EP2729368A1 - Verfahren sowie linearanlage zum füllen von behältern mit einem füllgut - Google Patents

Verfahren sowie linearanlage zum füllen von behältern mit einem füllgut

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Publication number
EP2729368A1
EP2729368A1 EP12725329.2A EP12725329A EP2729368A1 EP 2729368 A1 EP2729368 A1 EP 2729368A1 EP 12725329 A EP12725329 A EP 12725329A EP 2729368 A1 EP2729368 A1 EP 2729368A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
containers
nitrogen
movement
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12725329.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Niehr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KHS GmbH filed Critical KHS GmbH
Publication of EP2729368A1 publication Critical patent/EP2729368A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/02—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas
    • B65B31/025—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas specially adapted for rigid or semi-rigid containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B7/00—Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
    • B65B7/2807—Feeding closures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/006—Adding fluids for preventing deformation of filled and closed containers or wrappers
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    • B65B31/04—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied
    • B65B31/041—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied the nozzles acting from above on containers or wrappers open at their top
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
    • B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/22—Details
    • B67C3/222—Head-space air removing devices, e.g. by inducing foam

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a linear system according to the preamble of claim 7.
  • the metered introduction of liquid nitrogen into the headspace of filled containers is known in particular in the beverage industry, on the one hand by the evaporation or outgassing of nitrogen from the headspace existing air and thus existing oxygen to displace (oxygen reduction), on the other hand, an internal pressure in the closed container to produce, so thereby also for thin-walled containers, ie For containers with low weight, achieved sufficient stability and thus the use of such containers is possible.
  • the oxygen reduction in the headspace of the containers in particular in the case of oxygen-sensitive products or products, substantially improves their durability and quality, e.g. the vitamin C degradation is reduced with appropriate drinks.
  • the object of the invention is to provide a method by which a filling and closing of containers under pressure at least the headspace of the filled containers with nitrogen, preferably with liquid nitrogen, with optimal oxygen reduction and yet sufficient internal container pressure, preferably overpressure in each filled container possible is.
  • a method according to claim 1 is formed.
  • a linear system for carrying out the method is the subject of claim 7.
  • the loading of the container or of the contents of the container not occupied headspace of the container with the liquid nitrogen during a movement phase of the clocked movement of the container takes place, preferably in the application or placement of the respective container closure immediately preceding movement phase of the clocked movement ,
  • This ensures, inter alia, that sufficient time remains for vaporization or outgassing of the nitrogen and thus sufficient time to displace air and oxygen from the headspace of the container, but at the same time after the final closure of the respective container this has a sufficient, generated by nitrogen internal pressure ,
  • a "loose" first application of the container closure ie an application of the container closure in such a way that this is indeed sufficiently secured to the respective container, between container closure and container but passages remain, through which nitrogen and air displaced therefrom, and in particular oxygen, can flow to the outside, only after expiration of a further time interval, which is approximately the duration of a movement step of the clocked movement with which the containers are moved by the linear system or integral multiples thereof, the final tight closure of the container takes place with the respective container closure.
  • the closures are preferably cap-like closures, for example those which are fastened by deformation and / or screwing onto the containers or onto the container areas having the container mouth.
  • Headspace means the container in the sense of that part of the container interior below the container opening, which is not occupied by the contents after being filled in.
  • the term "essentially” in the sense of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.
  • FIG. 1 shows, in a very simplified schematic representation and in plan view, a linear installation for filling and closing containers in the form of bottles under sterile conditions with oxygen reduction and with an internal container pressure (for example overpressure) in the closed container;
  • Closing device having section of the system of the figure
  • Nitrogen dosing device with dosing valve and nozzle opening Nitrogen dosing device with dosing valve and nozzle opening
  • the linear installation serves for filling and sterile closing of containers 2 in the form of bottles.
  • the container 2 to be filled and sealed are fed to the system 1 via a container inlet 3 according to the arrow A and then moved in a multi-lane container stream or on several trajectories 4.1 with a conveyor 4 through different sections of the system 1, in the illustrated Embodiment by a section 5 for pretreating the containers 2, by a section 6 for filling the containers 2 and by a section 7 for closing the containers 2 under sterile conditions.
  • the containers 2 are, for example, with their bottom on the feed dog 4 and are secured in the region of its container mouth by synchronously with moving support elements 4.2 against falling or the feed dog 4 is formed for a suspended transport of the container 2.
  • the thus filled and sealed container 2 are discharged via a container outlet 8 according to the arrow C.
  • the movement of the container 2 through the sections 5, 6 and 7 in the transport direction B is clocked, ie in a stepwise transport movement, in the stoppage phases and movement phases alternately follow each other. It is understood that the necessary for the respective treatment of the container 2 facilities are provided on each trajectory 4.1.
  • the upright containers 2, which are oriented with their container axes in the vertical direction, are moved through the sections 5-7 so that at least the respective container opening or container mouth 2.1 is received in a sterile room 9 (FIG.
  • FIG. 2 shows section 7 of one of the trajectories 4.1 in the region of a closing device. Shown are the container 2 with its arranged in the sterile or aseptic chamber 9 container mouths 2.1 and a closure transfer station 10 and a following in the direction of transport B closing station 11, of the closure transfer station 10 in the transport direction B by a clock or movement step of the clocked transport movement or by an integer Multiple of such a movement step is spaced.
  • the cap-like container closures 12 serving for closing the containers 2 and the container mouths 2.2 are in sterile form, for example after sterilization with a suitable sterilization medium, for example with H 2 O 2 and after drying via a sliding guide 13 of a closure provision position of the closure transfer station 10 arranged in the sterile space 9 supplied and from there with a closure transfer element in the standstill phase of the clocked transport movement placed on each container mouth 2.1.
  • the container in question 2 is then under the closing station 11, at which the container closure 12 in the stoppage phase of the clocked transport movement is finally fixed to the mouth of the container 2 having mouth region of the respective container 2, for example by pressing and / or pressing and / or forming and / or screwing on and / or welding and / or sealing, etc.
  • a nozzle opening 14 for the metered discharge of liquid nitrogen (N 2) into the head space of the filled container 2 is provided in the sterile space.
  • the nozzle head 16 and the nozzle opening 14 are arranged so that the axis DA of the nozzle opening 14 in a vertical or substantially vertical plane with the Transport direction B an acute angle a, ie an angle a less than 45 ° includes, which opens against the transport direction B (Fig. 3).
  • the nozzle opening 14, which is arranged above the movement path of the container mouths 2.1, is located at a level below the level of the closure provision position 14 and is generally oriented so that with its container mouth 2.1 below the nozzle 14 moved past container 2 and in particular their headspace with the metered from the nozzle opening 14 liquid nitrogen are applied metered.
  • the nozzle opening 14 is formed as a metering valve, using a plunger-like valve body 16, which extends with its tapered end into the open end of the channel 15 formed in the dosing 15 and thereby forms the annular nozzle opening 14.
  • a plunger-like valve body 16 which extends with its tapered end into the open end of the channel 15 formed in the dosing 15 and thereby forms the annular nozzle opening 14.
  • the described design and arrangement of the dosing head 16 and the nozzle opening 14 not only ensures that the headspace of the container 2 moved past the nozzle opening 14 is reliably charged with the liquid nitrogen, but in particular also ensures that expansion or vaporization is achieved or outgassing of the liquid nitrogen in the respective headspace and thus for the displacement of oxygen in particular from the respective headspace remains sufficient time, yet applying the container closures 12 so timely that after closing the respective container 2 is still a sufficiently high nitrogen internal pressure in closed container 2 is present. After putting the respective container closure 12 onto a container, this container closure 2 is temporarily fixed in position there, but only so loosely that any further evaporation of liquid nitrogen displaces any oxygen present together with a certain nitrogen content from the head space of the container.
  • the time available for this corresponds to the distance between the closure transfer station 10 and the closing station 1 1, ie the duration of a movement phase of the clocked transport movement or a multiple thereof. Since the nozzle opening 14 is in the above-described manner at a level below the level of the shutter-providing position 10.1 of the closure transfer station 10 and the nozzle head 15 is directed in the manner described above in the container transport direction B obliquely downward toward the trajectory of the container mouths 2.1, is with the discharged from the nozzle opening 14 nitrogen or with the resulting and partially rising nitrogen mist also resting after closing on the container mouth 2.1 inside of waiting in the sliding guide 13 or in the closure transfer station 10.1 of the closing station 1 1 traveled closure 12 gaseous Nitrogen trapped or displaced oxygen.
  • the gas volume on the inside of the respective closure 12, which is located in the closure transfer element of the closure transfer station 10, depleted of oxygen before or during this is placed on a container 2.
  • the quality of the oxygen-free or oxygen-poor filling and closing of the container 2 is substantially improved.
  • the nozzle head 16 is further formed and arranged or inclined so that its channel 16.1 and the inner surface of this channel in all areas also has an inclination relative to the horizontal.
  • the channel 16 can thus be completely emptied, in particular at the nozzle opening 14 which is open completely or over a large area, for example at the end of a production phase or during a cleaning and sterilization phase in which not only the Nozzle head 16, but also all other components of Appendix 1 are treated with a suitable cleaning and / or sterilization medium.
  • At least the final filling of the containers 2 with a filling station 18 takes place a few bars, usually two to four bars, prior to placing the caps 2 on the filled containers 2, i. in the stoppage phase of the clocked movement, before the containers are moved in the next movement phase of this movement to the closure transfer station 10 and are acted upon in this movement phase before the next standstill phase with the exiting the nozzle opening 14 nitrogen.
  • the closure transfer station 10 the capping station 11, the filling station 18 and also the nitrogen metering units 15 are provided in the sterile chamber 9, which interact directly with the containers, while the remaining parts or elements of such stations outside the sterile room 9, are preferably arranged above this space, in particular also means for providing the liquid nitrogen discharged to the nozzle opening 14.
  • the cleaning and / or sterilization media used which are, for example, vapor and / or gaseous and / or liquid media, for example H202 in aqueous solution with high concentration and as an aerosol or vapor, among other things, passed through the channels 16.1 of the nozzle heads 16, wherein the emerging at the respective nozzle opening 14 cleaning and / or sterilization medium is discharged via a directly arranged on the respective nozzle opening 14 pipe section 19.
  • the respective cleaning and / or sterilization medium is also supplied to the sterile room 9 at suitable areas for cleaning and / or sterilizing this room and the functional elements arranged there, and from the room 9, for example at areas between the trajectories 4.1 of the container. 2 derived again.
  • the functional elements serving for the introduction and discharge of the cleaning and / or sterilization media, in particular also pipe pieces 19, are, insofar as they interfere with the normal filling and closing profile, designed such that they can be used for this filling and closing operation from the plant 1 or at least from the movement space of the container 2 are movable or pivotable.
  • a special feature of Appendix 1 is, inter alia, in a metered treatment of the filled container 2 with liquid nitrogen in a linear system 1 or linear machine for cooling and closing the container 2 under aseptic conditions, with a relatively long Ausgasphase for nitrogen for oxygen reduction while still safe nitrogen Pressure build-up in the containers is achieved within close tolerances.

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Abstract

Verfahren zum Füllen von Behältern mit einem Füllgut und zum anschließenden Verschließen der gefüllten Behälter mit Behälterverschlüssen, wobei die Behälter mit einem Linear-Transporteur in einer Behältertransportrichtung getaktet an eine Verschließeinrichtung bewegt, dort in wenigstens einer Stillstandsphase der getakteten Bewegung mit einem Behälterverschluss verschlossen und in einer anschließenden Bewegungsphase der getakteten Bewegung weiterbewegt werden. In einer dem Aufsetzen des Behälterverschlusses vorausgehenden Bewegungsphase wird der Kopfräum der Behälter dosiert mit Stickstoff, vorzugsweise mit flüssigem Stickstoff, beaufschlagt.

Description

Verfahren sowie Linearanlage zum Füllen von Behältern mit einem Füllgut
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Linearanlage gemäß Oberbegriff Patentanspruch 7.
Das dosierte Einbringen von flüssigem Stickstoff in den Kopfraum von gefüllten Behältern ist insbesondere auch in der Getränkeindustrie bekannt, um einerseits durch das Verdampfen oder Ausgasen des Stickstoffs aus dem Kopfraum vorhandene Luft und damit vorhandenen Sauerstoff zu verdrängen (Sauerstoffreduzierung), andererseits aber einen Innendruck in dem verschlossenen Behälter zu erzeugen, sodass hierdurch auch für dünnwandige Behältern, d.h. für Behältern mit geringem Gewicht, eine ausreichende Stabilität erzielt und somit die Verwendung derartiger Behälter ermöglicht wird. Durch die Sauerstoffreduzierung im Kopfraum der Behälter wird insbesondere bei sauerstoffempfindlichen Produkten oder Füllgütern deren Haltbarkeit und Qualität wesentlich verbessert, z.B. der Vitamin-C-Abbau bei entsprechenden Getränken reduziert.
Bekannt ist weiterhin auch das sterile Füllen und Verschließen von Behältern, insbesondere auch das Sterilisieren der beim Verschließen verwendeten Verschlüsse durch Beaufschlagung mit einem geeigneten Sterilisationsmedium, beispielsweise mit wässrigem Wasserstoffperoxyd (H2O2) hoher Konzentration und mit anschließendem Trocknen unmittelbar vor der Verwendung des jeweiligen Behälterverschlusses (EP 1 741 666 A2, EP 0 993418 B1 , EP 1 175 343 B1). Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein Füllen und Verschließen von Behältern unter Beaufschlagung zumindest des Kopfraumes der gefüllten Behälter mit Stickstoff, vorzugsweise mit flüssigem Stickstoff, bei optimaler Sauerstoffreduzierung und mit dennoch ausreichendem Behälterinnendruck, vorzugsweise Überdruck im jeweils gefüllten Behälter möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Linearanlage zum Durchführen des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruches 7. Bei der Erfindung erfolgt die Beaufschlagung der Behälter bzw. des von dem Füllgut nicht eingenommenen Kopfraumes der Behälter mit dem flüssigen Stickstoff während einer Bewegungsphase der getakteten Bewegung der Behälter, und zwar vorzugsweise in der dem Aufbringen oder Aufsetzen des jeweiligen Behälterverschlusses unmittelbar vorausgehenden Bewegungsphase der getakteten Bewegung. Hierdurch wird u.a. erreicht, dass genügend Zeit für ein Verdampfen oder Ausgasen des Stickstoffs und damit genügend Zeit zum Verdrängen von Luft und Sauerstoff aus dem Kopfraum der Behälter verbleibt, gleichzeitig aber nach dem endgültigen Verschließen des jeweiligen Behälters dieser einen ausreichenden, vom Stickstoff erzeugten Innendruck aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist problemlos eine Sauerstoffreduzierung möglich, sodass weit wenigster als 1 % des ursprünglichen Sauerstoffs im jeweiligen Kopf räum verbleibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach der Beaufschlagung des jeweiligen Behälters mit flüssigem Stickstoff zunächst nur ein „loses" Aufbringen des Behälterverschlusses, d.h. ein Aufbringen des Behälterverschlusses in der Weise, dass dieser zwar ausreichend am jeweiligen Behälter gesichert ist, zwischen Behälterverschluss und Behälter aber Durchlässe verbleiben, durch die weiterhin Stickstoff und von diesem verdrängte Luft und insbesondere Sauerstoff nach außen strömen können. Erst nach Ablauf eines weiteren Zeitintervalls, welches etwa der Dauer eines Bewegungsschrittes der getakteten Bewegung, mit der die Behälter durch die Linearanlage bewegt werden, oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon entspricht, erfolgt das endgültige dichte Verschließen der Behälter mit dem jeweiligen Behälterverschluss.
Die Verschlüsse sind bevorzugt kappenartige Verschlüsse, beispielsweise solche, die durch Verformen und/oder Aufschrauben auf die Behälter bzw. auf die die Behältermündung aufweisenden Behälterbereiche befestigt werden. „Kopfraum" der Behälter ist im Sinne derjenige Teil des Behälterinnenraumes unterhalb der Behälteröffnung, der nach dem Füllen nicht von dem Füllgut eingenommen ist. Der Ausdruck„im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Linearanlage zum Füllen und Verschließen von Behältern in Form von Flaschen unter sterilen Bedingungen mit Sauerstoffreduzierung und mit Aufbau eines Behälterinnendrucks (z.B. Überdrucks) im verschlossenen Behälter;
Fig 2 in vereinfachter Teildarstellung und in Seitenansicht den die
Verschließeinrichtung aufweisenden Abschnitt der Anlage der Figur
1 ;
Fig 3 in Teildarstellung und im Schnitt einen der Dosierköpfe
Stickstoffdosiereinrichtung mit Dosierventil und Düsenöffnung;
Fig 4 in Positionen a) und b) jeweils in Teildarstellung einen Behälter mit einem Behälterverschluss, und zwar nach einem ersten, vorläufigen Aufsetzen des Behälterverschlusses (Position a)) und nach dem endgültigen Befestigen des Behälterverschlusses (Position b)).
Die in der Figur 1 allgemein mit 1 bezeichnete Linearanlage dient zum Füllen und sterilen Verschließen von Behältern 2 in Form von Flaschen. Die zu füllenden und zu verschließenden Behälter 2 werden der Anlage 1 über einen Behältereinlauf 3 entsprechend dem Pfeil A zugeführt und dann in einem mehrspurigen Behälterstrom bzw. auf mehreren Bewegungsbahnen 4.1 mit einem Transporteur 4 durch verschiedene Abschnitte der Anlage 1 bewegt, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform durch einen Abschnitt 5 zum Vorbehandeln der Behälter 2, durch einen Abschnitt 6 zum Füllen der Behälter 2 und durch einen Abschnitt 7 zum Verschließen der Behälter 2 unter sterilen Bedingungen. Die Behälter 2 stehen beispielsweise mit ihrem Boden auf dem Transporteur 4 auf und sind im Bereich ihrer Behältermündung durch synchron mit bewegte Stützelemente 4.2 gegen Umfallen gesichert sind oder der Transporteur 4 ist für einen hängenden Transport der Behälter 2 ausgebildet.
Die so gefüllten und verschlossenen Behälter 2 werden über einen Behälterauslauf 8 entsprechend dem Pfeil C abgeführt. Die Bewegung der Behälter 2 durch die Abschnitte 5, 6 und 7 in der Transportrichtung B erfolgt getaktet, d.h. in einer schrittweisen Transportbewegung, in der Stillstandsphasen und Bewegungsphasen abwechselnd auf einander folgen. Es versteht sich, dass die für die jeweilige Behandlung der Behälter 2 notwendigen Einrichtungen an jeder Bewegungsbahn 4.1 vorgesehen sind. Weiterhin werden die aufrecht angeordneten, d.h. mit ihren Behälterachsen in vertikaler Richtung orientierten Behälter 2 so durch die Abschnitte 5 - 7 bewegt, dass zumindest die jeweilige Behälteröffnung oder Behältermündung 2.1 in einem sterilen Raum 9 (Figur 2) aufgenommen ist, der wenigstens während des Betriebes der Anlage 1 mit einem sterilen gas- und oder dampfförmigen Medium vorzugsweise mit geringem Überdruck, beispielsweise mit steriler Luft beaufschlagt ist. Die Figur 2 zeigt den Abschnitt 7 einer der Bewegungsbahnen 4.1 im Bereich einer Verschließeinrichtung. Dargestellt sind die Behälter 2 mit ihren im sterilen oder aseptischen Raum 9 angeordneten Behältermündungen 2.1 sowie eine Verschlussübergabestation 10 und eine in Transportrichtung B folgende Verschließstation 11 , die von der Verschlussübergabestation 10 in Transportrichtung B um einen Takt- oder Bewegungsschritt der getakteten Transportbewegung oder um ein ganzzahliges Vielfaches eines solchen Bewegungsschrittes beabstandet ist. Die zum Verschließen der Behälter 2 bzw. der Behältermündungen 2.2 dienenden kappenartigen Behälterverschlüsse 12 werden in steriler Form, beispielsweise nach einem Sterilisieren mit einem geeigneten Sterilisationsmedium, beispielsweise mit H202 und nach dem Trocknen über eine Gleitführung 13 einer im sterilen Raum 9 angeordneten Verschlussbereitstellungsposition der Verschlussübergabestation 10 zugeführt und von dort mit einem Verschlussübergabeelement in der Stillstandsphase der getakteten Transportbewegung auf jeweils eine Behältermündung 2.1 aufgesetzt. Nach einem weiteren Bewegungstakt der getakteten Bewegung befindet sich der betreffende Behälter 2 dann unter der Verschließstation 11 , an der der Behälterverschluss 12 in der Stillstandsphase der getakteten Transportbewegung endgültig an dem die Behältermündung 2 aufweisenden Mündungsbereichs des betreffenden Behälters 2 fixiert wird, beispielsweise durch Anpressen und/oder Aufpressen und/oder Verformen und/oder Aufschrauben und/oder Verschweißen und/oder Versiegeln usw.
Bezogen auf die Transportrichtung B der Verschlussübergabestation 10 vorausgehend ist im sterilen Raum eine Düsenöffnung 14 zum dosierten Ausbringen von flüssigem Stickstoff (N2) in den Kopfraum der gefüllten Behälter 2 vorgesehen. Die Düsenöffnung 14, die Bestandteil eines in den sterilen Raum 9 schräg von oben nach unten hineinreichenden Düsenkopfes 16 einer Stickstoffdosiereinheit 15 ist, ist in diesem sterilen 9 so angeordnet, dass ihr Abstand von der Verschlussübergabestation 10 bzw. von dem Bereich, an dem die Übergabe des jeweiligen Behälterverschlusses 12 an einem Behälter 2 erfolgt, in Transportrichtung B kleiner ist als der Abstand zwischen der Verschlussübergabestation 10 und der Verschließstation 1 1 bzw. kleiner ist als ein Bewegungsschritt der getakteten Transportbewegung der Behälter 2. Weiterhin sind der Düsenkopf 16 und die Düsenöffnung 14 so angeordnet, dass die Achse DA der Düsenöffnung 14 in einer vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Ebene mit der Transportrichtung B einen spitzen Winkel a, d.h. einen Winkel a kleiner als 45° einschließt, der sich entgegen der Transportrichtung B öffnet (Fig. 3). Die Düsenöffnung 14, die oberhalb der Bewegungsbahn der Behältermündungen 2.1 angeordnet ist, befindet sich auf einem Niveau unterhalb des Niveaus der Verschlussbereitstellungsposition 14 und ist generell so orientiert, dass die mit ihrer Behältermündung 2.1 unterhalb der Düse 14 vorbeibewegten Behälter 2 und dabei insbesondere deren Kopfraum mit dem aus der Düsenöffnung 14 austretenden flüssigen Stickstoff dosiert beaufschlagt werden.
Zur dosierten Abgabe des flüssigen Stickstoffs ist die Düsenöffnung 14 als Dosierventil ausgebildet, und zwar unter Verwendung eines stößelartigen Ventilkörpers 16, der mit seinem spitz zulaufenden Ende in das offene Ende des im Dosierkopf 15 ausgebildeten Kanals 16 hineinreicht und dadurch die ringartige Düsenöffnung 14 bildet. Durch axiale Verstellung (Doppelpfeil D) des Ventilkörpers 17 kann die Düsenöffnung mehr oder wenigster geöffnet werden.
Durch die beschriebene Ausbildung und Anordnung des Dosierkopfes 16 und der Düsenöffnung 14 wird nicht nur erreicht, dass der Kopfraum der an der Düsenöffnung 14 vorbeibewegten Behälter 2 zuverlässig mit dem flüssigen Stickstoff beaufschlagt wird, sondern insbesondere wird auch erreicht, dass für das Expandieren bzw. Verdampfen oder Ausgasen des flüssigen Stickstoffes im jeweiligen Kopfraum und damit für das Verdrängen insbesondere von Sauerstoff aus dem jeweiligen Kopfraum genügend Zeit verbleibt, dennoch ein Aufbringen der Behälterverschlüsse 12 so zeitnah erfolgt, dass nach dem Verschließen des jeweiligen Behälters 2 noch ein ausreichend hoher Stickstoff-Innendruck im verschlossenen Behälter 2 vorhanden ist. Nach dem Aufsetzen des jeweiligen Behälterverschlusses 12 auf einen Behälter ist dieser Behälterverschluss 2 dort zwar vorläufig in seiner Lage fixiert, allerdings nur derart lose, dass durch weiteres Verdampfen von flüssigem Stickstoff eventuell vorhandener Sauerstoff gemeinsam mit einem gewissen Stickstoffanteil aus dem Kopfraum des Behälters verdrängt wird. Die hierfür zur Verfügung stehende Zeit entspricht dem Abstand zwischen der Verschlussübergabestation 10 und der Verschließstation 1 1 , d.h. der Dauer einer Bewegungsphase der getakteten Transportbewegung oder einem Vielfachen hiervon. Da sich die Düsenöffnung 14 in der vorbeschriebenen Weise auf einem Niveau unterhalb des Niveaus der Verschlussbereitstellungsposition 10.1 der Verschlussübergabestation 10 befindet und der Düsenkopf 15 in der vorbeschriebenen Weise in der Behältertransportrichtung B schräg nach unten in Richtung auf die Bewegungsbahn der Behältermündungen 2.1 gerichtet ist, wird mit dem aus der Düsenöffnung 14 ausgebrachten Stickstoff bzw. mit dem sich dabei ergebenden und teilweise aufsteigenden Stickstoffnebel auch die nach dem Verschließen auf der Behältermündung 2.1 aufliegende Innenseite der in der Gleitführung 13 wartenden oder des in der Verschlussübergabestation 10.1 der Verschließstation 1 1 bereist befindlichen Verschlusses 12 gasförmiger Stickstoff eingefangen bzw. Sauerstoff verdrängt. Somit ist auch das Gasvolumen auf der Innenseite des jeweiligen Verschlusses 12, welcher sich im Verschlussübergabeelement der Verschlussübergabestation 10 befindet, an Sauerstoff verarmt, bevor bzw. während dieser auf einen Behälter 2 aufgesetzten wird. Hierdurch wird die Qualität des sauerstofffreien bzw. sauerstoffarmen Füllens und Verschließens der Behälter 2 ganz wesentlich verbessert.
Der Düsenkopf 16 ist weiterhin so ausgebildet und angeordnet bzw. geneigt, dass dessen Kanal 16.1 und die Innenfläche dieses Kanals in sämtlichen Bereichen ebenfalls eine Neigung gegenüber der Horizontalen aufweist. Der Kanal 16 kann somit insbesondere bei vollständig oder großflächig geöffneter Düsenöffnung 14 vollständig entleert werden, und zwar z.B. am Ende einer Produktionsphase oder während einer Reinigungs- und Sterilisationsphase, in der dann nicht nur der Düsenkopf 16, sondern auch alle weiteren Komponenten der Anlage 1 mit einem geeigneten Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium behandelt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt zumindest das endgültige Füllen der Behälter 2 mit einer Füllstation 18 einige Takte, in der Regel zwei bis vier Takte, vor dem Aufsetzen der Verschlüsse 2 auf die gefüllten Behälter 2, d.h. in der Stillstandsphase der getakteten Bewegung, bevor die Behälter in der nächsten Bewegungsphase dieser Bewegung an die Verschlussübergabestation 10 bewegt und in dieser Bewegungsphase vor der nächsten Stillstandsphase mit dem aus der Düsenöffnung 14 austretenden Stickstoff beaufschlagt werden.
Bevorzugt sind in dem sterilen Raum 9 nur solche Funktionselemente, insbesondere auch der Verschlussübergabestation 10, der Verschließstation 11 , der Füllstation 18 sowie auch der Stickstoffdosiereinheiten 15 vorgesehen, die unmittelbar mit den Behältern zusammenwirken, während die übrigen Teile oder Elemente solcher Stationen außerhalb des sterilen Raumes 9, bevorzugt oberhalb dieses Raumes angeordnet sind, insbesondere auch Einrichtung zum Bereitstellen des an den Düsenöffnung 14 ausgebrachten flüssigen Stickstoffs. Im Abschnitt 7 werden während der Reinigungs- und Sterilisationsphase in einem Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebes der Anlage 1 die verwendeten Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedien, die beispielsweise dampf- und/oder gasförmige und/oder flüssige Medien sind, beispielsweise H202 in wässriger Lösung mit hoher Konzentration und als Aerosol oder Dampf, u.a. durch die Kanäle 16.1 der Düsenköpfe 16 geleitet, wobei das an der jeweiligen Düsenöffnung 14 austretende Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium über ein unmittelbar an der jeweiligen Düsenöffnung 14 angeordnetes Rohrstück 19 abgeleitet wird. Weiterhin wird während des Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetriebes das jeweilige Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium u.a. auch dem sterilen Raum 9 an geeigneten Bereichen zum Reinigen und/oder Sterilisieren dieses Raums und der dort angeordneten Funktionselemente zugeleitet und aus dem Raum 9 beispielsweise an Bereichen zwischen den Bewegungsbahnen 4.1 der Behälter 2 wieder abgeleitet. Die für das Einleiten und Ableiten der Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedien dienenden Funktionselemente, insbesondere auch Rohrstücke 19 sind, soweit sie bei den normalen Füll- und Verschließprofil stören, so ausgebildet, dass sie für diesen Füll- und Verschließbetrieb aus der Anlage 1 bzw. zumindest aus dem Bewegungsraum der Behälter 2 heraus bewegbar oder schwenkbar sind.
Eine Besonderheit der Anlage 1 besteht u.a. in einer dosierten Behandlung der gefüllten Behälter 2 mit flüssigem Stickstoff bei einer linearen Anlage 1 oder Linearmaschine zum Kühlen und Verschließen der Behälter 2 unter aseptischen Bedingungen, wobei eine relativ lange Ausgasphase für den Stickstoff zur Sauerstoffreduzierung bei dennoch sicherem Stickstoff-Druck-Aufbau in den Behältern in engen Toleranzen erreicht wird. Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
1 Anlage zum Füllen und Verschließen von Behältern
2 Behälter
2.1 Behältermündung
3 Behältereinlauf
4 Transporteur
4.1 Transportband
5, 6, 7 Abschnitt
8 Behälterauslauf
9 steriler Raum
10 Verschlussübergabestation
10.1 Verschlussbereitstellungsposition
11 Verschließstation
11.1 Verschließelement
12 Behälterverschluss
13 Gleitführung für die Verschlüsse 12
14 Düsenöffnung
15 Dosierkopf
16 Kanal
17 Ventilkörper
18 Füllelement
19 Rohrstück
A, B, C Behältertransportrichtung
D axiale Verstellung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Füllen von Behältern (2) mit einem Füllgut, vorzugsweise mit einem flüssigen Füllgut, und zum anschließenden Verschließen der gefüllten Behälter (2) mit Behälterverschlüssen (12), wobei die Behälter (2) mit einem Linear-Transporteur (4) in einer Behältertransportrichtung (B) getaktet an eine Verschließeinrichtung (10, 11) bewegt, dort in wenigstens einer Stillstandsphase der getakteten Bewegung mit einem Behälterverschluss (12) verschlossen und in einer anschließenden Bewegungsphase der getakteten Bewegung weiterbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dem Aufsetzen des jeweiligen Behälterverschlusses (12) auf einen Behälter (2) vorausgehenden Bewegungsphase der getakteten Bewegung der Kopfraum der Behälter (2) dosiert mit Stickstoff, vorzugsweise mit flüssigem Stickstoff beaufschlagt wird, und zwar für ein Verdrängen von Luft und insbesondere Sauerstoff aus dem Kopfraum sowie zur Erzielung eines Behälterinnendrucks für jeden verschlossenen Behälter (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die dosierte Beaufschlagung des Kopfraumes mit Stickstoff über wenigstens eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) erfolgt, wobei die Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) mit ihrer Düsen- oder Öffnungsachse (DA) bevorzugt so angeordnet ist, dass ein aus der Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) austretender Stickstoff strahl auch eine in Behältertransportrichtung (B) gerichtete Komponente aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei kappenartig ausgebildeten Behälterverschlüssen (12) auch der Innenraum dieser Verschlüsse zum Verdrängen von Luft und Sauerstoff mit Stickstoff beaufschlagt wird, vorzugsweise mit dem aus der wenigstens einen Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) ausgebrachten Stickstoff.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beaufschlagung des Kopfraumes der Behälter (2) mit Stickstoff zunächst auf den jeweiligen Behälter (2) ein Behälterverschluss (12) derart aufgesetzt wird, dass dieser zwar im Bereich der Behältermündung (2.1) fixiert ist, aber ein weiteres Austreten von verdampftem Stickstoff und damit ein weiteres Verdrängen von Luft und Sauerstoff aus dem Kopfraum ermöglicht, und dass erst nach einer weiteren Bewegungsphase der getakteten Bewegung an einer Verschließposition oder - Station (11) das endgültige Fixieren des Behälterverschlusses (12) an dem Behälter (2) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Beaufschlagung der Behälter mit Stickstoff und das Verschließen der gefüllten Behälter, vorzugsweise auch das Füllen der Behälter (2) in einem sterilen Raum (9) erfolgen, in welchem die Behälter (2) zumindest mit ihren Behältermündungen (2.1) aufgenommen sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllen und Verschließen der Behälter (2) zusammen mit der Beaufschlagung des Kopfraumes der Behälter mit Stickstoff und gegebenenfalls der Behälterverschlüsse (12) mit dem Stickstoff jeweils auf mehreren parallelen Bewegungsbahnen (4.1) erfolgen.
7. Linearanlage zum Füllen und Verschließen von Behältern (2) mit einem Füllgut, vorzugsweise mit einem flüssigen Füllgut, wobei die Behälter (2) auf wenigstens einer Bewegungsbahn (4.1) mit einem Linear-Transporteur (4) in einer getakteten Bewegung zumindest durch Abschnitte (6, 7) zum Füllen und Verschließen der Behälter (2) bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Bewegungsbahn der Behälter (2) bzw. der Behältermündungen (2.1) an der wenigstens einen Bewegungsbahn (4.1) zumindest eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) zum dosierten Einbringen von Stickstoff, vorzugsweise von flüssigem Stickstoff in den Kopfraum der gefüllten Behälter (2) vorgesehen ist, und dass die wenigstens eine Düse so positioniert ist, dass das Einbringen des Stickstoffes in den jeweiligen Kopfraum während der Bewegungsphase der getakteten Bewegung der Behälter (2) erfolgt.
8. Linearanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) an der Bewegungsbahn (4.1) bezogen auf die Behältertransportrichtung (B) nach einer Füllstation (18) und vor einer Verschlussübergabestation (10) vorgesehen ist, vorzugsweise in einem Abstand von der Verschlussübergabestation (10), der höchstens gleich, bevorzugt aber kleiner ist als die Länge eines Bewegungsschrittes der getakteten Bewegung des Transporteurs (4).
9. Linearanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (DA) der Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) mit der Behältertransportrichtung (B) einen spitzen Winkel (a), d.h. einen Winkel (a) kleiner als 90° einschließt, der sich entgegen der Behältertransportrichtung (B) öffnet.
10. Linearanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) von einem Düsenkopf (16) einer Stickstoffdosierstation (15) gebildet ist, und dass ein die wenigstens eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) bildender Kanal (16.1) des Düsenkopfes (16) ebenfalls gegenüber der Behältertransportrichtung (B) geneigt ist.
1 . Linearanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) auf einem Niveau unterhalb eines Niveaus angeordnet ist, auf dem die Behälterverschlüsse (12) an einer Verschlussbereitstellungsposition oder - Station (10.1) der Verschlussübergabestation (10) angeordnet sind.
12. Linearanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussübergabestation (10) für ein loses Aufsetzen oder loses Fixieren der Behälterverschlüsse ( 2) ausgebildet ist.
13. Linearanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen sterilen Raum (9), in dem die Behälter (2) zumindest mit ihrer Behältermündung (2.1) bewegt werden.
14. Linearanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Füllen und Verschließen der Behälter (2) unmittelbar mit den Behältern (2) zusammenwirkenden Funktionselemente sowie auch die wenigstens eine Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) oder der diese Dosierdüse oder Düsenöffnung (14) aufweisende Teil des Dosierkopfes (16) in dem sterilen Raum (9) untergebracht sind, und dass die restlichen Teile oder Funktionselemente der Verschlussübergabestation (10), der Verschließstation (11) und der Stickstoffdosierstation (15) außerhalb des sterilen Raumes (9) vorgesehen sind.
15. Linearanlage nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch Mittel zum Reinigen und/oder Sterilisieren zumindest des sterilen Raumes (9) und der in diesem Raum angeordneten Funktionselement mit wenigstens einem gas- und/oder dampfförmigen und/oder flüssigen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium, wobei Einrichtungen zum Zuführen und/oder Abführen des wenigstens einen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmediums beispielsweise so vorgesehen sind, dass sie nach einem Reinigungs- und/oder Sterilisationsbetrieb zumindest aus einem Bewegungsraum heraus bewegbar sind, in dem sich die Behälter (2) während eines Füll- und Verschließbetriebes bewegen.
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