabels abgestützt wird und ein Anheben dieses letzteren um die Kanüle bewirkt, wodurch die Ablauföffnungen freigegeben werden, durch die die Flüssigkeit mittels Schwerkraft ausläuft. Gleichzeitig wird die in der Flasche enthaltene Luft durch den Entweichungskanal 148 evakuiert. Wenn die Flüssigkeit auf Höhe des Endes der Kanüle in der Verlängerung der freigegebenen Öffnung des Kanals 148 angelangt ist, wird die Flüssigkeit angesaugt, was zu einem sehr präzisen Einstellen der Höhe führt.
• Diese Funktionsweise ermöglicht das Ansaugen von Luft aus der Flasche und das Evakuieren der Füllzone und allgemeiner des Reinraums nach außen. Ebenso ist der Kontakt der Flüssigkeit mit der Luft auf ein Minimum reduziert.
• Es wird in Fig. 6C auf das Vorhandensein eines Bechers 136 hingewiesen, der die Reinigung und die Sterilisation des Kopfes und allgemeiner des Schnabels durch eine geschlossene Zirkulation ermöglicht.
• Die Flasche unter dem Karussell ist mit Flüssigkeit gefüllt.
• Es ist günstig, die gefüllten Flaschen mit Hilfe eines Sterns 150 zu transportieren, wobei während des Transports die Phase der Schaffung der Reaktionslosigkeit stattfinden kann.
• Es wird auf den großen Durchmesser des Übertragungssterns 15 hingewiesen, um die Rotationsgeschwindigkeit trotz der hohen Takte zu verringern, wodurch die Zentrifugalkraft und die Risiken eines Überlaufens, eines Umkippens und des Verspritzens reduziert werden.
• Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird die Herstellung der Reaktionslosigkeit durch eine Entgasung des während der Sättigung in der Flüssigkeit gelösten Stickstoffs ausgeführt. Diese Entgasung von Stickstoff kann eine Ansammlung von Flüssigkeit in der freien Flaschenhalszone ermöglichen.
• Es ist nun günstig, die Flasche mit Hilfe eines angepaßten Verschlusses, der in Fig. 7 gezeigt ist, zu verschließen, wobei die Verschluß-/Entleerungsstation mit dem Bezugszeichen 152 bezeichnet ist. Dieser Verschluß muß vorher einer Behandlung unterworfen worden sein, die mit derjenigen für die Flaschen übereinstimmt, d. h. einem Waschen mit ozonisiertem Wasser, gefolgt von einem Spülen und einem Trocknen mit steriler Luft 100, um die eventuellen Ozonspuren zu beseitigen.
• Diese Behandlung erfolgt während der Bewegung der Verschlüsse zur Übergaberutsche 101.
• Die Verschlüsse werden mittels Schwerkraft in die Versorgungsrampe 101 befördert, um kraft eines Doppelsterns 154 an die Verschraubungsköpfe 152 verteilt zu werden. Dieser Doppelstern 154 stellt außerdem die Übertragung der verschlossenen Flaschen am Auslaß der Verschraubungsvorrichtung 152 auf die Fördereinrichtung 112 sicher, die ihrerseits durch die Ausgangsfördereinrichtung 104 verlängert ist.
• Die Maschine der Verschraubungsstation muß im Hinblick auf die Zugänglichkeit, die Wartung und die Schmierung angepaßt sein, um die gesuchte Ultrareinheit zu schaffen.
• Sobald der Verschluß verschraubt ist, sind die Schritte gemäß dem Verfahren beendet und die Flasche kann von der Fördereinrichtung 112 abgeführt werden.
• Der Verschluß 156, der in Fig. 7 gezeigt ist, enthält einen Unverletzlichkeitsring 158 des bekannten Typs sowie Lippen 160 und 162, die die Dichtigkeitsqualitäten des Aufliegens des Verschlußbodens auf dem Flaschenhals verstärken.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht:
• - einerseits die Behandlung der Flüssigkeit durch Entlüftung und Sättigung mit Stickstoff, mit der doppelten Konsequenz, daß die Stabilität des Produkts verbessert wird und die Steifigkeit des Behältnisses kontrolliert werden kann, und
• - andererseits die Behandlung der Flasche und des Verschlusses mit Sauerstoff, mit der doppelten Konsequenz, daß eine Desinfektion erfolgt und daß keinerlei Spuren zurückbleiben.
• Es wird außerdem angemerkt, daß das Verfahren zwar besonders nützlich bei seiner Anwendung auf Flaschen aus Plastikmaterial hat, die mit Fruchtsaft gefüllt sind, es ist jedoch auch auf Glasbehältnisse und auf das Abfüllen in Flaschen anderer Nahrungsflüssigkeiten, die ultrarein und kalt verpackt werden müssen, anwendbar.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet ein breites Anwendungsspektrum, weil es außer der Ermöglichung von Qualitätsverpackungen für neu auf dem Markt befindliche Behältnisse gegebenenfalls ermöglicht, Flüssigkeiten in wohlbekannten Behältnissen wie etwa Glasflaschen zu verpacken.

Claims (14)

1. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit, insbesondere einem Fruchtgetränk, mit Hilfe eines Füllkarussells, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte in Kombination und nicht notwendigerweise in der angegebenen Ordnung umfaßt:

- Behandlung der Flüssigkeit durch eine Entlüftung, eine Flashpasteurisation, eine Sättigung mit Gas, das gegenüber der Flüssigkeit inert ist,

- Desinfektionsbehandlung von Flaschen und Korken und/oder ein Spülen mit sterilem Wasser, gefolgt von einer Trocknung mit behandelter Gebläseluft und

- Füllen, Entgasen des gelösten Inertgases und Verkorken unter laminarem Fluß von behandelter Luft.

2. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Desinfektionsbehandlung von Flaschen und Korken eine Behandlung mit ozonisierter Luft ist.

3. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas Stickstoff ist.

4. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelte Luft Luft ist, die weniger als 4000 Teilchen von 0,5 um/m³ aufweist.

5. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Evakuierung von in der Flasche enthaltener Luft, das Füllen und das Bringen auf einen geringen Unterdruck durch Belüftung vornimmt, wobei angesaugte Luft aus dem Füllbereich entfernt und die angesaugte Flüssigkeit stromaufwärts vom Behand lungskreis zurückgeführt wird.

6. Verfahren zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Füllens den Kontakt der Flüssigkeit mit Luft begrenzt.

7. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Waschstation (106) für Flaschen und Korken, eine Füllstation (108) für Flaschen und eine Station (152) zum Verkorken unter einem laminaren Fluß von behandelter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren umfaßt:

- eine Station (12) zum Entlüften der Flüssigkeit,

- eine Station (14) zur Flashpasteurisation,

- eine Station (16) zum Sättigen der Flüssigkeit mit einem sterilen Gas, das gegenüber der Flüssigkeit inert ist,

- eine Station (150) zum Entgasen des Inertgases, die zwischen den Stationen zum Füllen und Verkorken angeordnet ist,

wobei die Station (106) zum Waschen der Flaschen und Korken Mittel zum Trocknen unter einem Abzug in behandelter Atmosphäre umfaßt und die Station (108) zum Füllen vorzugsweise vom Schwerkrafttyp unter leichtem Unterdruck ist.

8. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (106) zum Waschen von Flaschen und Korken eine Station zum Waschen mit ozoniertem Wasser ist.

9. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (12) zum Entlüften einen Behälter (28) mit Mitteln (30) zum Anlegen von Unterdruck aufweist.

10. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (16) zum Sättigen der Flüssigkeit einen Behälter (70) umfaßt, der mit gegenüber der Flüssigkeit neutralem Gas aus einer Quelle (72) dieses Gases unter Druck gesetzt und mit einem Druckminderer (74) und mit Mitteln (75) zum Zerstäuben der Flüssigkeit in diesem Behälter ausgerüstet ist.

11. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (106) zum Waschen der Flaschen Mittel zum Richten von ozonierter Luft auf die Innen- und Außenwandungen der Flaschen und Mittel zum Trocknen unter einer Haube bei Extraktion von freigesetztem Ozon umfaßt.

12. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (108) zum Füllen der Flaschen einen Versorgungskreis, ein Verteilerreservoir (120), Verteilerarme (122), Schnäbel (124), die unter leichtem Unterdruck arbeiten und mit diesen Armen verbunden sind, und einen Belüftungskreis (126, 128, 131) umfaßt, der unabhängig von dem Versorgungskreis ist.

13. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerreservoir (120) von kleinen Abmessungen ist und daß die Verteilerarme (122) strahlenförmig derart montiert sind, daß der laminare Fluß so wenig wie möglich gestört und die Austauschoberfläche der Flüssigkeit begrenzt wird.

14. Vorrichtung zum Füllen von Flaschen, insbesondere aus Plastikmaterial, mit einer Flüssigkeit gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerreservoir (120) einen Zuführanschluß (132) für Flüssigkeit umfaßt und mit einem Anschluß (134) für sterile Luft versehen ist, um den Zufluß über Schwerkraft zu ermöglichen.