EP3808696A1 - Validation of cleaning in a container filling device - Google Patents
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- EP3808696A1 EP3808696A1 EP20202546.6A EP20202546A EP3808696A1 EP 3808696 A1 EP3808696 A1 EP 3808696A1 EP 20202546 A EP20202546 A EP 20202546A EP 3808696 A1 EP3808696 A1 EP 3808696A1
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- 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
- B67C3/001—Cleaning of filling devices
- B67C3/002—Cleaning of filling devices using cups or dummies to be placed under the filling heads
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- 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
- B67C3/001—Cleaning of filling devices
Definitions
- the present invention relates to a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant, and a method for cleaning and / or sterilizing such a device.
- the container can according to one in the DE 10 2014 104 873 A1 described further development are sealed under overpressure, without a pressure equalization of the container interior with the external environment taking place beforehand.
- the container mouth is placed in a chamber for filling and closing, and the chamber is brought to the above-mentioned overpressure. Only after the container has been closed is the chamber released to atmospheric pressure in order to be able to remove the container.
- the pressure level in the chamber surrounding the container mouth is detected and recorded with a pressure sensor.
- the system and method for sudden filling manage without a flow meter at the individual filling stations, since the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
- the SIP process is subsumed under the CIP process, i.e. the CIP process includes cleaning and / or sterilization.
- the surfaces of the filling system that come into contact with the filling product can be thermally sterilized by means of superheated steam.
- the filling valves are exposed to superheated steam and brought to the sterilization temperature in this way.
- the temperature of the filling valves resulting therefrom is maintained and monitored over a certain period of time in order to achieve a predetermined sterilization effect, as can be seen, for example, from the DE 10 2010 031 873 A1 or the DE 10 2013 113 621 A1 is known.
- thermocouple which is usually integrated in the filling valve or arranged on the panel.
- thermocouple is usually integrated in the filling valve or arranged on the panel.
- thermocouple per filling valve or per diaphragm and correspondingly complex wiring, which is installed in the rotating part of rotary machines.
- An alternative temperature monitoring of the filling valves during the sterilization by means of a contactless temperature sensor is from the WO 2018/104551 A1 known.
- the filling / closing system described at the beginning requires comparatively few sensors to monitor the filling process; In particular, there is no need for a flow meter, since the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
- a validation of the cleaning or sterilization is therefore not easily possible by detecting and recording the volume flow of the cleaning or sterilization medium by means of flow meters.
- the device according to the invention also referred to herein as a "filling device", is used to fill a container with a filling product.
- the device is particularly preferably used in a beverage filling system for filling beverages - such as, for example, water, carbonized or non-carbonized, soft drinks, beer or mixed drinks.
- the filling device has at least one filling station with a filling element for introducing the filling product into the container to be filled and a treatment device for treating components of the device that come into contact with the filling product by means of a treatment medium.
- a treatment device for treating components of the device that come into contact with the filling product by means of a treatment medium.
- components of the filling element such as, for example, filling valve, product line, gas lines, gas valves and the like.
- the treatment device primarily serves to clean and / or sterilize product-carrying / product-carrying components of the device.
- the device has at least one pressure determination device for detecting pressures of the treatment medium at one or more points on the device on.
- the pressure of the treatment medium is thus determined at one or more points of the fluid-carrying components of the device, ie in lines, chambers, valves, etc.
- the phrase “recording pressures” includes a direct measurement of the pressures in customary physical units as well as the determination or derivation of alternative parameters that can be used as an alternative measure for the pressure.
- the terms “pressure”, “pressures” etc. also include not only absolute pressure values, but also pressure changes and in particular equivalent physical quantities which, although not necessarily measured in typical units of pressure, are a measure of the pressure.
- the pressure determination device can comprise a pressure sensor, pressure transducer or the like, but it can also implement a device for indirect determination of the pressure, for example by evaluating other physical variables. Examples of such an indirect pressure determination are presented in detail with the aid of the description of preferred embodiments.
- the device also has an evaluation device which is set up to receive the pressures detected by the pressure determination device during the treatment of the device (this can be done wirelessly or wired) and to determine from this whether the device has been adequately treated.
- the evaluation device monitors and / or verifies the treatment on the basis of the determined pressures of the treatment medium.
- the success of the treatment can also be verified without the use of flow meters. No additional measuring equipment is necessary.
- the pressure can be determined directly via pressure sensors or pressure sensors or indirectly, for example by synergetic use of the equipment of the filling device. The verification or monitoring thus takes place in a structurally and procedurally particularly simple, autarkic and reliable manner.
- At least two pressure determination devices are preferably provided for detecting pressures of the treatment medium at at least two different points on the device, the evaluation device in this case being set up to receive the pressures detected by the pressure determination devices during treatment of the device and to determine them from a comparison whether the device has been adequately treated.
- the comparison can be made by forming the difference. In this way, the pressure drop between two points of the device can be used to infer irregularities, for example insufficient flow through sections of the device.
- the device preferably has a product vessel in fluid connection with the filling element, the at least one pressure determination device being set up to detect pressures of the treatment medium in the product vessel and / or in the filling element or in a treatment chamber surrounding the filling element.
- Pressure sensors or equivalent devices are usually installed in the product tank and / or in the filling element or a treatment chamber surrounding the filling element for the regular operation of the filling device anyway, which can then be used synergistically for the treatment operation, which further simplifies the device in terms of mechanical engineering and further increases the reliability of the same becomes.
- the structure and the nature of a treatment chamber which is preferably provided are set out in detail below.
- One of the pressure determination devices is preferably set up to detect pressures in the product vessel and another of the pressure determination devices is set up to detect pressures of the treatment medium in the filling element or in a treatment chamber surrounding the filling element.
- the monitoring or verification of the treatment is possible in a particularly efficient way from a mechanical engineering point of view if pressures in the product tank and in filling organs or any treatment chambers of the filling stations are used for this purpose. For example, if the pressure drop between the product vessel and the filling element or the treatment chamber is too high, when the filling valve is open, conclusions can be drawn that there is too little or no flow and thus an inadequate treatment effect. This observation, in turn, can be used for the early detection of a possible later failure.
- the filling station preferably has a treatment chamber for receiving the container to be filled in a sealed manner, either completely or in sections. Furthermore, a component sealing the treatment chamber and movable relative to the treatment chamber by means of a drive and protruding into the treatment chamber is preferably provided, in this component If the at least one pressure determination device or one of the pressure determination devices is set up to detect pressures of the treatment medium in the treatment chamber.
- the treatment verification presented here is particularly suitable for filling devices that are set up for the sudden filling of containers or for "overpressure filling".
- the container or at least the container mouth, is introduced into the said treatment chamber for filling and, if necessary, for closing, it being possible to regulate the pressure in the treatment chamber.
- the device is preferably set up for filling and closing the container, in this case also referred to herein as "filler / closer", each filling station in this case preferably having: a treatment chamber which is set up to at least partially surround the container, preferably an opening section of the container, and which is sealable from the external environment; the filling element, which is set up in the treatment chamber for evacuating the container and introducing the filling product into the evacuated container, the filling product preferably being under excess pressure; and a closure member with a closure head which is set up to receive a closure and to close the container in the treatment chamber and without prior release to ambient pressure with the closure.
- the closer head is preferably movable between a retracted position, also referred to as a "sealing position", and an advanced closing position in which the closer head protrudes into the treatment chamber.
- evacuation does not necessarily imply an endeavor to bring the negative pressure in the container as close as possible to a perfect vacuum. Rather, the evacuation can serve to build up a specific negative pressure.
- underpressure and "overpressure” are initially to be understood relative to one another.
- the overpressure of the filling product under which the filling is carried out can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
- a negative pressure can also be a pressure which is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure relative to the environment, in which case an atmosphere is preferably provided in the container which then corresponds to a defined amount of carbon dioxide.
- the gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
- the container before the filling product is introduced, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
- the overpressure is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
- the container is preferably evacuated in such a way that essentially no gas is displaced by the filling product when it is filled with the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but no opposing flow of fluid.
- the negative pressure in the container which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can, however, also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar.
- the overpressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably 1 to 5 bar above the respective negative pressure, that is to say, for example, at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar.
- the container is filled suddenly and it is closed in a temporally and spatially integrated and therefore extremely hygienic manner.
- the filling element preferably has an opening section, the filling being carried out in this case in such a way that the opening section for filling the container is brought into sealing fluid communication therewith in the treatment chamber, the treatment chamber is sealed off from the external environment and brought to an overpressure, and the mouth section is released from the container after the filling process has ended, whereby the overpressure of the treatment chamber acts on the filling product in the container.
- the container is filled suddenly, while at the same time foaming over after filling, in particular after removing the filling element from the container mouth, is prevented.
- the verification of the cleaning and / or sterilization of the filling elements presented here is particularly suitable for fillers / closers, in particular for sudden filling, since the complex structure of the filling stations, including the filling element and the closer, makes conventional monitoring by means of a flow meter difficult. According to the pressure-based verification of the Treatment does not have to rely on a flow measurement of the treatment medium.
- the pressure determination device is preferably set up to determine a pressure of the treatment medium present in the treatment chamber by determining a manipulated variable of the drive of the movable component, the drive preferably comprising an electric linear motor and the manipulated variable corresponding to a current strength and / or voltage supplied to the drive.
- the drive can comprise, for example, a pressure cylinder, preferably a pneumatic cylinder or a hydraulic cylinder, the manipulated variable evaluated to determine the pressure in the treatment chamber corresponding to an actuating pressure supplied to the pressure cylinder.
- the pressure present in the treatment chamber can be determined without a pressure sensor having to be provided in the treatment chamber, which would otherwise mean an additional built-in part that would have to be electrically supplied, read out and placed.
- the pressure sensor would still have to be hygienic so that it cannot contaminate the filling product.
- the drive is used here synergistically to determine the pressure in the treatment chamber.
- the manipulated variable is preferably proportional to a holding force of the drive for holding the component in a predetermined position. This is particularly the case when the component and its drive are in principle freely movable due to the pressure in the treatment chamber and the drive must accordingly apply a holding force to hold the position of the component. This holding force is expressed accordingly by the manipulated variable to be applied.
- the movable component preferably comprises the filling element, which is particularly preferably set up for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container.
- the movable component comprises a closure member for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber.
- the equipment of the filling device can be used synergistically to determine the pressure in the treatment chamber.
- any movable centering bell comprising a container receiving opening in the treatment chamber for sealingly receiving the container, and / or a lifting device for lifting and / or pressing the container against a container receiving opening in the treatment chamber can also be used for this purpose.
- the above-mentioned object is also achieved by a method for treating, preferably cleaning and / or sterilizing, a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant.
- the method comprises: treating components of the device that come into contact with the filling product, comprising a treatment of a filling element of at least one filling station for introducing the filling product into the container to be filled, by subjecting the same to a treatment medium; Detecting pressures of the treatment medium at one or more locations on the device during the treatment; and determining whether the device has been adequately treated from the sensed pressures.
- pressures are preferably detected at at least two different points on the device during the treatment, in which case it is determined from a comparison of these whether the device has been adequately treated.
- a volume flow of the treatment medium is preferably provided for the treatment via a product tank, the filling element and a product line bringing this into fluid connection, in which case pressures of the treatment medium in the product tank and pressures of the treatment medium in the filling element and / or during the treatment are detected in a treatment chamber surrounding the filling member and it is determined from a comparison of the same whether the device has been adequately treated.
- the pressure drop between the product vessel and the treatment chamber exceeds a threshold value, when the filling valve is open, it is concluded that the treatment effect is inadequate.
- the amount of the pressure drop can be used for the comparison.
- the filling station preferably has a treatment chamber for sealingly accommodating the container to be filled and a component which seals the treatment chamber and is movable relative to the treatment chamber by means of a drive, in which case pressures of the treatment medium in the treatment chamber are recorded during the treatment and taking this into account, it is determined whether the device has been adequately treated.
- a pressure present in the treatment chamber is preferably determined by determining a manipulated variable of the drive, the drive preferably being used comprises an electric linear motor and the manipulated variable corresponds to a current intensity and / or voltage supplied to the drive.
- the movable component preferably comprises the filling element, particularly preferably for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container, and / or a closing element for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber.
- the closing element can be moved between a sealing position, i.e. a retracted position, and an advancing position. In the advancing position, the closing element protrudes into the treatment chamber.
- the feed position corresponds to the position in which the closure element applies the closure to the container during regular operation.
- various states of the filling station influencing the pressures of the treatment medium are preferably run through, the pressure changes being used to determine whether the device has been adequately treated.
- the states passed through by the filling station can include one or more of the following: a basic state in which a filling valve of the filling element is open, the closing element is in the sealing position and a return line for transporting the treatment medium out of the treatment chamber is open; a cap advance state in which the filling valve of the filling element is open, the closing element is in the sealing position and the return line is completely or partially closed by a CIP cap; a closer advancing state in which the fill valve is closed and the filling member is withdrawn and the closing member is in the advancing position; and a filler advancing state in which the filling valve is closed and the filling element is retracted into the treatment chamber and the closing element is in the sealing position.
- the device preferably comprises a rotary carousel with several filling stations, the pressures being determined via different angular positions of the rotary carousel. In this way, states of the filling stations that occur during regular operation can be used for the treatment operation and used for verification via pressure changes.
- the treatment medium preferably comprises water and / or alkali, for example sodium hydroxide solution, and / or acid, for example nitric acid and / or peracetic acid, and / or a disinfectant.
- Alcohols, such as ethanol, can also be used alone or in combination as a treatment medium.
- no volume flows are used to determine whether the device has been adequately treated.
- no flow measuring devices have to be installed for monitoring and / or verification of the treatment.
- a device for filling and closing containers also referred to herein as a “filler / closer”, according to one embodiment is shown in detail in FIG Figure 1 shown.
- the device also falls under the terms “filling device” or “device for filling a container with a filling product”.
- the container to be filled and closed is not shown in the figures.
- the filler / closer has a filling member 20, which is in the Figure 1 Process stage shown protrudes into a treatment chamber 10.
- the filling element 20 has, accommodated in a filling element housing 21: a filling product line 22; a filling valve 23 which is arranged at the lower, ie downstream end of the filling product line 22; a gas line 24; and a gas valve 25 disposed at the lower end of the gas line 24.
- the container can be flushed and / or pretensioned with a gas, for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide, via the gas line 24 and the gas valve 25. Furthermore, the interior of the container can be adjusted to a desired pressure, in particular evacuated.
- a gas for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide
- the gas line 24 can be a multi-channel construction, for example by means of a tube-in-tube construction, it can comprise several gas lines in order to supply one or more gases into the container and / or to discharge gas from the container physically separate if necessary.
- the gas valve 25 comprises, for example, a gas valve cone and a gas valve seat, which are designed to regulate the gas flow.
- the gas valve cone can be switched via an actuator (not shown).
- the filling product line 22 is preferably designed as a ring line which extends at least in sections essentially concentrically to the gas line 24.
- the filling valve 23 comprises, for example, a filling valve cone and a filling valve seat, which are designed to regulate the flow of the filling product, or to open or close it.
- the filling valve 23 is set up to enable the flow of filling product to be shut off completely. In the simplest case, the filling valve 23 has two positions, one open and one completely closed. For this purpose, the filling valve 23 can be switched via an actuator (not shown).
- the actuation of the gas valve 25 and the filling valve 23 takes place via actuators which are not shown in detail. It should be pointed out that the gas valve 25 and filling valve 23 can be operatively connected to one another, so that, for example, an actuator can be set up for common use in order to simplify the construction of the filling element 20 and to increase the reliability.
- the filling element 20 has an opening section 26 which is set up in such a way that the container opening can be brought against the opening section 26 in a sealing manner.
- the mouth section 26 preferably has a centering bell with a suitably shaped pressing rubber or a metallic pressing surface. The centering of the container and thus the container mouth can alternatively take place by means of a seal which receives the container mouth in the treatment chamber 10 in which the filling element 20 is also located.
- the container is centered by the seal resting on the outer surface of the container, preferably a shoulder area.
- the filling element 20 can have one or more metering valves 27, 28, which open into a metering chamber 22a, whereby a quick type change can be realized, essentially without a changeover time.
- the metering valves 27, 28 are preferred versions or designs of metering feed lines. In other words: In certain embodiments in which the introduction and any dimensioning of the dosage component (s) into the dosage space 22a is implemented by means external to the filling element 20, the dosage valves 27, 28 can optionally be dispensed with, so that, for example, only corresponding Dosage lines or channels open into the dosing space 22a.
- the metering space 22a can be a section or a suitably shaped part of the filling product line 22.
- one or more dosing components for example syrup, pulp, aromas, etc., can be added to a main component introduced into the dosing chamber 22a via the filling product line 22, for example water or beer.
- the filling member 20 is set up to be at least partially movable, so that the in the Figure 1
- the arm-like section of the filling element 20 shown can be moved into the treatment chamber 10 and either withdrawn therein or partially or even completely removed therefrom. This makes it possible to press the container mouth for the filling process against the mouth section 26 of the filling element 20 and then withdraw the filling element 20 after the filling process has ended so that the container can be closed in the treatment chamber 10.
- Sealing means such as inflatable seals, are provided for sealing.
- the treatment chamber pressure can be greater than the pressure of the external environment after completion of the filling process, as a result of which the penetration of contaminants into the treatment chamber 10 can be virtually ruled out.
- the treatment chamber 10 can be located in a clean room or form one.
- the filler / closer also has a closing element 30 for closing the container. Since, in addition to the filling element 20, further components, such as the treatment chamber 10 and the closing element 30, can be provided spatially integrated as a structural unit on a rotary carousel (not shown in the figures), the filling station is implemented in this case by this structural unit.
- the closing member 30 has a closing head 31 which protrudes into the treatment chamber 10 and, in the present exemplary embodiment, can be moved essentially vertically. Like the filling element 20, the closing element 30 is sealed off from the wall of the treatment chamber 10 in order to avoid contamination or uncontrolled impairment of the atmosphere in the interior of the treatment chamber 10 due to external influences.
- the closure member 30 is designed and set up to receive and hold a closure V on the closure head 31.
- the closure head 31 can have a magnet, whereby a closure V, in particular if it is a metal crown cap, can be centered and placed on the container mouth to close the container in a structurally simple manner.
- the closure V can be grasped, held and applied to the container mouth by suitable gripping or clamping means, so that the concept presented here can also be used in particular for plastic closures, rotary closures, etc.
- the closure head 31 is designed to be movable in the up / down direction, it being arranged essentially coaxially to the container mouth in order to be able to reliably apply the closure V to the container.
- a closure V can be transferred to the closer head 31 in various ways.
- a closure V per filling / closing cycle, a closure V can be introduced into the treatment chamber 10, for example from a sorting unit and a feed chute, in one step at the beginning of the cycle.
- the treatment chamber 10 can be part of the closure member 30 and execute a movement relative to the closure feed, such as the feed channel or a transfer arm, the closure head 31 picking and holding a closure V from the closure feed.
- the container can also be closed at another point.
- the sealing preferably takes place immediately after filling and in the treatment chamber 10 under excess pressure, as explained below.
- the container To fill the container, it is raised, for example, relative to the treatment chamber 10, for example by means of an in the Figure 1 Lifting device, not shown, which has a plate-shaped support that moves from below against the container and lifts it.
- the treatment chamber 10 can be lowered and moved onto the container mouth.
- the lifting device can be used to stabilize the container during filling and closing.
- a combination of both procedures ie lowering of the treatment chamber 10 and lifting of the container by the lifting device, is also possible.
- the container mouth is now introduced into the treatment chamber 10, and the treatment chamber 10 is sealed off from the external environment.
- the container mouth is pressed sealingly against the mouth section 26 of the filling element 20, which is extended into the filling position.
- the mouth section 26 of the filling member 20 thus marks the end position of the container stroke and / or the lowering of the treatment chamber 10.
- the closer head 31 picks up the closure V and moves into the treatment chamber 10.
- the sealing of the treatment chamber 10 with respect to the surroundings and with respect to the container or its mouth area can be achieved by suitable means, such as inflatable seals. If the closing head 31 is in the retracted position and the treatment chamber 10 is sealed on the closing element 30, this state is also referred to herein as the “sealing position” of the closing element 30.
- gas is preferably fed into the treatment chamber 10.
- the overall process can be optimized through such a parallel execution.
- the treatment chamber 10 is sealed on all sides, as a result of which a suitable internal pressure can be built up in the treatment chamber 10.
- this preferably corresponds to the filling pressure or saturation pressure of the carbon dioxide or is higher, which effectively prevents the filling product from foaming up or over-foaming after the filling process has ended.
- the gas supply for the treatment chamber 10 can by means of a treatment chamber valve, in the Figure 1 not shown.
- the gas supply can be at least partially integrated in the filling element 20.
- the filling element 20 according to the embodiment of Figure 1 a treatment chamber gas line 29.
- the treatment chamber gas line 29, in particular its outlet into the treatment chamber 10 can be set up in such a way that the exiting gas jet hits the underside of the closure V when the filling element 20 is in the filling position. In this way, the closure V is cleaned at the same time during the filling process.
- Carbon dioxide is preferably used as the gas, but another medium, such as sterile air, can also be used.
- the filling element 20 is withdrawn and the closing head 31 continues its downward movement until the opening of the container is closed when it is reached.
- underpressure and "overpressure” are initially to be understood relative to one another.
- the overpressure P high generated in step iii) can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
- a negative pressure can also be a pressure that is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure relative to the environment, in which case such an atmosphere is then preferably provided in the container which then has a defined amount Corresponds to carbon dioxide.
- the gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
- the container before the filling product is introduced, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar.
- the overpressure P high is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar.
- the container is evacuated in such a way that when it is filled with the filling product, essentially no gas is displaced by the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but not an opposing fluid flow, whereby the filling can be accelerated further.
- the negative pressure in the container which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can, however, also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar.
- the overpressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably 1 to 5 bar above the respective negative pressure, that is to say, for example, at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar.
- a CIP treatment facility in particular the validation of one, is described in detail below with reference to the Figures 2A to 2D which show a schematic representation of a filling device 1 in different states of the CIP treatment.
- the filling device 1 is used to fill a container with a filling product in a filling product filling system, preferably a beverage filling system.
- the filling device 1 is preferably designed in a rotary design and has a rotatable rotary carousel which is usually equipped with several filling stations, each of which has a filler / closer, for example according to the embodiment of FIG Figure 1 exhibit.
- the filling members 20 are each connected via the filling product line 22 to a product vessel 40, which in regular operation as a filling product reservoir and in the cleaning and / or sterilization operation, also referred to herein as "treatment operation", as a reservoir for treatment medium, for example in the form of a cleaning and / or or sterilization medium acts.
- treatment medium For example, water, alkalis, acids (such as, for example, sodium hydroxide solution, nitric acid, peracetic acid, etc.), disinfectants, alcohols or the like come into consideration.
- a boiler pressure determination device 41 is installed on the product boiler 40 and is set up to determine the pressure in the product boiler 40.
- the boiler pressure determination device 41 comprises a pressure sensor, but it can also be another device that is capable of directly or indirectly determining the pressure in the product boiler 40, for example by evaluating other physical variables, as described below with reference to the ones described below Treatment chamber pressure is set out.
- a chamber pressure determination device 11, which is set up to determine the pressure in the treatment chamber 10, is installed on the treatment chamber 10.
- the chamber pressure determination device 41 comprises a pressure sensor, but it can also be another device which is capable of directly or indirectly determining the pressure in the treatment chamber 10.
- the chamber pressure determination device 11 can be set up and designed to determine the pressure present in the treatment chamber 10 by determining the manipulated variable of a drive 32 of the closure member 30, since the closure member 30 controls the treatment chamber 10 in addition to any CIP cap 42 that is attached to the container side Closing of the treatment chamber 10 or a return line 43 is set up, is sealed from above and can be moved back and forth between a sealing and closing position during the treatment, as set out above in relation to the process of closing a container.
- This functionality which initially relates to regular operation, can now be used synergistically to determine the pressure in the treatment chamber 10.
- the closing member 30 is viewed as a piston on which the pressure present in the treatment chamber 10 acts.
- the manipulated variable is thus proportional to a holding force of the drive 32 for holding the closing element 30 in a predetermined position.
- the drive 32 of the closing element 30 is controlled in such a way that the closing element 30 is held in a predetermined position.
- a pressure change in the treatment chamber 10 acts directly on an end face of the closure member 30. Therefore, based on the pressure change in the interior of the treatment chamber 10, there is a resulting force on the closure member 30.
- a corresponding holding force must be applied the drive 32 are provided.
- the manipulated variable consequently corresponds to a current intensity and / or voltage supplied to the drive 32.
- the one to comply with the The change in the current intensity required for a given position is proportional to a change in pressure in the sealed treatment chamber 10.
- the determined manipulated variable can be compared, for example, with values from a look-up table.
- the pressure can be determined from the result of a predetermined function as a function of the determined manipulated variable.
- another algorithm or artificial intelligence can also be used to determine the pressure in the treatment chamber 10.
- the chamber pressure determination device 11 can determine the pressure in the treatment chamber 10 even without a pressure sensor.
- the displaceable filling element 30, its drive 32 and any electronic control device assume the function of a pressure sensor.
- the pressure in the treatment chamber 10 can alternatively or additionally also be measured by a pressure sensor in the treatment chamber 10, in the mouth area of the filling element 20 or at another suitable point.
- the chamber pressure determination device 11 and the boiler pressure determination device 41 as well as any other sensors or electronic devices, such as the drive 32 or an ammeter connected to it, are communicatively connected to an evaluation device 44, which is an electronic device for monitoring and / or controlling the treatment process.
- the data transfer can be wireless or wired.
- the treatment medium runs from the product vessel 40 via the filling product line 22 to the filling element 20.
- the gas line 24 and the treatment chamber 10 are also flushed through or treated with the treatment medium.
- the treatment medium is transported away via the return line 43, to which, for example, a negative pressure is applied.
- the removed treatment medium can be disposed of or prepared for complete or partial reuse.
- pressures are determined and evaluated at different points in the filling device 1.
- the pressures in the product vessel 40 and in the treatment chamber 10, which can be measured or otherwise determined as set out above, are particularly preferably used here.
- the pressure in the product vessel 40 can be compared with the pressure in the treatment chamber 10.
- different pressure states can be recorded and evaluated.
- these pressure states can be recorded and evaluated as a function of the angle, in that the rotary carousel rotates during the treatment and all or some inlet and outlet valves are repeatedly switched.
- the system sections of the filling device 1 to be treated are filled with treatment medium and flushed through, so that the treatment medium runs or flows in a treatment circuit.
- a volume flow of the treatment medium is provided via the product lines 22, the product boiler 40, the filling elements 20, any gas lines 23 and gas valves 24 and the return line 43.
- the pressure determination and evaluation can take place at the time of the pressure change over the various angles of the carousel.
- a threshold value, a characteristic curve or the like for comparison with the determined pressure states during the treatment can be used by the Evaluation device 44 can be used.
- the success of the treatment can also be verified without the use of flow meters. This is possible in a particularly efficient manner in terms of mechanical engineering if the pressures in the product vessel 40 and in the treatment chambers 10 of the filling stations are used for this purpose. No additional measuring equipment is necessary.
- the pressure can be determined directly via pressure sensors or pressure sensors or indirectly through synergetic use of the equipment in the filling device 1, for example by evaluating the power consumption of the drive 32 of the closing element 30.
Landscapes
- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
Abstract
Vorrichtung (1) zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, und Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise Reinigen und/oder Sterilisieren, einer solchen Vorrichtung, die aufweist: zumindest eine Füllstation mit einem Füllorgan (20) zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter; eine Behandlungsvorrichtung zum Behandeln, vorzugsweise Reinigen und/oder Sterilisieren, von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung (1), umfassend Komponenten des Füllorgans (20), mittels eines Behandlungsmediums; zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung (11, 41) zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung (1); und eine Auswerteeinrichtung (44), die eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung (1) die von der Druckbestimmungseinrichtung (11, 41) erfassten Drücke zu empfangen und daraus zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt. Device (1) for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant, and a method for treating, preferably cleaning and / or sterilizing, such a device which has: at least one filling station with a filling element (20) for introducing the filling product into the container to be filled; a treatment device for treating, preferably cleaning and / or sterilizing, components of the device (1) coming into contact with the filling product, comprising components of the filling element (20), by means of a treatment medium; at least one pressure determination device (11, 41) for detecting pressures of the treatment medium at one or more points of the device (1); and an evaluation device (44) which is set up to receive the pressures detected by the pressure determination device (11, 41) during the treatment of the device (1) and to determine therefrom whether the device (1) has been adequately treated.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, sowie ein Verfahren zum Reinigen und/oder Sterilisieren einer solchen Vorrichtung.The present invention relates to a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant, and a method for cleaning and / or sterilizing such a device.
Unter den verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen von Behältern mit einem Füllprodukt in Getränkeabfüllanlagen ist eine Technologie zum schlagartigen Befüllen von Behältern bekannt, die beispielsweise in der
Um die Beruhigungszeit des Füllprodukts nach der Befüllung im Behälter zu verkürzen und ein Aufschäumen sowie Überschäumen des Füllprodukts zu verhindern, kann der Behälter gemäß einer in der
Das Druckniveau in der die Behältermündung umschließenden Kammer wird dabei mit einem Drucksensor detektiert und aufgezeichnet. Das System und Verfahren zum schlagartigen Befüllen kommen ohne Durchflussmesser an den einzelnen Füllstationen aus, da die Befüllung durch das Vakuum-Druckniveau im evakuierten Behälter und den Fülldruck regelbar ist.The pressure level in the chamber surrounding the container mouth is detected and recorded with a pressure sensor. The system and method for sudden filling manage without a flow meter at the individual filling stations, since the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
Die maschinenbauliche Vereinfachung, die sich aus dem Verzicht von Durchflussmessern ergibt, zieht jedoch eine technische Schwierigkeit bei der Reinigungsvalidierung der Füllvorrichtung nach sich.The mechanical engineering simplification resulting from the omission of flow meters, however, entails a technical difficulty in validating the cleaning of the filling device.
So sind verschiedene Verfahren zur Reinigung und Sterilisierung von Füllvorrichtungen bekannt. Darunter haben sich beispielsweise das sogenannte CIP-Verfahren ("Cleaning-In-Place") und SIP-Verfahren ("Sterilization-In-Place") etabliert, bei denen auf eine Demontage der vom Füllprodukt bzw. den Zwischenprodukten und Hilfsstoffen berührten Komponenten und Flächen im Wesentlichen verzichtet werden kann. Beispielsweise müssen die Füllorgane für die Reinigung bzw. Sterilisation nicht ausgebaut werden, sondern sie werden im eingebauten Zustand mit einem Reinigungsmedium oder Sterilisierungsmedium durchspült bzw. bedämpft.Various methods for cleaning and sterilizing filling devices are known. Among them, for example, the so-called CIP (“Cleaning-In-Place”) and SIP (“Sterilization-In-Place”) processes have established themselves, in which the components and components that are in contact with the filling product or the intermediate products and auxiliary materials are dismantled Lands can essentially be dispensed with. For example, the filling elements do not have to be removed for cleaning or sterilization, but rather they are flushed through or dampened with a cleaning medium or sterilization medium in the installed state.
Das SIP-Verfahren sei hierin der sprachlichen Einfachheit halber unter das CIP-Verfahren subsumiert, d.h. das CIP-Verfahren umfasst eine Reinigung und/oder Sterilisation.For the sake of linguistic simplicity, the SIP process is subsumed under the CIP process, i.e. the CIP process includes cleaning and / or sterilization.
Die mit dem Füllprodukt in Berührung kommenden Oberflächen des Füllsystems können mittels Heißdampf thermisch sterilisiert werden. Dabei werden die Füllventile mit Heißdampf beaufschlagt und auf diese Weise auf die Sterilisierungstemperatur gebracht. Die daraus resultierende Temperatur der Füllventile wird über eine bestimmte Zeit aufrechterhalten und überwacht, um eine vorgegebene Sterilisationswirkung zu erzielen, wie es beispielsweise aus der
Eine Möglichkeit der Temperaturüberwachung besteht nach dem Stand der Technik darin, jedes einzelne Füllventil mit einem Thermoelement zu überwachen, welches in der Regel in dem Füllventil integriert oder an der Blende angeordnet ist. Dies erfordert jedoch ein Thermoelement pro Füllventil bzw. pro Blende sowie eine entsprechend aufwendige Verdrahtung, welche bei Rundläufermaschinen im drehenden Teil verbaut ist. Eine alternative Temperaturüberwachung der Füllventile während der Sterilisation mittels eines berührungslosen Temperatursensors ist aus der
Ferner ist aus konventionellen Füllsystemen bekannt, die CIP-Reinigung mit Hilfe der zur Befüllung der Behälter genutzten Durchflussmesser zu validieren. Wird während der Reinigung am zu validierenden Füllventil ein eingestellter Durchfluss-Schwellwert überschritten, so wird die Reinigung als erfolgreich angesehen.It is also known from conventional filling systems to validate the CIP cleaning with the aid of the flow meters used to fill the containers. If a set flow threshold value is exceeded on the filling valve to be validated during cleaning, the cleaning is considered successful.
Das eingangs beschriebene Füll-/Verschließsystem benötigt jedoch vergleichsweise wenige Sensoren zur Überwachung des Füllprozesses; insbesondere kann auf Durchflussmesser verzichtet werden, da die Befüllung durch das Vakuum-Druckniveau im evakuierten Behälter und den Fülldruck regelbar ist.The filling / closing system described at the beginning, however, requires comparatively few sensors to monitor the filling process; In particular, there is no need for a flow meter, since the filling can be regulated by the vacuum pressure level in the evacuated container and the filling pressure.
Eine Validierung der Reinigung bzw. Sterilisation ist hierbei somit nicht ohne weiteres über eine Detektion und Aufzeichnung des Volumenstroms des Reinigungs- bzw. Sterilisationsmediums mittels Durchflussmessern möglich.A validation of the cleaning or sterilization is therefore not easily possible by detecting and recording the volume flow of the cleaning or sterilization medium by means of flow meters.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Validierung des Reinigungs- und/oder Sterilisationsprozesses einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, weiter zu verbessern, insbesondere baulich und/oder verfahrenstechnisch zu vereinfachen.Based on the known prior art, it is an object of the present invention to further improve the validation of the cleaning and / or sterilization process of a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant, in particular structurally and / or procedurally simplify.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a device with the features of
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, hierin auch als "Füllvorrichtung" bezeichnet, dient zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt. Die Vorrichtung kommt besonders bevorzugt in einer Getränkeabfüllanlage zum Abfüllen von Getränken - wie beispielsweise Wasser, karbonisiert oder nicht-karbonisiert, Softdrinks, Bier oder Mischgetränken - zur Anwendung.The device according to the invention, also referred to herein as a "filling device", is used to fill a container with a filling product. The device is particularly preferably used in a beverage filling system for filling beverages - such as, for example, water, carbonized or non-carbonized, soft drinks, beer or mixed drinks.
Wenn Bezeichnungen wie "Behälter", "Verschluss", "Füllorgan", "Füllventil" und andere hierin im Singular verwendet werden, geschieht dies in erster Linie der sprachlichen Einfachheit halber. Der Plural ist mitumfasst, sofern dieser nicht ausdrücklich oder technisch ausgeschlossen ist.When terms such as “container”, “closure”, “filling element”, “filling valve” and others are used herein in the singular, this is primarily for the sake of linguistic simplicity. The plural is included unless it is expressly or technically excluded.
Die Füllvorrichtung weist zumindest eine Füllstation mit einem Füllorgan zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter sowie eine Behandlungsvorrichtung zum Behandeln von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung mittels eines Behandlungsmediums auf. Insbesondere findet hierbei eine Behandlung von Komponenten des Füllorgans, wie beispielsweise Füllventil, Produktleitung, Gasleitungen, Gasventile und dergleichen, statt. Die Behandlungsvorrichtung dient in erster Linie der Reinigung und/oder Sterilisation von produkttragenden/produktführenden Komponenten der Vorrichtung.The filling device has at least one filling station with a filling element for introducing the filling product into the container to be filled and a treatment device for treating components of the device that come into contact with the filling product by means of a treatment medium. In particular, there is a treatment of components of the filling element, such as, for example, filling valve, product line, gas lines, gas valves and the like. The treatment device primarily serves to clean and / or sterilize product-carrying / product-carrying components of the device.
Entsprechend wird hierin zwischen einem "regulären Betrieb" der Vorrichtung, in dem eine Abfüllung der Behälter stattfindet, und einem "Behandlungsbetrieb", in dem die Behandlung (Reinigung und/oder Sterilisation) stattfindet, unterschieden.Accordingly, a distinction is made here between a “regular operation” of the device, in which the containers are filled, and a “treatment operation”, in which the treatment (cleaning and / or sterilization) takes place.
Die Vorrichtung weist gemäß der Erfindung zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung auf. Der Druck des Behandlungsmediums wird somit an einer oder mehreren Stellen der fluidführenden Komponenten der Vorrichtung, d.h. in Leitungen, Kammern, Ventilen usw., ermittelt.According to the invention, the device has at least one pressure determination device for detecting pressures of the treatment medium at one or more points on the device on. The pressure of the treatment medium is thus determined at one or more points of the fluid-carrying components of the device, ie in lines, chambers, valves, etc.
Mit der Formulierung "Erfassen von Drücken" sind eine direkte Messung der Drücke in üblichen physikalischen Einheiten ebenso wie die Ermittlung oder Ableitung alternativer Parameter umfasst, die als ein alternatives Maß für den Druck herangezogen werden können. Die Bezeichnungen "Druck", "Drücke" usw. umfassen ferner nicht nur absolute Druckwerte, sondern ebenso Druckänderungen und insbesondere äquivalente physikalische Größen, die zwar nicht unbedingt in typischen Einheiten des Drucks gemessen werden, jedoch ein Maß für den Druck sind. In anderen Worten, die Druckbestimmungseinrichtung kann einen Drucksensor, Druckaufnehmer oder dergleichen umfassen, sie kann jedoch auch eine Einrichtung zur indirekten Bestimmung des Drucks implementieren, beispielsweise durch Auswertung anderer physikalischer Größen. Beispiele einer solchen indirekten Druckermittlung werden anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen im Detail dargelegt.The phrase “recording pressures” includes a direct measurement of the pressures in customary physical units as well as the determination or derivation of alternative parameters that can be used as an alternative measure for the pressure. The terms “pressure”, “pressures” etc. also include not only absolute pressure values, but also pressure changes and in particular equivalent physical quantities which, although not necessarily measured in typical units of pressure, are a measure of the pressure. In other words, the pressure determination device can comprise a pressure sensor, pressure transducer or the like, but it can also implement a device for indirect determination of the pressure, for example by evaluating other physical variables. Examples of such an indirect pressure determination are presented in detail with the aid of the description of preferred embodiments.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner eine Auswerteeinrichtung auf, die eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung die von der Druckbestimmungseinrichtung erfassten Drücke zu empfangen (dies kann drahtlos oder drahtgebunden erfolgen) und daraus zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt. In anderen Worten, die Auswerteeinrichtung nimmt eine Überwachung und/oder Verifikation der Behandlung anhand der ermittelten Drücke des Behandlungsmediums vor.According to the invention, the device also has an evaluation device which is set up to receive the pressures detected by the pressure determination device during the treatment of the device (this can be done wirelessly or wired) and to determine from this whether the device has been adequately treated. In other words, the evaluation device monitors and / or verifies the treatment on the basis of the determined pressures of the treatment medium.
Durch die Auswertung von Drücken des Behandlungsmediums in der Füllvorrichtung während des Behandlungsbetriebs, insbesondere Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebs, kann der Behandlungserfolg auch ohne Anwendung von Durchflussmessern verifiziert werden. Es sind keine zusätzlichen Messmittel notwendig. Die Druckbestimmung kann direkt über Drucksensoren bzw. Druckaufnehmer oder indirekt, beispielsweise durch synergetische Nutzung des Equipments der Füllvorrichtung erfolgen. Die Verifikation bzw. Überwachung erfolgt somit auf baulich und verfahrenstechnisch besonders einfache, autarke und zuverlässige Weise.By evaluating the pressures of the treatment medium in the filling device during the treatment operation, in particular the cleaning and / or sterilization operation, the success of the treatment can also be verified without the use of flow meters. No additional measuring equipment is necessary. The pressure can be determined directly via pressure sensors or pressure sensors or indirectly, for example by synergetic use of the equipment of the filling device. The verification or monitoring thus takes place in a structurally and procedurally particularly simple, autarkic and reliable manner.
Durch die Ermittlung und ggf. Aufzeichnung von Drücken in der Füllvorrichtung können Druckabfälle und damit Strömungsverluste im Leitungssystem der Vorrichtung aufgefunden werden, die - sofern sie bestimmte Grenzen oder Schwellwerte überschreiten - auf einen unzureichenden Behandlungserfolg hindeuten können. Die "bestimmten Grenzen", Schwellwerte und/oder Kennlinien können aus früheren Messungen im regulären Betrieb und/oder Behandlungsbetrieb gewonnen werden.By determining and possibly recording pressures in the filling device, pressure drops and thus flow losses in the line system of the device can be found, which - if they exceed certain limits or threshold values - can indicate an inadequate treatment success. The “certain limits”, threshold values and / or characteristics can be obtained from previous measurements in regular operation and / or treatment operation.
Vorzugsweise sind zumindest zwei Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung vorgesehen, wobei die Auswerteeinrichtung in diesem Fall eingerichtet ist, um während der Behandlung der Vorrichtung die von den Druckbestimmungseinrichtungen erfassten Drücke zu empfangen und aus einem Vergleich derselben zu ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt. Der Vergleich kann durch Differenzbildung erfolgen. Auf diese Weise kann der Druckabfall zwischen zwei Punkten der Vorrichtung herangezogen werden, um auf Unregelmäßigkeiten, etwa eine unzureichende Durchströmung von Abschnitten der Vorrichtung, zu schließen.At least two pressure determination devices are preferably provided for detecting pressures of the treatment medium at at least two different points on the device, the evaluation device in this case being set up to receive the pressures detected by the pressure determination devices during treatment of the device and to determine them from a comparison whether the device has been adequately treated. The comparison can be made by forming the difference. In this way, the pressure drop between two points of the device can be used to infer irregularities, for example insufficient flow through sections of the device.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung einen Produktkessel in Fluidverbindung mit dem Füllorgan auf, wobei die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Produktkessel und/oder im Füllorgan bzw. einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer eingerichtet ist. Druckaufnehmer oder äquivalente Einrichtungen sind im Produktkessel und/oder im Füllorgan oder einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer zumeist ohnehin für den regulären Betrieb der Füllvorrichtung installiert, die dann für den Behandlungsbetrieb synergetisch mitgenutzt werden können, wodurch die Vorrichtung maschinenbaulich weiter vereinfacht und die Zuverlässigkeit derselben weiter erhöht wird. Der Aufbau und die Beschaffenheit einer bevorzugt vorgesehenen Behandlungskammer werden weiter unten im Detail dargelegt.The device preferably has a product vessel in fluid connection with the filling element, the at least one pressure determination device being set up to detect pressures of the treatment medium in the product vessel and / or in the filling element or in a treatment chamber surrounding the filling element. Pressure sensors or equivalent devices are usually installed in the product tank and / or in the filling element or a treatment chamber surrounding the filling element for the regular operation of the filling device anyway, which can then be used synergistically for the treatment operation, which further simplifies the device in terms of mechanical engineering and further increases the reliability of the same becomes. The structure and the nature of a treatment chamber which is preferably provided are set out in detail below.
Vorzugsweise ist eine der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken im Produktkessel und eine andere der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums im Füllorgan oder in einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer eingerichtet. Die Überwachung bzw. Verifikation der Behandlung ist auf maschinenbaulich besonders effiziente Weise möglich, wenn hierfür Drücke im Produktkessel und in Füllorganen bzw. etwaigen Behandlungskammern der Füllstationen herangezogen werden. So kann beispielsweise bei einem zu hohen Druckabfall zwischen dem Produktkessel und dem Füllorgan bzw. der Behandlungskammer bei geöffnetem Füllventil auf einen zu geringen oder keinen Durchfluss und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden. Diese Beobachtung wiederum kann zur Früherkennung eines möglichen späteren Ausfalls genutzt werden.One of the pressure determination devices is preferably set up to detect pressures in the product vessel and another of the pressure determination devices is set up to detect pressures of the treatment medium in the filling element or in a treatment chamber surrounding the filling element. The monitoring or verification of the treatment is possible in a particularly efficient way from a mechanical engineering point of view if pressures in the product tank and in filling organs or any treatment chambers of the filling stations are used for this purpose. For example, if the pressure drop between the product vessel and the filling element or the treatment chamber is too high, when the filling valve is open, conclusions can be drawn that there is too little or no flow and thus an inadequate treatment effect. This observation, in turn, can be used for the early detection of a possible later failure.
Vorzugsweise weist die Füllstation eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters, vollständig oder abschnittsweise, auf. Ferner ist vorzugsweise eine die Behandlungskammer abdichtende und mittels eines Antriebs relativ zur Behandlungskammer bewegbare und in die Behandlungskammer ragende Komponente vorgesehen, wobei in diesem Fall die zumindest eine Druckbestimmungseinrichtung oder eine der Druckbestimmungseinrichtungen zum Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer eingerichtet ist.The filling station preferably has a treatment chamber for receiving the container to be filled in a sealed manner, either completely or in sections. Furthermore, a component sealing the treatment chamber and movable relative to the treatment chamber by means of a drive and protruding into the treatment chamber is preferably provided, in this component If the at least one pressure determination device or one of the pressure determination devices is set up to detect pressures of the treatment medium in the treatment chamber.
Die hierin dargelegte Behandlungsverifikation ist besonders geeignet für Füllvorrichtungen, die zum schlagartigen Befüllen von Behältern bzw. für das "Überdruckabfüllen" eingerichtet sind. Zu diesem Zweck wird der Behälter oder zumindest die Behältermündung für das Befüllen und zum etwaigen Verschließen in die genannte Behandlungskammer eingebracht, wobei der Druck in der Behandlungskammer reguliert werden kann.The treatment verification presented here is particularly suitable for filling devices that are set up for the sudden filling of containers or for "overpressure filling". For this purpose, the container, or at least the container mouth, is introduced into the said treatment chamber for filling and, if necessary, for closing, it being possible to regulate the pressure in the treatment chamber.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen des Behälters eingerichtet, in diesem Fall hierin auch als "Füller/Verschließer" bezeichnet, wobei jede Füllstation in diesem Fall vorzugsweise aufweist: eine Behandlungskammer, die eingerichtet ist, um den Behälter zumindest teilweise, vorzugsweise einen Mündungsabschnitt des Behälters, aufzunehmen, und die gegenüber der äußeren Umgebung abdichtbar ist; das Füllorgan, das in der Behandlungskammer zum Evakuieren des Behälters sowie Einleiten des Füllprodukts in den evakuierten Behälter eingerichtet ist, wobei das Füllprodukt vorzugsweise unter einem Überdruck steht; und ein Verschließorgan mit einem Verschließerkopf, der eingerichtet ist, um einen Verschluss aufzunehmen und den Behälter in der Behandlungskammer und ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck mit dem Verschluss zu verschließen. Der Verschließerkopf ist vorzugsweise zwischen einer zurückgezogenen Position, auch als "Abdichtposition" bezeichnet, und einer vorgeschobenen Verschließposition, in welcher der Verschließerkopf in die Behandlungskammer ragt, bewegbar.The device is preferably set up for filling and closing the container, in this case also referred to herein as "filler / closer", each filling station in this case preferably having: a treatment chamber which is set up to at least partially surround the container, preferably an opening section of the container, and which is sealable from the external environment; the filling element, which is set up in the treatment chamber for evacuating the container and introducing the filling product into the evacuated container, the filling product preferably being under excess pressure; and a closure member with a closure head which is set up to receive a closure and to close the container in the treatment chamber and without prior release to ambient pressure with the closure. The closer head is preferably movable between a retracted position, also referred to as a "sealing position", and an advanced closing position in which the closer head protrudes into the treatment chamber.
Die Bezeichnungen "evakuieren", "Vakuum" und dergleichen implizieren hierin nicht unbedingt das Bestreben, den Unterdruck im Behälter möglichst einem perfekten Vakuum anzunähern. Vielmehr kann das Evakuieren dem Aufbau eines spezifischen Unterdrucks dienen.The terms "evacuate", "vacuum" and the like do not necessarily imply an endeavor to bring the negative pressure in the container as close as possible to a perfect vacuum. Rather, the evacuation can serve to build up a specific negative pressure.
Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck Plow nach der Evakuierung vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der Überdruck des Füllprodukts, unter dem abgefüllt wird, kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.The terms "underpressure" and "overpressure" are initially to be understood relative to one another. However, the negative pressure P low after the evacuation is preferably below atmospheric pressure (= normal pressure). The overpressure of the filling product under which the filling is carried out can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
Mit anderen Worten kann es sich bei einem Unterdruck auch um einen Druck handeln, der über dem Atmosphärendruck liegt. Ein Evakuieren des Behälters auf diesen Druck kann daher auch einer Erhöhung des Drucks gegenüber der Umgebung entsprechen, wobei dann bevorzugt in dem Behälter eine solche Atmosphäre vorgesehen wird, die dann einer definierten Menge an Kohlenstoffdioxid entspricht. Bevorzugt ist das den Unterdruck im Behälter bereitstellende Gas hauptsächlich Kohlenstoffdioxid.In other words, a negative pressure can also be a pressure which is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure relative to the environment, in which case an atmosphere is preferably provided in the container which then corresponds to a defined amount of carbon dioxide. The gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck Plow mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegt der Überdruck oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar. Vorzugsweise wird der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom auf.Thus, before the filling product is introduced, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar. The overpressure is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar. The container is preferably evacuated in such a way that essentially no gas is displaced by the filling product when it is filled with the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but no opposing flow of fluid.
Der Unterdruck im Behälter, der vorzugsweise im Wesentlichen durch gasförmiges Kohlenstoffdioxid aufgebaut wird, kann aber auch über Atmosphärendruck liegen, beispielsweise bei einem Absolutdruck von 1,1 bis 2 bar. Der Überdruck liegt dann über dem jeweiligen Unterdruck und besonders bevorzugt um 1 bis 5 bar über dem jeweiligen Unterdruck, also beispielsweise bei einem Absolutdruck von 2,2 bis 7 bar. Beim schlagartigen Einfüllen den auf dem Überdruck liegenden Füllprodukts in den auf dem Unterdruck liegenden Behälter kommt es zu einem umfangreichen spontanen Binden des Kohlendioxids in dem Füllprodukt, so dass ein aus dem Behälter heraus gerichteter Gasstrom nicht auftritt, sondern das Gas im Füllprodukt absorbiert wird.The negative pressure in the container, which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can, however, also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar. The overpressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably 1 to 5 bar above the respective negative pressure, that is to say, for example, at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar. When the filling product lying at the overpressure is suddenly filled into the container lying at the negative pressure, the carbon dioxide in the filling product is extensively spontaneously bound, so that a gas flow directed out of the container does not occur, but the gas is absorbed in the filling product.
Auf diese Weise finden ein schlagartiges Befüllen des Behälters sowie ein zeitlich und räumlich integriertes und damit ausgesprochen hygienisches Verschließen desselben statt.In this way, the container is filled suddenly and it is closed in a temporally and spatially integrated and therefore extremely hygienic manner.
Vorzugsweise weist das Füllorgan einen Mündungsabschnitt auf, wobei das Befüllen in diesem Fall so ausgeführt wird, dass der Mündungsabschnitt zum Befüllen des Behälters mit diesem in der Behandlungskammer dichtend in Fluidkommunikation gebracht wird, die Behandlungskammer zur äußeren Umgebung hin abgedichtet und auf einen Überdruck gebracht wird, und der Mündungsabschnitt nach Beendigung des Füllprozesses vom Behälter gelöst wird, wodurch auf das Füllprodukt im Behälter der Überdruck der Behandlungskammer wirkt. Auf diese Weise findet ein schlagartiges Befüllen des Behälters statt, während gleichzeitig ein Überschäumen nach dem Befüllen, insbesondere nach dem Entfernen des Füllorgans von der Behältermündung, unterbunden wird.The filling element preferably has an opening section, the filling being carried out in this case in such a way that the opening section for filling the container is brought into sealing fluid communication therewith in the treatment chamber, the treatment chamber is sealed off from the external environment and brought to an overpressure, and the mouth section is released from the container after the filling process has ended, whereby the overpressure of the treatment chamber acts on the filling product in the container. In this way, the container is filled suddenly, while at the same time foaming over after filling, in particular after removing the filling element from the container mouth, is prevented.
Die hierhin dargelegte Verifikation der Reinigung und/oder Sterilisation der Füllorgane ist für Füller/Verschließer, insbesondere zum schlagartigen Befüllen, besonders geeignet, da der komplexe Aufbau der Füllstationen, umfassend Füllorgan und Verschließer, eine herkömmliche Überwachung mittels Durchflussmesser erschwert. Gemäß der druckbasierten Verifikation der Behandlung muss nicht auf eine Durchflussmessung des Behandlungsmediums zurückgegriffen werden.The verification of the cleaning and / or sterilization of the filling elements presented here is particularly suitable for fillers / closers, in particular for sudden filling, since the complex structure of the filling stations, including the filling element and the closer, makes conventional monitoring by means of a flow meter difficult. According to the pressure-based verification of the Treatment does not have to rely on a flow measurement of the treatment medium.
Vorzugsweise ist die Druckbestimmungseinrichtung eingerichtet, um einen in der Behandlungskammer vorliegenden Druck des Behandlungsmediums durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs der bewegbaren Komponente zu bestimmen, wobei der Antrieb vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht. Alternativ kann der Antrieb beispielsweise einen Druckzylinder, bevorzugt einen Pneumatikzylinder oder einen Hydraulikzylinder, umfassen, wobei die zur Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer ausgewertete Stellgröße einem dem Druckzylinder zugeführten Stelldruck entspricht.The pressure determination device is preferably set up to determine a pressure of the treatment medium present in the treatment chamber by determining a manipulated variable of the drive of the movable component, the drive preferably comprising an electric linear motor and the manipulated variable corresponding to a current strength and / or voltage supplied to the drive. Alternatively, the drive can comprise, for example, a pressure cylinder, preferably a pneumatic cylinder or a hydraulic cylinder, the manipulated variable evaluated to determine the pressure in the treatment chamber corresponding to an actuating pressure supplied to the pressure cylinder.
Auf diese Weise kann eine Bestimmung des in der Behandlungskammer vorliegenden Drucks erfolgen, ohne dass hierzu in der Behandlungskammer ein Drucksensor vorgesehen sein muss, der ansonsten ein zusätzliches Einbauteil bedeuten würde, welches elektrisch versorgt, ausgelesen und platziert werden müsste. Der Drucksensor müsste weiterhin hygienisch ausgeführt sein, damit von ihm keine Kontamination des Füllproduktes ausgehen kann. Der Antrieb wird hier synergetisch zur Druckermittlung in der Behandlungskammer genutzt. Dabei kann ferner ausgenutzt werden, dass die Stellgröße bevorzugt proportional zu einer Haltekraft des Antriebs zum Halten der Komponente in einer vorgegebenen Position ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Komponente und deren Antrieb durch den Druck in der Behandlungskammer im Prinzip frei bewegbar sind und entsprechend der Antrieb zum Halten der Position der Komponente eine Haltekraft aufbringen muss. Diese Haltekraft wird entsprechend durch die aufzubringende Stellgröße ausgedrückt.In this way, the pressure present in the treatment chamber can be determined without a pressure sensor having to be provided in the treatment chamber, which would otherwise mean an additional built-in part that would have to be electrically supplied, read out and placed. The pressure sensor would still have to be hygienic so that it cannot contaminate the filling product. The drive is used here synergistically to determine the pressure in the treatment chamber. It can also be used that the manipulated variable is preferably proportional to a holding force of the drive for holding the component in a predetermined position. This is particularly the case when the component and its drive are in principle freely movable due to the pressure in the treatment chamber and the drive must accordingly apply a holding force to hold the position of the component. This holding force is expressed accordingly by the manipulated variable to be applied.
Vorzugsweise umfasst die bewegbare Komponente das Füllorgan, das besonders bevorzugt zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich umfasst die bewegbare Komponente ein Verschließorgan zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer. Auf diese Weise kann das Equipment der Füllvorrichtung synergetisch zur Druckermittlung in der Behandlungskammer genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann für diesen Zweck auch eine etwaige verfahrbare Zentrierglocke, umfassend eine Behälteraufnahmeöffnung der Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des Behälters, und/oder eine Hebevorrichtung zum Anheben und/oder Anpressen des Behälters gegen eine Behälteraufnahmeöffnung der Behandlungskammer genutzt werden.The movable component preferably comprises the filling element, which is particularly preferably set up for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container. Alternatively or additionally, the movable component comprises a closure member for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber. In this way, the equipment of the filling device can be used synergistically to determine the pressure in the treatment chamber. Alternatively or additionally, any movable centering bell, comprising a container receiving opening in the treatment chamber for sealingly receiving the container, and / or a lifting device for lifting and / or pressing the container against a container receiving opening in the treatment chamber can also be used for this purpose.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Behandeln, vorzugsweise Reinigen und/oder Sterilisieren, einer Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt, vorzugsweise in einer Getränkeabfüllanlage, gelöst. Das Verfahren umfasst: Behandeln von mit dem Füllprodukt in Kontakt kommenden Komponenten der Vorrichtung, umfassend ein Behandlung eines Füllorgans zumindest einer Füllstation zum Einleiten des Füllprodukts in den zu befüllenden Behälter, durch Beaufschlagen derselben mit einem Behandlungsmedium; Erfassen von Drücken des Behandlungsmediums an einer oder mehreren Stellen der Vorrichtung während der Behandlung; und Ermitteln, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, aus den erfassten Drücken.The above-mentioned object is also achieved by a method for treating, preferably cleaning and / or sterilizing, a device for filling a container with a filling product, preferably in a beverage filling plant. The method comprises: treating components of the device that come into contact with the filling product, comprising a treatment of a filling element of at least one filling station for introducing the filling product into the container to be filled, by subjecting the same to a treatment medium; Detecting pressures of the treatment medium at one or more locations on the device during the treatment; and determining whether the device has been adequately treated from the sensed pressures.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that were described in relation to the device apply analogously to the method.
So werden aus den oben genannten Gründen während der Behandlung vorzugsweise Drücke an zumindest zwei unterschiedlichen Stellen der Vorrichtung erfasst, wobei in diesem Fall aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.For the reasons mentioned above, pressures are preferably detected at at least two different points on the device during the treatment, in which case it is determined from a comparison of these whether the device has been adequately treated.
Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen für die Behandlung ein Volumenstrom des Behandlungsmediums über einen Produktkessel, das Füllorgan und eine diese in Fluidverbindung bringende Produktleitung bereitgestellt, wobei in diesem Fall während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums im Produktkessel sowie Drücke des Behandlungsmediums im Füllorgan und/oder in einer das Füllorgan umgebenden Behandlungskammer erfasst werden und aus einem Vergleich derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.For the reasons mentioned above, a volume flow of the treatment medium is preferably provided for the treatment via a product tank, the filling element and a product line bringing this into fluid connection, in which case pressures of the treatment medium in the product tank and pressures of the treatment medium in the filling element and / or during the treatment are detected in a treatment chamber surrounding the filling member and it is determined from a comparison of the same whether the device has been adequately treated.
Vorzugsweise wird bei einem einen Schwellwert übersteigenden Druckabfall zwischen dem Produktkessel und der Behandlungskammer bei geöffnetem Füllventil auf eine unzureichende Behandlungswirkung geschlossen. Für den Vergleich kann der Betrag des Druckabfalls herangezogen werden.Preferably, if the pressure drop between the product vessel and the treatment chamber exceeds a threshold value, when the filling valve is open, it is concluded that the treatment effect is inadequate. The amount of the pressure drop can be used for the comparison.
Vorzugsweise weist die Füllstation aus den oben genannten Gründen eine Behandlungskammer zum dichtenden Aufnehmen des zu befüllenden Behälters und eine die Behandlungskammer abdichtende und mittels eines Antriebs relativ zur Behandlungskammer bewegbare Komponente auf, wobei in diesem Fall während der Behandlung Drücke des Behandlungsmediums in der Behandlungskammer erfasst werden und unter Berücksichtigung derselben ermittelt wird, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt.For the reasons mentioned above, the filling station preferably has a treatment chamber for sealingly accommodating the container to be filled and a component which seals the treatment chamber and is movable relative to the treatment chamber by means of a drive, in which case pressures of the treatment medium in the treatment chamber are recorded during the treatment and taking this into account, it is determined whether the device has been adequately treated.
Vorzugsweise wird aus den oben genannten Gründen ein in der Behandlungskammer vorliegender Druck durch Ermittlung einer Stellgröße des Antriebs bestimmt, wobei der Antrieb vorzugsweise einen elektrischen Linearmotor umfasst und die Stellgröße einer dem Antrieb zugeführten Stromstärke und/oder Spannung entspricht.For the reasons mentioned above, a pressure present in the treatment chamber is preferably determined by determining a manipulated variable of the drive, the drive preferably being used comprises an electric linear motor and the manipulated variable corresponds to a current intensity and / or voltage supplied to the drive.
Vorzugsweise umfasst die bewegbare Komponente das Füllorgan, besonders bevorzugt zum abdichtenden Aufbringen auf den mit der Behandlungskammer abgedichteten Behälter sowie zum Einbringen des Füllprodukts in den Behälter, und/oder ein Verschließorgan zum Aufbringen eines Behälterverschlusses auf einen befüllten Behälter innerhalb der Behandlungskammer. Hierbei ist das Verschließorgan zwischen einer Abdichtposition, d.h. einer zurückgezogenen Position, und einer Vorschubposition verfahrbar. In der Vorschubposition ragt das Verschließorgan in die Behandlungskammer. Die Vorschubposition entspricht jener Position, in der das Verschließorgan im regulären Betrieb den Verschluss auf den Behälter appliziert.The movable component preferably comprises the filling element, particularly preferably for sealing application to the container sealed with the treatment chamber and for introducing the filling product into the container, and / or a closing element for applying a container closure to a filled container within the treatment chamber. Here, the closing element can be moved between a sealing position, i.e. a retracted position, and an advancing position. In the advancing position, the closing element protrudes into the treatment chamber. The feed position corresponds to the position in which the closure element applies the closure to the container during regular operation.
Vorzugsweise werden während der Behandlung verschiedene, die Drücke des Behandlungsmediums beeinflussende Zustände der Füllstation durchfahren, wobei die Druckänderungen zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, herangezogen werden.During the treatment, various states of the filling station influencing the pressures of the treatment medium are preferably run through, the pressure changes being used to determine whether the device has been adequately treated.
Die durchfahrenen Zustände der Füllstation können hierbei einen oder mehrere der folgenden umfassen: einen Grundzustand, in dem ein Füllventil des Füllorgans geöffnet ist, das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet und eine Rückleitung zum Abtransport des Behandlungsmediums aus der Behandlungskammer geöffnet ist; einen Kappenvorschubzustand, in dem das Füllventil des Füllorgans geöffnet ist, das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet und die Rückleitung durch eine CIP-Kappe vollständig oder teilweise verschlossen ist; einen Verschließervorschubzustand, in dem das Füllventil geschlossen und das Füllorgan zurückgezogen ist und das Verschließorgan sich in der Vorschubposition befindet; und einen Füllervorschubzustand, in dem das Füllventil geschlossen und das Füllorgan in die Behandlungskammer eingefahren ist und das Verschließorgan sich in der Abdichtposition befindet.The states passed through by the filling station can include one or more of the following: a basic state in which a filling valve of the filling element is open, the closing element is in the sealing position and a return line for transporting the treatment medium out of the treatment chamber is open; a cap advance state in which the filling valve of the filling element is open, the closing element is in the sealing position and the return line is completely or partially closed by a CIP cap; a closer advancing state in which the fill valve is closed and the filling member is withdrawn and the closing member is in the advancing position; and a filler advancing state in which the filling valve is closed and the filling element is retracted into the treatment chamber and the closing element is in the sealing position.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Rundläuferkarussell mit mehreren Füllstationen, wobei die Ermittlung der Drücke über verschiedene Winkelstellungen des Rundläuferkarussells erfolgt. Auf diese Weise können Zustände der Füllstationen, die während des regulären Betriebs auftreten, für den Behandlungsbetrieb angewendet und zur Verifikation über Druckänderungen genutzt werden.The device preferably comprises a rotary carousel with several filling stations, the pressures being determined via different angular positions of the rotary carousel. In this way, states of the filling stations that occur during regular operation can be used for the treatment operation and used for verification via pressure changes.
Vorzugsweise umfasst das Behandlungsmedium Wasser und/oder Lauge, etwa Natronlauge, und/oder Säure, etwa Salpetersäure und/oder Peressigsäure, und/oder ein Desinfektionsmittel. Auch Alkohole, wie etwa Ethanol, können allein oder in Kombination als Behandlungsmedium genutzt werden.The treatment medium preferably comprises water and / or alkali, for example sodium hydroxide solution, and / or acid, for example nitric acid and / or peracetic acid, and / or a disinfectant. Alcohols, such as ethanol, can also be used alone or in combination as a treatment medium.
Vorzugsweise werden zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung vorliegt, keine Volumenströme herangezogen. Insbesondere müssen keine Durchflussmessgeräte zur Überwachung und/oder Verifikation der Behandlung installiert sein.Preferably, no volume flows are used to determine whether the device has been adequately treated. In particular, no flow measuring devices have to be installed for monitoring and / or verification of the treatment.
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.Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described therein can be implemented alone or in combination with one or more of the features set out above, provided the features do not contradict one another. The following description of preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1- eine schematische Querschnittsansicht von der Seite betrachtet, die einen Ausschnitt einer Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern gemäß einer Ausführungsform zeigt;
- Figur 2A
- eine schematische Darstellung einer Füllvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einem Grundzustand vor/nach einer CIP-Behandlung;
- Figur 2B
- eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der
Figur 2A in einem Kappenvorschubzustand während einer CIP-Behandlung; - Figur 2C
- eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der
Figur 2A in einem Verschließervorschubzustand während einer CIP-Behandlung; und - Figur 2D
- eine schematische Darstellung der Füllvorrichtung der
Figur 2A in einem Füllervorschubzustand während einer CIP-Behandlung.
- Figure 1
- a schematic cross-sectional view viewed from the side, showing a section of a device for filling and closing containers according to an embodiment;
- Figure 2A
- a schematic representation of a filling device according to a further embodiment in a basic state before / after a CIP treatment;
- Figure 2B
- a schematic representation of the filling device of
Figure 2A in a cap advancing state during a CIP treatment; - Figure 2C
- a schematic representation of the filling device of
Figure 2A in a capper advancing condition during a CIP treatment; and - Figure 2D
- a schematic representation of the filling device of
Figure 2A in a filler advancing state during a CIP treatment.
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 Redundanzen zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Identical, similar or identically acting elements are provided with identical reference symbols in the different figures, and a repeated description of these elements is in some cases dispensed with in order to avoid redundancies.
Eine Vorrichtung zum Befüllen und Verschließen von Behältern, hierin auch als "Füller/Verschließer" bezeichnet, gemäß einer Ausführungsform ist ausschnittsweise in der
Der Füller/Verschließer weist ein Füllorgan 20 auf, das in dem in der
Über die Gasleitung 24 und das Gasventil 25 kann der Behälter mit einem Gas, etwa Inertgas, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid, gespült und/oder vorgespannt werden. Ferner kann der Behälterinnenraum darüber auf einen gewünschten Druck eingestellt, insbesondere evakuiert, werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Gasleitung 24 eine Mehrkanalkonstruktion sein kann, beispielsweise durch einen Rohr-in-Rohr-Aufbau mehrere Gasleitungen umfassen kann, um die Zufuhr von einem oder mehreren Gasen in den Behälter und/oder die Ableitung von Gas aus dem Behälter physisch zu trennen, sofern erforderlich.The container can be flushed and / or pretensioned with a gas, for example inert gas, nitrogen and / or carbon dioxide, via the
Das Gasventil 25 umfasst beispielsweise einen Gasventilkegel und einen Gasventilsitz, die eingerichtet sind, um den Gasdurchfluss zu regeln. Zu diesem Zweck ist der Gasventilkegel über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.The
Die Füllproduktleitung 22 ist vorzugsweise als Ringleitung ausgeführt, die sich zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konzentrisch zur Gasleitung 24 erstreckt. Das Füllventil 23 umfasst beispielsweise einen Füllventilkegel und einen Füllventilsitz, die eingerichtet sind, um den Durchfluss des Füllprodukts zu regeln, beziehungsweise zu öffnen oder zu schließen. Das Füllventil 23 ist eingerichtet, um ein vollständiges Absperren des Füllproduktstroms zu ermöglichen. Im einfachsten Fall weist das Füllventil 23 zwei Stellungen auf, eine geöffnete und eine vollständig geschlossene. Zu diesem Zweck ist das Füllventil 23 über einen nicht dargestellten Aktuator schaltbar.The filling
Die Betätigung des Gasventils 25 und des Füllventils 23 findet über nicht näher dargelegte Aktuatoren statt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gasventil 25 und Füllventil 23 miteinander in Wirkverbindung stehen können, so dass beispielsweise ein Aktuator zur gemeinsamen Nutzung eingerichtet sein kann, um den Aufbau des Füllorgans 20 zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen.The actuation of the
Das Füllorgan 20 weist am Austrittsende der Medien einen Mündungsabschnitt 26 auf, der so eingerichtet ist, dass die Behältermündung dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 gebracht werden kann. Zu diesem Zweck weist der Mündungsabschnitt 26 vorzugsweise eine Zentrierglocke mit einem geeignet geformten Anpressgummi oder einer metallischen Anpressfläche auf. Die Zentrierung des Behälters und damit der Behältermündung kann alternativ durch eine Dichtung erfolgen, welche die Behältermündung in der Behandlungskammer 10, in der auch das Füllorgan 20 liegt, aufnimmt. Dabei wird der Behälter durch Anlage der Dichtung an der Behälteraußenfläche, bevorzugt einem Schulterbereich, zentriert.At the outlet end of the media, the filling
Optional kann das Füllorgan 20 ein oder mehrere Dosageventile 27, 28 aufweisen, die in einen Dosierraum 22a münden, wodurch ein rascher Sortenwechsel, im Wesentlichen ohne Umstellzeit realisierbar ist.Optionally, the filling
Die Dosageventile 27, 28 sind bevorzugte Ausprägungen bzw. Ausführungen von Dosagezuleitungen. In anderen Worten: In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Einleitung und etwaige Abmessung von Dosagekomponente(n) in den Dosierraum 22a durch bezüglich des Füllorgans 20 externe Mittel realisiert wird, kann gegebenenfalls auf die Dosageventile 27, 28 verzichtet werden, so dass beispielsweise lediglich entsprechende Dosageleitungen oder -kanäle in den Dosierraum 22a münden.The
Der Dosierraum 22a kann ein Abschnitt oder geeignet ausgeformter Teil der Füllproduktleitung 22 sein. Über die Dosageventile 27, 28, an welche entsprechende Dosageleitungen angebunden sind, können einer über die Füllproduktleitung 22 in den Dosierraum 22a eingeleiteten Hauptkomponente, beispielsweise Wasser oder Bier, eine oder mehrere Dosagekomponenten, beispielsweise Sirup, Pulpe, Aromen usw., hinzudosiert werden.The
Sind Dosageventile 27, 28 vorhanden, werden diese und deren Zuleitungen im weiter unten beschriebenen Behandlungsbetrieb vorzugsweise ebenfalls mit Behandlungsmedium durchspült.If there are
Das Füllorgan 20 ist zumindest teilweise verfahrbar eingerichtet, so dass der in der
Um die Verfahrbarkeit des Füllorgans 20 zu gewährleisten, ohne dass die Atmosphäre der Behandlungskammer 10 unkontrollierten äußeren Einflüssen ausgesetzt ist, sind entsprechend Dichtungsmittel, wie etwa aufblasbare Dichtungen, zur Abdichtung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann der Behandlungskammerdruck nach Beendigung des Abfüllvorgangs größer sein als der Druck der äußeren Umgebung, wodurch ein Eindringen von Verunreinigungen in die Behandlungskammer 10 nahezu ausgeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Behandlungskammer 10 in einem Reinraum befinden oder einen solchen ausbilden.In order to ensure the displaceability of the filling
Der Füller/Verschließer weist ferner ein Verschließorgan 30 zum Verschließen des Behälters auf. Da neben dem Füllorgan 20 hierin weitere Bestandteile, wie etwa die Behandlungskammer 10 und das Verschließorgan 30 räumlich integriert als bauliche Einheit an einem Rundläuferkarussell (in den Figuren nicht gezeigt) vorgesehen sein können, wird die Füllstation in diesem Fall durch diese bauliche Einheit verwirklicht.The filler / closer also has a
Das Verschließorgan 30 weist einen Verschließerkopf 31 auf, der in die Behandlungskammer 10 ragt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen vertikal verfahrbar ist. Wie das Füllorgan 20 ist das Verschließorgan 30 zur Wandung der Behandlungskammer 10 hin abgedichtet, um eine Kontamination bzw. unkontrollierte Beeinträchtigung der Atmosphäre im Innern der Behandlungskammer 10 durch äußere Einflüsse zu vermeiden.The closing
Das Verschließorgan 30 ist dazu ausgebildet und eingerichtet, um am Verschließerkopf 31 einen Verschluss V aufzunehmen und zu halten. Zu diesem Zweck kann der Verschließerkopf 31 einen Magneten aufweisen, wodurch auf baulich einfache Weise ein Verschluss V, insbesondere wenn dieser ein metallischer Kronkorken ist, zentriert aufgenommen und zum Verschließen des Behälters auf die Behältermündung abgesetzt werden kann. Alternativ kann der Verschluss V durch geeignete Greif- oder Klemmmittel erfasst, gehalten und auf die Behältermündung aufgebracht werden, so dass das hierin dargelegte Konzept insbesondere auch für Kunststoffverschlüsse, Drehverschlüsse usw. anwendbar ist.The
Der Verschließerkopf 31 ist in der Auf-/Abrichtung verfahrbar eingerichtet, wobei dieser im Wesentlichen koaxial zur Behältermündung angeordnet ist, um den Verschluss V zuverlässig auf den Behälter applizieren zu können.The
Die Übergabe eines Verschlusses V an den Verschließerkopf 31 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann pro Füll-/Verschließzyklus in einem Schritt zu Beginn des Zyklus ein Verschluss V etwa von einem Sortierwerk und einer Zuführrinne in die Behandlungskammer 10 eingebracht werden. Zu diesem Zweck kann die Behandlungskammer 10 Teil des Verschließorgans 30 sein und eine Relativbewegung zu der Verschlusszuführung, etwa der Zuführrinne oder einem Übergabearm, ausführen, wobei der Verschließerkopf 31 einen Verschluss V von der Verschlusszuführung pickt und hält.A closure V can be transferred to the
Es sei darauf hingewiesen, dass das Verschließen des Behälters auch an anderer Stelle erfolgen kann. Insbesondere im Fall kohlenstoffdioxidhaltiger Füllprodukte findet das Verschließen jedoch vorzugsweise unmittelbar nach dem Befüllen und in der Behandlungskammer 10 unter Überdruck statt, wie nachstehend erläutert.It should be noted that the container can also be closed at another point. In particular in the case of filling products containing carbon dioxide, however, the sealing preferably takes place immediately after filling and in the
Zum Befüllen des Behälters wird dieser beispielsweise relativ zur Behandlungskammer 10 angehoben, etwa mittels einer in der
Auf diese Weise wird nun die Behältermündung in die Behandlungskammer 10 eingebracht, und die Behandlungskammer 10 wird gegenüber der äußeren Umgebung abgedichtet. Die Behältermündung wird dichtend gegen den Mündungsabschnitt 26 des in Füllposition ausgefahrenen Füllorgans 20 angedrückt. Der Mündungsabschnitt 26 des Füllorgans 20 markiert damit die Endposition des Behälterhubs und/oder der Absenkung der Behandlungskammer 10.In this way, the container mouth is now introduced into the
Der Verschließerkopf 31 nimmt den Verschluss V auf und fährt in die Behandlungskammer 10 ein. Die Abdichtung der Behandlungskammer 10 gegenüber der Umgebung und gegenüber dem Behälter bzw. dessen Mündungsbereich kann durch geeignete Mittel, etwa aufblasbare Dichtungen, erfolgen. Befindet sich der Verschließerkopf 31 in der zurückgezogenen Position und ist die Behandlungskammer 10 am Verschließorgan 30 abgedichtet, so wird dieser Zustand hierin auch als "Abdichtposition" des Verschließorgans 30 bezeichnet.The
Während des Füllvorgangs findet vorzugsweise eine Gaszufuhr in die Behandlungskammer 10 statt. Durch eine solche Parallelausführung lässt sich der Gesamtprozess optimieren. Während des Füllprozesses ist die Behandlungskammer 10 zu allen Seiten hin abgedichtet, wodurch ein geeigneter Innendruck in der Behandlungskammer 10 aufgebaut werden kann. Dieser entspricht bei kohlenstoffdioxidhaltigen Füllprodukten vorzugsweise dem Fülldruck oder Sättigungsdruck des Kohlenstoffdioxids oder liegt darüber, wodurch ein Auf- oder Überschäumen des Füllprodukts nach Beendigung des Füllprozesses wirksam unterbunden wird.During the filling process, gas is preferably fed into the
Die Gasversorgung für die Behandlungskammer 10 kann mittels eines Behandlungskammerventils, in der
Ist nun der Behälter gefüllt und der Innenraum der Behandlungskammer 10 auf den gewünschten Druck gebracht, wird das Füllorgan 20 zurückgezogen, und der Verschließerkopf 31 setzt seine Abwärtsbewegung fort, bis beim Erreichen der Behältermündung diese verschlossen wird.If the container is now filled and the interior of the
Ein bevorzugter Prozess zum schlagartigen Befüllen des Behälters mit einem Füllprodukt und Verschließen desselben mit einem Verschluss V umfasst:
- i) Evakuieren des Behälters auf einen Unterdruck Plow;
- ii) Einfüllen des Füllprodukts in den Behälter, vorzugsweise unter einem Überdruck;
- iii) Erzeugen eines Überdrucks Phigh in
der Behandlungskammer 10 sowie gegebenenfalls im Kopfraum des Behälters, um beim Lösen des Füllorgans 20 von der Behältermündung ein Auf- und Überschäumen des Füllprodukts zu vermeiden; - iv) Aufbringen des Verschlusses V auf die Behältermündung und Verschließen des Behälters, ohne vorherige Entlastung auf Umgebungsdruck;
- v)
Entlüften der Behandlungskammer 10 und Ausbringen des Behälters zur weiteren Verarbeitung (bspw. Etikettierung, Verpackung usw.).
- i) evacuating the container to a negative pressure P low ;
- ii) filling the filling product into the container, preferably under an overpressure;
- iii) generating an overpressure P high in the
treatment chamber 10 and optionally in the head space of the container in order to prevent the filling product from foaming up and over when the fillingelement 20 is released from the container mouth; - iv) applying the closure V to the container mouth and closing the container without prior release to ambient pressure;
- v) venting of the
treatment chamber 10 and removal of the container for further processing (e.g. labeling, packaging, etc.).
Die Bezeichnungen "Unterdruck" und "Überdruck" sind zunächst relativ zueinander zu verstehen. Allerdings liegt der Unterdruck Plow nach der Evakuierung im Schritt i) vorzugsweise unterhalb des Atmosphärendrucks (=Normaldruck). Der im Schritt iii) erzeugte Überdruck Phigh kann dem Atmosphärendruck entsprechen, liegt jedoch vorzugsweise darüber.The terms "underpressure" and "overpressure" are initially to be understood relative to one another. However, the negative pressure P low after the evacuation in step i) is preferably below atmospheric pressure (= normal pressure). The overpressure P high generated in step iii) can correspond to atmospheric pressure, but is preferably higher.
Mit anderen Worten kann es sich bei einem Unterdruck aber auch um einen Druck handeln, der über dem Atmosphärendruck liegt. Ein Evakuieren des Behälters auf diesen Druck kann daher auch einer Erhöhung des Drucks gegenüber der Umgebung entsprechen, wobei dann bevorzugt in dem Behälter eine solche Atmosphäre vorgesehen wird, die dann einer definierten Menge an Kohlenstoffdioxid entspricht. Bevorzugt ist das den Unterdruck im Behälter bereitstellende Gas hauptsächlich Kohlenstoffdioxid.In other words, a negative pressure can also be a pressure that is above atmospheric pressure. Evacuating the container to this pressure can therefore also correspond to an increase in the pressure relative to the environment, in which case such an atmosphere is then preferably provided in the container which then has a defined amount Corresponds to carbon dioxide. The gas providing the negative pressure in the container is preferably mainly carbon dioxide.
So wird der Behälter vor dem Einleiten des Füllprodukts vorzugsweise auf einen Unterdruck Plow mit einem Absolutdruck von 0,5 bis 0,05 bar, bevorzugt 0,3 bis 0,1 bar, besonders bevorzugt von etwa 0,1 bar evakuiert. Vorzugsweise liegt der Überdruck Phigh oberhalb des Atmosphärendrucks, etwa bei einem Absolutdruck von 1,1 bar bis 6 bar. Auf diese Weise ist der Behälter so evakuiert, dass bei der Befüllung mit dem Füllprodukt im Wesentlichen kein Gas durch das Füllprodukt verdrängt wird und entsprechend auch kein Gas aus dem Innenraum des Behälters ausströmen muss. Vielmehr kann der gesamte Mündungsquerschnitt des Behälters zum Einleiten des Füllprodukts verwendet werden. Mit anderen Worten, es tritt beim Befüllen nur ein in den Behälter hinein gerichteter Füllproduktstrom, jedoch kein entgegengesetzter Fluidstrom, auf, wodurch der Befüllung weiter beschleunigt werden kann.Thus, before the filling product is introduced, the container is preferably evacuated to a negative pressure P low with an absolute pressure of 0.5 to 0.05 bar, preferably 0.3 to 0.1 bar, particularly preferably about 0.1 bar. The overpressure P high is preferably above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 bar to 6 bar. In this way, the container is evacuated in such a way that when it is filled with the filling product, essentially no gas is displaced by the filling product and, accordingly, no gas has to flow out of the interior of the container. Rather, the entire mouth cross-section of the container can be used to introduce the filling product. In other words, during filling there is only one flow of filling product directed into the container, but not an opposing fluid flow, whereby the filling can be accelerated further.
Der Unterdruck im Behälter, der vorzugsweise im Wesentlichen durch gasförmiges Kohlenstoffdioxid aufgebaut wird, kann aber auch über Atmosphärendruck liegen, beispielsweise bei einem Absolutdruck von 1,1 bis 2 bar. Der Überdruck liegt dann über dem jeweiligen Unterdruck und besonders bevorzugt um 1 bis 5 bar über dem jeweiligen Unterdruck, also beispielsweise bei einem Absolutdruck von 2,2 bis 7 bar. Beim schlagartigen Einfüllen den auf dem Überdruck liegenden Füllprodukts in den auf dem Unterdruck liegenden Behälter kommt es zu einem umfangreichen spontanen Binden des Kohlendioxids in dem Füllprodukt, so dass ein aus dem Behälter heraus gerichteter Gasstrom nicht auftritt, sondern das Gas im Füllprodukt absorbiert wird.The negative pressure in the container, which is preferably built up essentially by gaseous carbon dioxide, can, however, also be above atmospheric pressure, for example at an absolute pressure of 1.1 to 2 bar. The overpressure is then above the respective negative pressure and particularly preferably 1 to 5 bar above the respective negative pressure, that is to say, for example, at an absolute pressure of 2.2 to 7 bar. When the filling product lying at the overpressure is suddenly filled into the container lying at the negative pressure, the carbon dioxide in the filling product is extensively spontaneously bound, so that a gas flow directed out of the container does not occur, but the gas is absorbed in the filling product.
Nachstehend wird ein CIP-Behandlungsbetrieb, insbesondere die Validierung eines solchen, im Detail mit Bezug auf die
Die Füllvorrichtung 1 dient dem Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt in einer Füllproduktabfüllanlage, vorzugsweise Getränkeabfüllanlage. Die Füllvorrichtung 1 ist vorzugsweise in Rundläuferbauweise ausgebildet und weist ein drehbares Rundläuferkarussell auf, das in üblicher Weise mit mehreren Füllstationen ausgestattet ist, die jeweils einen Füller/Verschließer beispielsweise gemäß der Ausführungsform der
Die Füllorgane 20 sind jeweils über die Füllproduktleitung 22 mit einem Produktkessel 40, der im regulären Betrieb als Füllproduktreservoir und im Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetrieb, hierin gemeinsam auch als "Behandlungsbetrieb" bezeichnet, als Reservoir für Behandlungsmedium etwa in Form eines Reinigungs- und/oder Sterilisationsmediums fungiert. Als Behandlungsmedium kommen beispielsweise Wasser, Laugen, Säuren (wie beispielsweise Natronlauge, Salpetersäure, Peressigsäure usw.), Desinfektionsmittel, Alkohole oder dergleichen in Betracht.The filling
Am Produktkessel 40 ist eine Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 installiert, die zur Ermittlung des Drucks im Produktkessel 40 eingerichtet ist. Die Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 umfasst im einfachsten Fall einen Drucksensor, sie kann jedoch auch eine andere Einrichtung sein, die zur direkten oder indirekten Bestimmung des Drucks im Produktkessel 40 in der Lage ist, beispielsweise durch Auswertung anderer physikalischer Größen, wie es in Bezug auf den nachstehend beschriebenen Behandlungskammerdruck dargelegt ist.A boiler
An der Behandlungskammer 10 ist eine Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 installiert, die zur Ermittlung des Drucks in der Behandlungskammer 10 eingerichtet ist. Die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 41 umfasst im einfachsten Fall einen Drucksensor, sie kann jedoch auch eine andere Einrichtung sein, die zur direkten oder indirekten Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer 10 in der Lage ist.A chamber
So kann die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 dazu eingerichtet und ausgebildet sein, durch Ermittlung der Stellgröße eines Antriebs 32 des Verschließorgans 30 den in der Behandlungskammer 10 vorliegenden Druck zu bestimmen, da das Verschließorgan 30 die Behandlungskammer 10 zusätzlich zu einer etwaigen CIP-Kappe 42, die behälterseitig zum Verschließen der Behandlungskammer 10 bzw. einer Rückleitung 43 eingerichtet ist, von oben abdichtet und während der Behandlung zwischen einer Abdicht- und Verschließposition hin- und her-verfahrbar ist, wie es oben in Bezug auf den Prozess des Verschließens eines Behälters dargelegt ist. Diese zunächst den regulären Betrieb betreffende Funktionalität kann nun synergetisch zur Ermittlung des Drucks in der Behandlungskammer 10 genutzt werden.Thus, the chamber
Dabei wird das Verschließorgan 30 quasi als Kolben angesehen, auf den der in der Behandlungskammer 10 vorliegende Druck wirkt. Damit ist die Stellgröße proportional zu einer Haltekraft des Antriebs 32 zum Halten des Verschließorgans 30 in einer vorgegebenen Position. Hierzu wird der Antrieb 32 des Verschließorgans 30 so angesteuert, dass das Verschließorgan 30 in einer vorgegebenen Position gehalten wird. Eine Druckänderung in der Behandlungskammer 10 wirkt direkt auf eine Stirnfläche des Verschließorgans 30. Mithin ergibt sich basierend auf der Druckänderung im Inneren der Behandlungskammer 10 eine daraus resultierende Kraft auf das Verschließorgan 30. Um eine Positionsänderung des Verschließorgans 30 zu verhindern, muss eine entsprechende Haltekraft durch den Antrieb 32 bereitgestellt werden.In this case, the closing
Wenn der Antrieb 32 durch einen elektrischen Linearmotor realisiert ist, entspricht der Stellgröße folglich eine dem Antrieb 32 zugeführte Stromstärke und/oder Spannung. Die zum Einhalten der vorgegebenen Position erforderliche Änderung der Stromstärke ist proportional zu einer Druckänderung in der abgedichteten Behandlungskammer 10.If the
Zur Bestimmung des Drucks in der Behandlungskammer 10 kann die ermittelte Stellgröße beispielsweise mit Werten einer Nachschlagetabelle verglichen werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Druck aus dem Ergebnis einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit der ermittelten Stellgröße ermittelt werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch ein anderer Algorithmus oder künstliche Intelligenz zum Ermitteln des Drucks in der Behandlungskammer 10 angewendet werden.To determine the pressure in the
Auf diese Weise kann die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 den Druck in der Behandlungskammer 10 auch ohne Drucksensor ermitteln. In anderen Worten, das verfahrbare Füllorgan 30, dessen Antrieb 32 sowie eine etwaige elektronische Steuereinrichtung übernehmen die Funktion eines Drucksensors.In this way, the chamber
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Druck in der Behandlungskammer 10 alternativ oder zusätzlich auch durch einen Drucksensor in der Behandlungskammer 10, im Mündungsbereich des Füllorgans 20 oder an einer anderen geeigneten Stelle gemessen werden kann.It should be pointed out, however, that the pressure in the
Die Kammerdruckbestimmungseinrichtung 11 und die Kesseldruckbestimmungseinrichtung 41 sowie etwaige weitere Sensoren oder elektronische Einrichtungen, wie etwa der Antrieb 32 oder ein damit verbundenes Strommessgerät, sind kommunikativ mit einer Auswerteeinrichtung 44, die eine elektronische Einrichtung zur Überwachung und/oder Steuerung des Behandlungsprozesses ist, verbunden. Die Datenübertragung kann kabellos oder kabelgebunden erfolgen.The chamber
Im Behandlungsbetrieb, d.h. Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetrieb, läuft das Behandlungsmedium vom Produktkessel 40 über die Füllproduktleitung 22 zum Füllorgan 20. Im Fall des Füller/Verschließers gemäß der Ausführungsform der
Zur Überwachung bzw. Validierung der Behandlung werden Drücke an unterschiedlichen Stellen in der Füllvorrichtung 1 ermittelt und ausgewertet. Besonders bevorzugt werden hierbei die Drücke im Produktkessel 40 und in der Behandlungskammer 10 herangezogen, die wie vorstehend dargelegt gemessen oder anderweitig ermittelt werden können.To monitor or validate the treatment, pressures are determined and evaluated at different points in the
Zur Verifizierung der Behandlung kann der Druck im Produktkessel 40 mit dem Druck in der Behandlungskammer 10 verglichen werden. Je nach Öffnungszustand der am Füllorgan 20 und/oder der Behandlungskammer 10 befindlichen Zu- und Ablaufwege können so verschiedene Druckzustände aufgenommen und ausgewertet werden. Im Fall einer Rundläufermaschine können diese Druckzustände winkelabhängig aufgenommen und ausgewertet werden, indem sich das Rundläuferkarussell während der Behandlung dreht und widerkehrend alle oder einige zu- und abführende Ventile geschaltet werden.To verify the treatment, the pressure in the
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zu behandelnden Anlagenabschnitte der Füllvorrichtung 1 mit Behandlungsmedium befüllt und durchspült, so dass das Behandlungsmedium in einem Behandlungskreislauf läuft bzw. strömt. Insbesondere wird ein Volumenstrom des Behandlungsmediums über die Produktleitungen 22, den Produktkessel 40, die Füllorgane 20, etwaige Gasleitungen 23 und Gasventile 24 sowie die Rückleitung 43 bereitgestellt. Jene Mittel, die das Behandlungsmedium bereitstellen und in der Füllvorrichtung 1 in Umlauf bringen, etwa ein Reservoir für Behandlungsmedium, Leitungen, Pumpe(n), Ventile und dergleichen, bilden zusammen eine Behandlungsvorrichtung.According to a preferred exemplary embodiment, the system sections of the
Davon ausgehend kann eine Behandlungssequenz für jede Füllstation mittels eines oder mehrerer der folgenden Szenarien durchgeführt werden:
- 1.
Das Füllventil 23 desFüllorgans 20 ist geöffnet;das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht; der Rückweg für das Behandlungsmedium über dieBehandlungskammer 10 ist offen (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 nicht. Dieser Zustand, dargestellt in derFigur 2A , sei als "Grundzustand" bezeichnet. In diesem Fall liegt normalerweise nur ein geringer Druckabfall zwischen demDruck im Produktkessel 40 und dem Druck inder Behandlungskammer 10 vor. Der Druckabfall wirdvon der Auswerteeinrichtung 44 anhand dervon der Kesseldruckermittlungseinrichtung 41 und der Kammerdruckermittlungseinrichtung 11 ermittelten Drücke bestimmt. - 2.
Das Füllventil 23 desFüllorgans 20 ist geöffnet;das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht; der Rückweg für das Behandlungsmedium über dieBehandlungskammer 10 ist geschlossen oder nur teilweise geöffnet (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 vollständig oder teilweise (beispielsweise indem die CIP-Kappe 42 eine kleine Öffnung aufweist). Dieser Zustand, gezeigt in derFigur 2B , sei als "Kappenvorschubzustand" bezeichnet. In diesem Fall ist der Druckabfall zwischen demDruck im Produktkessel 40 und dem Druck inder Behandlungskammer 10 größer als im Grundzustand. - 3.
Das Füllventil 23 desFüllorgans 20 ist geschlossen unddas Füllorgan 20 ist zurückgezogen;das Verschließorgan 30 fährt indie Behandlungskammer 10, wodurch der Druck inder Behandlungskammer 10 steigt. Dieser Zustand, gezeigt in derFigur 2C , sei als "Verschließervorschubzustand" bezeichnet. Bei vollständig geöffneter Rückleitung 43 (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 nicht, baut sich der Druck inder Behandlungskammer 10 schnell ab. Bei vollständig oder teilweise geschlossener Rückleitung 43 (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 vollständig oder teilweise, baut sich der Druck inder Behandlungskammer 10 langsam ab. Die Bezeichnungen "schnell" und "langsam" sind hier relativ zueinander zu verstehen. - 4.
Das Füllventil 23 ist geschlossen unddas Füllorgan 20 fährt indie Behandlungskammer 10, wodurch der Druck inder Behandlungskammer 10 steigt;das Verschließorgan 30 ist in die Abdichtposition gebracht. Dieser Zustand, gezeigt in derFigur 2D , sei als "Füllervorschubzustand" bezeichnet. Bei vollständig geöffneter Rückleitung 43 (=großer Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 nicht, baut sich der Druck inder Behandlungskammer 10 schnell ab. Bei vollständig oder teilweise geschlossener Rückleitung 43 (=kleiner Querschnitt), d.h. die CIP-Kappe 42 verschließt dieBehandlungskammer 10 bzw. dieRückleitung 43 vollständig oder teilweise, baut sich der Druck inder Behandlungskammer 10 langsam ab. Die Bezeichnungen "schneller" und "langsamer" sind hier relativ zueinander zu verstehen.
- 1. The filling
valve 23 of the fillingelement 20 is open; theclosure member 30 is brought into the sealing position; the return path for the treatment medium via thetreatment chamber 10 is open (= large cross section), ie theCIP cap 42 does not close thetreatment chamber 10 or thereturn line 43. This state, shown in theFigure 2A , is referred to as the "basic state". In this case there is normally only a slight pressure drop between the pressure in theproduct vessel 40 and the pressure in thetreatment chamber 10. The pressure drop is determined by theevaluation device 44 on the basis of the pressures determined by the boilerpressure determination device 41 and the chamberpressure determination device 11. - 2. The filling
valve 23 of the fillingelement 20 is open; theclosure member 30 is brought into the sealing position; the return path for the treatment medium via thetreatment chamber 10 is closed or only partially open (= small cross section), that is, theCIP cap 42 completely or partially closes thetreatment chamber 10 or the return line 43 (for example by theCIP cap 42 having a small opening having). This state, shown in theFigure 2B , let as "cap feed state" designated. In this case, the pressure drop between the pressure in theproduct vessel 40 and the pressure in thetreatment chamber 10 is greater than in the basic state. - 3. The filling
valve 23 of the fillingelement 20 is closed and the fillingelement 20 is withdrawn; theclosure member 30 moves into thetreatment chamber 10, whereby the pressure in thetreatment chamber 10 increases. This state, shown in theFigure 2C , is referred to as the "capper advance state". When thereturn line 43 is completely open (= large cross section), ie theCIP cap 42 does not close thetreatment chamber 10 or thereturn line 43, the pressure in thetreatment chamber 10 is rapidly reduced. When thereturn line 43 is completely or partially closed (= small cross section), ie theCIP cap 42 closes thetreatment chamber 10 or thereturn line 43 completely or partially, the pressure in thetreatment chamber 10 slowly decreases. The terms "fast" and "slow" are to be understood here relative to one another. - 4. The filling
valve 23 is closed and the fillingelement 20 moves into thetreatment chamber 10, whereby the pressure in thetreatment chamber 10 rises; theclosure member 30 is brought into the sealing position. This state, shown in theFigure 2D , shall be referred to as "filler advance state". When thereturn line 43 is completely open (= large cross section), ie theCIP cap 42 does not close thetreatment chamber 10 or thereturn line 43, the pressure in thetreatment chamber 10 is rapidly reduced. When thereturn line 43 is completely or partially closed (= small cross section), ie theCIP cap 42 closes thetreatment chamber 10 or thereturn line 43 completely or partially, the pressure in thetreatment chamber 10 slowly decreases. The terms "faster" and "slower" are to be understood here relative to one another.
Einige oder alle der Zustände, die vorstehend unter den Punkten 1 bis 4 dargelegt sind, können angefahren werden, wodurch ein bestimmtes Druckverhalten im Vergleich zwischen dem Produktkesseldruck und dem Behandlungskammerdruck (oder äquivalent: Auswertung über die Änderung der Stromaufnahme des Verschließorgans 30) von der Auswerteeinrichtung 44 erfasst und ausgewertet werden kann.Some or all of the states that are set out above under
Im Fall einer Rundläufermaschine kann die Druckermittlung und Auswertung jeweils zum Zeitpunkt der Druckänderung über die verschiedenen Winkel des Karussells erfolgen.In the case of a rotary machine, the pressure determination and evaluation can take place at the time of the pressure change over the various angles of the carousel.
Die Druckänderungen können als Maß zur Verifizierung des Behandlungserfolgs herangezogen werden. Dabei ergeben sich insbesondere folgende Fehlerszenarien:
- i) Bei einem zu hohen Druckabfall zwischen
dem Produktkessel 40 und der Behandlungskammer 10 bei geöffnetem Füllventil 23 kann auf einen zu geringen oder keinen Durchfluss und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden. Diese Beobachtung wiederum kann zur Früherkennung eines möglichen späteren Ausfalls genutzt werden. - ii) Bei einem zu hohen Druckaufbau in der
Behandlungskammer 10 bei geschlossenem Zulauf überdas Füllventil 23 und beim Verfahren des Verschließorgans 30 in die Behandlungskammer 10 (analog beim Einfahren einer anderen Komponente in die Behandlungskammer 10) kann auf einen unzureichenden Durchfluss durch Verblockung der Rückleitung 43 und somit auf eine unzureichende Behandlungswirkung rückgeschlossen werden.
- i) If the pressure drop between the
product vessel 40 and thetreatment chamber 10 is too high when the fillingvalve 23 is open, conclusions can be drawn that there is too little or no flow and thus an inadequate treatment effect. This observation, in turn, can be used for the early detection of a possible later failure. - ii) If the pressure build-up in the
treatment chamber 10 is too high with the inlet closed via the fillingvalve 23 and when theclosure member 30 is moved into the treatment chamber 10 (analogously when another component is moved into the treatment chamber 10), there may be insufficient flow due to the blocking of thereturn line 43 and thus conclusions can be drawn about an inadequate treatment effect.
Zur Bestimmung einer Referenz, eines Schwellwerts, einer Kennlinie oder dergleichen zum Vergleich mit den ermittelten Druckzuständen während der Behandlung können zuvor aufgenommene Druck-/Stromwerte bei funktionierendem System (beispielsweise in Abhängig vom Öffnungsquerschnitt und unterschiedlich für Vakuum- und CO2-Wege) von der Auswerteeinrichtung 44 herangezogen werden.To determine a reference, a threshold value, a characteristic curve or the like for comparison with the determined pressure states during the treatment, previously recorded pressure / current values with a functioning system (for example, depending on the opening cross-section and different for vacuum and CO 2 paths) can be used by the
Durch die Auswertung von Druckzuständen in der Füllvorrichtung 1 während des Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebs kann der Behandlungserfolg auch ohne die Anwendung von Durchflussmessern verifiziert werden. Dies ist auf maschinenbaulich besonders effiziente Weise möglich, wenn hierfür die Drücke im Produktkessel 40 und in den Behandlungskammern 10 der Füllstationen herangezogen werden. Es sind keine zusätzlichen Messmittel notwendig. Die Druckbestimmung kann direkt über Drucksensoren bzw. Druckaufnehmer oder indirekt durch synergetische Nutzung des Equipments der Füllvorrichtung 1, beispielsweise durch Auswertung der Stromaufnahme des Antriebs 32 des Verschließorgans 30, erfolgen.By evaluating pressure states in the
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.As far as applicable, all of the individual features shown in the exemplary embodiments can be combined with one another and / or exchanged without departing from the scope of the invention.
- 11
- Vorrichtung zum Befüllen eines Behälters mit einem FüllproduktDevice for filling a container with a filling product
- 1010
- BehandlungskammerTreatment chamber
- 1111
- KammerdruckbestimmungseinrichtungChamber pressure determination device
- 2020th
- FüllorganFilling organ
- 2121
- FüllorgangehäuseFilling organ housing
- 2222nd
- FüllproduktleitungFilling product line
- 22a22a
- DosierraumDosing room
- 2323
- FüllventilFilling valve
- 2424
- GasleitungGas pipe
- 2525th
- GasventilGas valve
- 2626th
- MündungsabschnittMouth section
- 2727
- DosageventilDosing valve
- 2828
- DosageventilDosing valve
- 2929
- BehandlungskammergasleitungTreatment chamber gas line
- 3030th
- VerschließorganClosing element
- 3131
- VerschließerkopfCapping head
- 3232
- Antriebdrive
- 4040
- ProduktkesselProduct boiler
- 4141
- KesseldruckbestimmungseinrichtungBoiler pressure determination device
- 4242
- CIP-KappeCIP cap
- 4343
- RückleitungReturn line
- 4444
- AuswerteeinrichtungEvaluation device
- VV.
- VerschlussClasp
Claims (15)
zur Ermittlung, ob eine ausreichende Behandlung der Vorrichtung (1) vorliegt, keine Volumenströme ermittelt und herangezogen werden, wobei die Vorrichtung (1) vorzugsweise keine Durchflussmessgeräte aufweist.Method according to one of claims 7 to 14, characterized in that the treatment medium comprises water and / or alkali, preferably sodium hydroxide solution, and / or acid, preferably nitric acid and / or peracetic acid, and / or a disinfectant, preferably alcohol, and / or
to determine whether the device (1) has been adequately treated, no volume flows are determined and used, the device (1) preferably not having any flow measuring devices.
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