WO2012116776A1

WO2012116776A1 - Verfahren sowie anlage zur herstellung von mit einem flüssigen füllgut gefüllten behälter

Info

Publication number: WO2012116776A1
Application number: PCT/EP2012/000563
Authority: WO
Inventors: Dieter Klatt; Alfred Drenguis
Original assignee: KHS Corpoplast GmbH; KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: DE102011012751A1; DE102011012751B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung von gefüllten Behältern (2) aus Vorformlingen (3) aus einem thermoplastischen Material, wobei der jeweilige Vorformling zumindest thermisch konditioniert und abschließend während einer Form- und Füllphase (I) in einer Form (4, 1) durch Druckeinwirkung eines zugeführten Füllgutes in den jeweiligen Behälter bei einem Form- und Fülldruck (p1) umgeformt wird.

Description

Verfahren sowie Anlage zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behälter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie eine Anlage gemäß Oberbegriff Patentanspruch 9.

Bekannt ist die Herstellung von Behältern durch Blasformen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylenterephthalat), wobei die Vorformlinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden (DE-OS 43 40 291 ). Typischerweise weist eine Blasmaschine eine Heizeinrichtung zum Temperieren oder Vorerhitzen (thermisches Konditionieren) der Vorformlinge sowie eine

Blaseinrichtung mit wenigstens einer Blasstation auf, in deren Bereich der jeweils zuvor temperierte Vorformling biaxial oder multiaxial zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe eines Druckgases (Druckluft) als Druckmedium, das mit einem Formdruck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert.

Der grundsätzliche Aufbau der Blasstation ist in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten der Temperierung der Vorformlinge sind in der DE-OS 23 52 926 erläutert. Gemäß einem typischen Weiterverarbeitungsverfahren werden die durch Blasformen hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut gefüllt. Es werden also eine separate Blasmaschine und eine separate Füllmaschine verwendet. Bekannt ist es dabei auch, die separate Blasmaschine und die separate Füllmaschine zu einem

Maschinenblock, d.h. zu einer verblockte Blas-Füll-Einrichtung zusammen zu fassen, wobei weiterhin das Blasformen und das Füllen an gesonderten

Maschinenkomponenten und zeitlich nacheinander erfolgen. Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Behälter, insbesondere auch in Form von Flaschen aus thermisch konditionierten bzw. vorerhitzten Vorformlingen herzustellen und dabei gleichzeitig mit einem flüssigen Füllgut zu füllen, welches als

hydraulisches Druckmedium zum Expandieren des Vorformlings bzw. zum

Ausformen des Behälters mit einem Form- und Fülldruck zugeführt wird, sodass zeitgleich mit dem Füllen der jeweilige Vorformling in den Behälter verformt wird. Eine gewisse Problematik besteht bei derartigen Verfahren darin, dass eine

Verschmutzung der jeweiligen Form- und Füllstation bzw. der diese Station bildenden Form, die ähnlich einer Blasform einer Blasformmaschine zum Herstellen von Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen durch Blasen mit einem Druckgas ausgeführt ist, vermieden werden muss. Speziell im Falle einer Voll- oder Teilkarbonisierung des Füllgutes besteht im besonderem Maße die Gefahr einer Verschmutzung der jeweiligen Form- und Füllstation durch Füllgutverluste, insbesondere bei der Absenkung des Innendrucks des Behälters, d .h. bei der Entlastung des Behälters von dem recht hohen Form- und Fülldruck auf den

Umgebungsdruck. Derartige Füllgutverluste sind insbesondere durch eine massive Schaumbildung beim Entlasten bedingt, sodass das gleichzeitige Formen und Füllen von Behältern unter Verwendung von Vorformlingen und unter Verwendung des Füllgutes als Druckmedium (hydraulische Ausformtechnik), insbesondere für C02- haltige Produkte bisher nicht zum Einsatz kommen konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum zeitgleichen Formen und Füllen von Behältern in der Weise auszubilden, dass das in dem jeweils gefüllten und verschlossenen Behälter abgefüllte Füllgut eine hohe Haltbarkeit aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Anlage zum Herstellen von mit einem Füllgut gefüllten Behältern durch zeitgleiches Formen und Füllen ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.

Der Ausdruck„im Wesentlichen" oder„etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils exakten Werten um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen

Unter„Sterilisationstemperatur" ist im Sinne der Erfindung eine Temperatur, beispielsweise je nach Art des Füllgutes im Bereich zwischen 70°C und 95°C oder im Bereich zwischen 70 und 140°C, auf jeden Fall eine Temperatur zu verstehen, die unter Berücksichtigung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase, d.h. der Haltezeit, über die die Sterilisationstemperatur des Behälters und des in diesen abgefüllten Füllgutes aufrechterhalten wird, die gewünschte und/oder erforderliche Qualität der Sterilisation (Entkeimungsrate) und damit die gewünschte und/oder geforderte Haltbarkeit des abgefüllten Füllgutes gewährleistet.

Unter„oberer Grenzwert" der Sterilisationstemperatur ist im Sinne der Erfindung diejenige Temperatur zu verstehen, die beispielsweise auch unter Berücksichtung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase als maximale

Sterilisationstemperatur noch keine oder im Wesentlichen keine Beeinträchtigung der Qualität des Füllgutes, insbesondere auch der geschmacklichen Qualität des

Füllgutes verursacht. Unter„unterer Grenzwert" der Sterilisationstemperatur ist im Sinne der Erfindung diejenige Temperatur zu verstehen, bei deren Unterschreitung, beispielsweise auch unter Berücksichtung der Art des Füllgutes und der Dauer der Sterilisationsphase, keine oder im Wesentlichen keine wirksame Sterilisation des Füllgutes und des Behälters, insbesondere der Behälterinnenfläche mehr erreicht werden kann, wobei der untere Grenzwert der Sterilisationstemperatur z.B. etwa 85% bis 95% des oberen Grenzwertes der Sterilisationstemperatur entspricht.

Unter„Heißumlauf" ist im Sinne der Erfindung eine den wenigstens einen

Vorratsbehälter oder Kessel für die Bereitstellung des Füllgutes einschließende Füllgutzirkulation oder ein entsprechender Füllgutkreislauf zu verstehen, in welchem zum Aufheizen und Halten des Füllgutes auf einer Füllgutausgangstemperatur eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, der das Füllgut aus dem Vorratsbehälter zugeführt und von der das erhitzte Füllgut in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Unter„heißaseptischen Füllen" oder„heißsterilen Füllen" ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Formen und Füllen der Behälter in der Weise zu verstehen, dass das Füllgut durch Erhitzen auf eine Sterilisationstemperatur und durch Halten auf dieser Temperatur oder einer Temperatur oberhalb eines unteren Grenzwertes der Sterilisationstemperatur für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise für eine Zeitdauer von nur wenigen Sekunden, z.B. über eine Zeitdauer von etwa 2 - 4 Sekunden vor und/oder nach dem Verschließen des jeweiligen Behälters Sterilisiert wird, und zwar so, dass der jeweilige Behälter an seiner Innenfläche sowie das in den

verschlossenen Behälter abgefüllte Füllgut die erforderliche Entkeimungsrate (Keimreduktionswert) und damit die erforderliche Haltbarkeit aufweist. Das Füllgut wird dabei vorzugsweise im erhitzten oder vorerhitzten Zustand mit einer

Füllgutausgangstemperatur in den Vorformling oder in den sich formenden Behälter eingeleitet, wobei die Füllgutausgangstemperatur vorzugsweise unter der

Sterilisationstemperatur liegt und z.B. nur etwa 65% bis 75% des oberen

Grenzwertes der Sterilisationstemperatur oder etwa 70% bis 80% des unteren Grenzwertes der Sterilisationstemperatur beträgt.

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 Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage gemäß der Erfindung zum

Herstellen von gefüllten und verschlossenen Behältern;

Fig. 2 in vereinfachter Einzeldarstellung und im Schnitt einen Vorformling

(Preform) zusammen mit einem einen Reckstab oder eine Reckstange aufweisenden Teil einer Form- und Füllstation einer Form- und Füllmaschine der Anlage der Figur 1 ;

Fig. 3 in einem Temperatur-Zeit-Diagramm den Verlauf der Füllguttemperatur bei einem herkömmlichen Verfahren zum heißsterilen Abfüllen eines Füllgutes unter Verwendung üblicher Füllmaschinen;

Fig. 4 u. 5 jeweils in einem Temperatur-Zeit-Diagramm den Temperaturverlauf bei

Form- und Füllverfahren gemäß der Erfindung; Fig. 6 in vereinfachter schematischer Darstellung nochmals die Anlage der Figur 1 zum Formen und Füllen von Behältern.

Die in der Figur 1 allgemein mit 1 bezeichnete Anlage dient zum Herstellen von gefüllten und verschlossenen Behältern 2 in Form von Flaschen unter Verwendung von Vorformlingen 3 (Preforms) aus einem thermoplastischen Material,

beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PEE),

Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polypropylen (PP). Die Vorformlinge 3 sind in bekannter Weise hülsenartig mit einem offenen, die spätere Behältermündung bildenden Ende, mit einem geschlossenen, den späteren Behälterboden bildenden Boden sowie mit einem den späteren Mündungsflansch bildenden Flansch ausgebildet.

Grundsätzlich erfolgt die Herstellung der mit einem flüssigen Füllgut gefüllten und verschlossenen Behälter 2 in der Weise, dass der jeweils konditionierte, d.h.

vorerhitzte und in einer geschlossenen Form 4.1 einer Form- und Füllstation 4 angeordnete Vorformling 3 mit dem unter hohem Form- und Fülldruck stehenden und für ein heißsteriles Abfüllen erhitzten Füllgut beaufschlagt wird , so dass der jeweilige Vorformling 3 in einem Form- und Füllprozess durch dieses Füllgut hydraulisch in den jeweiligen Behälter 2 verformt wird . Der so geformte und zugleich gefüllte Behälter 2 wird dann nach seiner Entlastung von dem Form- und Fülldruck

(beispielsweise zwischen 8 bar und 1 5bar) auf Umgebungsdruck dicht verschlossen , d. h. an seiner Behältermündung 2.1 mit einem Verschlusselement 5, beispielsweise mit einem kappenartigen Verschlusselement versehen. Anschließend wird der Verschlossene Behälter 2 zur weiteren Sterilisation des Füllgutes und des

Behälterinnenraums auf eine Sterilisationstemperatur erhitzt, die höher ist als die Temperatur des Füllgutes während des Form- und Füllprozesses, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Zur Durchführung dieses Verfahrens umfasst die Anlage 1 u.a. eine Einrichtung 6, der die Vorformlinge 3 über einen in der Figur 1 nicht dargestellten Transporteur entsprechend den Pfeil A zugeführt werden und die an einem Auslass die

konditionierten Vorformlinge 3, d.h. die vorerhitzten und bei der dargestellten

Ausführungsform zugleich auch sterilisierten und getrockneten Vorformlinge 3 bereitstellt. Die Einrichtung 6 weist hierfür eine Heizstrecke 7 auf, in der das

Vorheizen der Vorformlinge erfolgt, beispielsweise durch IR-Strahler, NIR-Strahler usw. Weiterhin erfolgt in einem weiteren Abschnitt 8 der Einrichtung 6 eine

Beaufschlagung der erhitzten Vorformlinge 3 mit einem erhitzten gas- und/oder dampfförmigen Sterilisationsmedium, beispielsweise mit einem erhitzten und/oder dampfförmigen, Wasserstoffperoxid enthaltenden Sterilisationsmedium. In einem weiteren Abschnitt 9 der Einrichtung 6 erfolgt dann unter Verwendung von heißer Sterilluft das Aktivieren des Sterilisationsmediums sowie das Trocknen der konditionierten und sterilisierten Preforms 3. Diese werden dann über eine nicht dargestellte Transportstrecke entsprechend dem Pfeil B einem Preformeinlass einer Form- und Füllmaschine 10 zugeführt.

Die Form- und Füllmaschine 10 umfasst u.a. einen an einem Maschinengestell 1 1 drehbar gelagerten und um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend

antreibbaren Rotor 12, der in der Prinzipdarstellung der Figur 1 als Block angedeutet ist. An dem Rotor 12 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um die

Maschinenachse verteilt und in gleichem radialem Abstand von dieser

Maschinenachse mehrere Form- und Füllstationen 4 mit jeweils einer Form 4.1 vorgesehen. Weiterhin sind bei der dargestellten Ausführungsform am Rotor 12 drei die Maschinenachse MA jeweils konzentrisch umschließende Ringkessel 13 - 15 vorgesehen, von denen während des Betriebes der Form- und Füllmaschine 1 0 der äußere, das größere Volumen aufweisende Ringkessel 13 mit der unter einem Fü II- und Formdruck p1 stehenden und eine Füllgutausgangstemperatur TK1

aufweisenden ersten Komponente K1 des flüssigen Füllgutes und der von dem Ringkessel 13 umschlossene Ringkessel 14 mit dem kleineren Volumen mit der ebenfalls unter dem Füll- und Formdruck p1 stehenden und eine

Füllgutausgangstemperatur TK2 aufweisenden zweiten Komponente K2 des

Füllgutes gefüllt sind. Die Füllgutausgangstemperatur TK1 ist dabei beispielsweise höher als die Füllgutausgangstemperatur TK2. Der in der Darstellung der Figur 1 unterhalb der Ringkessel 13 und 14 angeordnete und als Entlastungskanal dienende, leere Ringkessel 15 enthält ein Inertgas, z.B. sterile Luft, ein C02-Gas usw. und ist mit dem Entlastungsdruck p2 beaufschlagt, der deutlich kleiner ist als der Füll- und Formdruck p1 . Die Komponenten K1 und K2 sind hinsichtlich des Füllgutes identisch und unterscheiden sich beispielsweise lediglich durch die

Füllgutausgangstemperaturen TK1 und TK2.

Die vorzugsweise thermisch isolierten Kessel 1 3 und 14 sind mit den Komponenten K1 und K2 jeweils nur teilgefüllt, sodass in den Ringkesseln 13 und 14 jeweils ein unterer Flüssigkeitsraum und darüber ein Gasraum gebildet ist, der mit einem unter dem Füll- und Formdruck p1 stehenden Inertgas, beispielsweise C02-Gas gefüllt ist, welches über eine eine Drehdurchführung 16 aufweisende Inertgas-Verbindung 17 von einem im Maschinengestell 1 untergebrachten Inertgas-Vorratsbehälter 18 bereitgestellt wird. Dem Vorratsbehälter 18 wird das Inertgas von einer nicht dargestellten Inertgas-Quelle über einen Verdichter 19 zugeführt, und zwar derart, dass in dem Inertgas-Vorratsbehälter 18 und damit auch in den Gasräumen der Ringkessel 1 3 und 14 der Füll- und Formdruck p1 in der erforderlichen Höhe aufrechterhalten bzw. konstant gehalten wird. Die hierfür notwendige Steuerung des Verdichters 19 erfolgt über eine Steuereinrichtung 20 in Abhängigkeit von

Drucksensoren 21 , die den Druck in den Ringkesseln 1 3 und 14 erfassen . Die Füllhöhe in den Kesseln 1 3 und 14 ist durch Niveauregelung oder -Steuerung konstant gehalten. Die Füllgutausgangstemperaturen TK1 und TK2 werden in der erforderlichen Höhe aufrechterhalten bzw. konstant gehalten. Die hierfür notwendige Steuerung oder Regelung erfolgt ebenfalls über die Steuereinrichtung 20 in

Abhängigkeit von Temperatursensoren 22, die die Temperatur des Füllgutes in den Ringkesseln 1 3 und 14 erfassen und deren Messsignale entsprechende Maßnahmen zur Temperatursteuerung oder -regelung veranlassen, beispielsweise

Heizeinrichtungen und/oder einen einen Erhitzer aufweisenden Heißumlauf des Füllgutes regeln und/oder steuern.

Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Vorentlastungsdrucks p2 im Ringkessel 1 5 ist dieser über eine weitere, die Drehdurchführung 16 einschließende

Inertgasverbindung 23 ebenfalls mit dem Inertgas-Vorratsbehälter 8 verbunden. In der Inertgas-Verbindung 23 ist ein Steuerventil 24 vorgesehen. Ein weiteres

Steuerventil 25 befindet sich in einer Entlüftungsleitung 26 des Ringkessels 15. Beide Steuerventile werden von der Steuereinheit 20 in Abhängigkeit von einem Drucksensor 27, der den Innendruck des Ringkessels 15 erfasst, so gesteuert, dass in dem Ringkessel 15 ständig ein dem Vorentlastungsdruck p1 entsprechender Inertgas-Druck herrscht.

Die Ringkessel 13, 14 und 1 5 sind selbstverständlich für sämtliche Formen 4.1 bzw. für sämtliche von diesen Formen gebildeten Form- und Füllpositionen der Form- und Füllmaschine 10 gemeinsam vorgesehen, wobei der Ringkessel 1 5 eine zusätzliche optionale Ausrüstung der Form- und Füllmaschine darstellt.

Jede Form 4.1 ist in ihrem Inneren bzw. in ihrem Formraum u.a. mit einer

Reckstange 27 ausgebildet, die mit ihrer Längserstreckung oder Achse RA parallel zur vertikalen Maschinenachse MA orientiert ist und durch einen nicht dargestellten Antrieb, z.B. Steuerkurve synchron mit der Drehbewegung des Rotors 12 axial bewegbar ist, sodass beim Formen des jeweiligen Behälters 2 aus dem

konditionierten Vorformling 3 die in diesen Vorformling hineinreichende Reckstange 27 mit ihrem unteren, vorzugsweise abgerundeten Reckstangenende 27.1 gegen den Boden des Vorformlings 3 anliegt, diesen dadurch stabilisiert und unter

Mitwirkung des über die Reckstange 27 in den Vorformling 3 eingeleiteten Füllgutes mit dem Füll- und Formdrucks p1 zunehmend in den Behälter 2 streckt, dessen äußere Formgebung dann durch die Innenfläche der Form 4.1 gebildet wird.

Wie die Figur 2 zeigt, befindet sich die jeweilige Preform 3 im Inneren der Form 4.1 in Dichtlage an einem einen Lagerkopf 29, d.h. sie liegt mit ihrem offenen, die spätere Behältermündung bildenden Ende über eine Dichtung 28 abgedichtet und

angepresst gegen einen Lagerkopf 29 an, in welchem die Reckstange 27 mit einer Ringdichtung 30 abgedichtet axial geführt ist.

In der Reckstange 27 ist achsgleich mit der Achse RA ein Kanal 31 ausgebildet, der oberhalb des Endes 27.1 eine Vielzahl von radialen Austrittsöffnungen 32 aufweist und in dem vor den Austrittsöffnungen ein Rückschlagventil 33 mit Kugel 34 und Druckfeder 35 vorgesehen ist. Der Kanal 31 setzt sich an seinem den

Austrittsöffnungen entfernt liegenden Ende in einer Flüssigkeitsverbindung 36 fort, die u.a. Sperr- und Umschaltventile 37 und 37.1 enthält, über welche der Kanal 31 wahlweise mit dem Flüssigkeitsraum des Ringkessels 13 oder des Ringkessels 14 verbunden und die Verbindung zwischen dem Kanal 31 und den beiden Ringkesseln 13 und 14 gesteuert unterbrochen werden kann.

In dem Lagerkopf 28 ist ein Rückgaskanal 38 ausgebildet, der die Reckstange 27 ringförmig umschließt und ebenfalls in den Innenraum des in Dichtlage am Lagerkopf 28 angeordneten Vorformlings 3 bzw. in den Innenraum des am Lagerkopf 29 in Dichtlage befindlichen Behälters mündet. Der Rückgaskanal 38 ist über eine ein Steuerventil 39 aufweisende Rückgasleitung mit dem Ringkessel 15 verbunden. Die Flüssigkeitsverbindung 36 mit ihrem z.B. von der Steuereinrichtung 20 gesteuerten Sperr- und Umschaltventil 37 sowie die Rückgasleitung 40 mit ihrem ebenfalls von der Steuereinrichtung 20 gesteuerten Steuerventil 39 sind für jede Form- und

Füllstation 4 gesondert und individuell steuerbar vorgesehen.

Der gefüllte Behälter 2 wird an einem Behälterauslauf der Form- und Füllmaschine 10 von dem Lagerkopf 29 abgenommen und mittels eines in der Figur 1 nicht dargestellten Transporteurs entsprechend dem Pfeil C einer Einrichtung 41 zum Verschließen der Behälter 2 mit den Verschlüssen 5 zugeführt. Die gefüllten und verschlossenen Behälter 2 werden mit einem in der Figur 1 nicht dargestellten Transporteuren entsprechend den Pfeilen D bzw. E an eine Pasteurisiereinrichtung 42 und aus dieser beispielsweise an eine Etikettiermaschine der Anlage 1

weitergeleitet

Mit der Form- und Füllmaschine 10 sind unterschiedlichste Verfahren zum Formen der Behälter 2 und sterilen Abfüllen von Produkten möglich, wobei sämtlichen Verfahren gemeinsam ist, dass die Temperatur des Füllgutes während des Formund Füllphase deutlich unter der jeweils erforderlichen Sterilisationstemperatur liegt, vorzugsweise auch beide Füllgutausgangstemperaturen TK1 und TK2, und dass ein Erhitzen des Füllgutes auf die Sterilisationstemperatur erst nach Ablauf der Formund Füllphase erfolgt, und zwar möglichst kurzeitig, so dass bei ausreichender Qualität der Sterilisation eine Beeinträchtigung der Qualität, insbesondere auch der geschmacklichen Qualität des Füllgutes nicht eintritt.

Bei der in der Figur 1 dargestellten Anlage ist in der Flüssigkeitsverbindung 36 in Strömungsrichtung nach dem Sperr- und Umschaltventil 37.1 und vor der Reckstange 27 eine Heizeinrichtung 43 vorgesehen. Weitere Heizeinrichtungen 44 sind in den Füllgut- oder Produktleitungen 45 vorgesehen, über die das Füllgut den Ringkesseln 13 und 14 zugeführt wird. Die beiden Produktleitungen 45 sind in Strömungsrichtung des Füllgutes vor der jeweiligen Heizeinrichtung 44 über ein Sperr- und Umschaltventil 46 mit einem nicht dargestellten externen Vorratstank für das Füllgut oder einer Anlage zum Bereitstellen des Füllgutes verbunden. Durch entsprechende Ansteuerung des Sperr- und Steuerventils 46 wird während des Form- und Füllbetriebes der Füllgrad der Ringkessel 13 und 14 bzw. das dortige Niveau des Füllgutspiegels konstant oder im Wesentlichen konstant gehalten.

Die Figur 3 zeigt in einem Temperatur-Zeit-Diagramm den typischen

Temperaturverlauf 47a des Füllgutes bei einem heißaseptischen Abfüllen in einem herkömmlichen Füllverfahren. Das Füllgut wird für das Füllen mit einer

Anfangstemperatur TO bereitgestellt, die deutlich oberhalb des oberen Grenzwertes T1 der für die jeweils angestrebte Entkeimungsrate bzw. die angestrebte Qualität der Sterilisation notwendigen Sterilisationstemperatur liegt (Zeitintervall I). Während des Füllens, d.h. in dem Zeitintervall II fällt die Füllguttemperatur auf den oberen

Grenzwert T1 der Sterilisationstemperatur ab und dann anschließend während der Sterilisations- oder Warmhaltephase, d.h. im Zeitintervall III auf den unteren

Grenzwert T2 ab. Die Sterilisationstemperatur bzw. deren Grenzwerte T1 und T2 sowie auch die Zeitdauer der Sterilisationsphase III bestimmen die jeweils erzielbare Entkeimungsrate bzw. Qualität der Sterilisation und sind z.B. u.a. abhängig von der Art des jeweiligen Füllgutes. In einer Abkühlphase IV werden dann der Behälter sowie das Füllgut auf die Umgebungstemperatur Tu abgekühlt. Das Verschließen des jeweiligen Behälters erfolgt nach Beendigung des Füllprozesses, d.h. nach Ablauf des Zeitintervalls bzw. der Füllphase II. Die Sterilisation während des

Zeitintervalls bzw. während der Sterilisationsphase III erfolgt zumindest teilweise in einer Pasteurisiereinrichtung, in der der jeweils gefüllte und verschlossene Behälter auf die erforderliche Temperatur erhitzt bzw. auf der erforderlichen

Sterilisationstemperatur über die notwendige Behandlungsdauer bzw. Warm- oder Heißhaltezeit gehalten wird , beispielsweise durch Überschwallen des geschlossenen Behälters mit erhitztem Wasser. Ebenso erfolgt das Abkühlen der Behälter in der Abkühlphase IV in der Pasteurisiereinrichtung, beispielsweise durch Überschwallen des jeweiligen Behälters mit kaltem Wasser. Die Figur 4 zeigt den grundsätzlichen Temperatur-Zeitverlauf 47 des Füllgutes während des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Füllgut wird mit der

Anfangstemperatur TO bereitgestellt und mit dieser Temperatur während der Form- und Füllphase I in dem jeweiligen Vorformling 3 bzw. in den sich formenden Behälter 2 mit dem Form- und Fülldruck p1 eingebracht. Diese Anfangstemperatur TO liegt deutlich unter dem unteren Grenzwert T2 der Sterilisationstemperatur und ist beispielsweise die Füllgutausgangstemperatur TK1 bzw. TK2 und/oder wird durch Erhitzen mit der Heizeinrichtung 43 und/oder durch entsprechendes Mischen der Komponenten K1 und K2 mit der jeweils unterschiedlichen

Füllgutausgangstemperatur TK1 und TK2 eingestellt.

Nach Abschluss der Form- und Füllphase erfolgt in einer Erhitzungs- oder

Aufheizphase II ein Anstieg der Temperatur des Füllgutes von der Temperatur TO auf eine obere Temperatur T1 , die beispielsweise dem oberen Grenzwert der

Sterilisationstemperatur entspricht, auf jeden Fall aber oberhalb des unteren

Grenzwertes T2 der Sterilisationstemperatur liegt, und zwar teilweise bedingt durch einen Wärmestau in dem jeweils gefüllten Behälter 2 nach Beendigung der Formund Füllphase I, insbesondere auch während der Entlastung des jeweiligen Behälters 2 auf Umgebungsdruck vor dem Verschließen mit dem Verschluss bzw. mit der

Verschlusskappe 5, insbesondere aber auch bedingt durch Behandlung des gefüllten und verschlossenen Behälters 2 in der Pasteurisiereinrichtung 42. Während des Zeitintervalls bzw. während der Sterilisationsphase III, deren Zeitdauer der angestrebten Entkeimungsrate bzw. Qualität der Sterilisation entsprechend gewählt ist, fällt die Temperatur des Füllgutes von der oberen Temperatur T1 auf den unteren Grenzwert T2 der Sterilisationstemperatur ab. Der gefüllte verschlossene Behälter 2 befindet sich hierbei in der Pasteurisiereinrichtung 42. Im Anschluss daran wird der gefüllte und verschlossene Behälter 2 innerhalb des Zeitintervalls IV beispielsweise in der Pasteurisiereinrichtung 42 auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des in der Figur 4 wiedergegebenen Temperaturverlaufs besteht darin, dass das Füllgut in den

Ringkesseln 13 und/oder 14 mit einer Füllgutausgangstemperatur TK1 und/oder TK2 unter dem oberen Grenzwert T1 bereit gehalten wird und auch während der Form- und Füllphase I die relativ niedrige Temperatur TO aufweist, während die wesentlich höhere Sterilisationstemperatur auf das relativ kurze Zeitintervall der

Erhitzungsphase II und der Sterilisationsphase III beschränkt ist. Beeinträchtigungen der Qualität, insbesondere auch der geschmacklichen Qualität des Füllgutes, die aus hohen Füllguttemperaturen und aus langen Verweilzeiten des Füllgutes auf derartigen Temperaturen resultieren und Vielfach auch als unangenehmer

Kochgeschmack empfunden werden, sind vollständig oder zumindest im

Wesentlichen vermieden. Die Bereitstellung des Füllgutes erfolgt also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Temperatur TO, die deutlich unter einer Temperatur liegt, die eine

geschmackliche Veränderung des Füllgutes bewirken könnte, allerdings bei einem hohen Form- und Fülldruck. Durch die Verwendung der beiden Ringkessel 13 und 14 ist es aber insbesondere möglich, diese Ringkessel bzw. das dort vorhandene Füllgut mit unterschiedlichem Form- und Fülldruck p1 zu halten, beispielsweise bei der selben

Füllgutausgangstemperatur TK1 bzw. TK2 oder aber auf unterschiedlichen

Füllgutausgangstemperaturen TK1 bzw. TK2, und zwar mit dem einen,

beispielsweise höheren Form- und Fülldruck für das anfängliche Recken und

Vorformen des jeweiligen Behälters 2 und mit dem reduzierten Form- und Fülldruck für das Endformen des jeweiligen Behälters 2.

Bevorzugt werden bei der Erfindung am Beginn der Sterilisationsphase III die Temperatur des jeweiligen Behälters 2 und somit auch die Temperatur des Füllgutes in dem Behälter 2 erfasst und damit die Temperatur TO und/oder das Erhitzen des jeweiligen Behälters 2 während der Erhitzungsphase II derart gesteuert, dass die für die Entkeimung bzw. Sterilisation erforderliche Sterilisationstemperatur zumindest zwischen den Grenzwerten T1 und T2 erreicht wird. Die Steuerung der Temperatur TO erfolgt dabei bei unterschiedlichen Füllgutausgangstemperaturen TK1 und TK2 durch Mischen der Komponenten K1 und K2 und/oder durch die Heizeinrichtung 43, die beispielsweise für jede Form- und Füllstation 4 gesondert vorgesehen ist, aber bei entsprechender Anordnung in der Flüssigkeitsverbindung 36 auch für sämtliche Form- und Füllstationen 4 oder aber für eine Gruppe von mehreren derartigen Stationen gemeinsam vorgesehen sein kann.

Durch die Druckentlastung des jeweiligen Behälters nach Beendigung der Form- und Füllphase von dem hohen Form- und Fülldruck von z.B. bis zu 15 bar auf

Umgebungsdruck baut sich ein Wärmestau auf, der erst nach dem Verschließen abgebaut wird, sodass sich die Sterilisationstemperatur tatsächlich erst am Beginn der Sterilisationsphase III einstellt. Die Figur 5 zeigt in einem Temperatur-Zeitdiagramm den Verlauf 47 der Temperatur des Füllgutes bzw. des jeweiligen Behälters 2 bei einer modifizierten

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Temperaturverlauf der Figur 5 unterscheidet sich von dem Temperaturverlauf der Figur 4 im Wesentlichen nur dadurch, dass die Temperatur des Füllgutes während der Sterilisationsphase III zwar zunächst von dem oberen Temperaturwert T1 (z.B. oberer Grenzwert) abfällt, dann über eine Teilphase der Sterilisationsphase III bei 47.1 konstant oder im

Wesentlichen konstant gehalten wird, und zwar auf einer Temperatur zwischen dem oberen Temperaturwert T1 (z.B. oberer Grenzwert) und dem unteren Grenzwert T2, worauf die Temperatur des Füllgutes dann zum Ende der Sterilisationsphase III auf den unteren Grenzwert T2 der Sterilisationstemperatur abfällt. In der Abkühlphase IV erfolgt wiederum das Abkühlen des jeweiligen Behälters 2 und des Füllgutes auf die Umgebungstemperatur Tu.

Die Figur 6 zeigt die Anlage 1 nochmals in einer vereinfachten Funktionsdarstellung. Dargestellt ist die Anlage 1 mit der Form- und Füllmaschine 10, mit der

Verschließmaschine bzw. - einrichtung 41 zum Verschließen der verformten und gefüllten Behälter 2, mit der Pasteurisiereinrichtung 42, die mehr im Detail dargestellt ist, sowie mit einem als Transportband ausgebildeten Transporteur 48 zum

transportieren der Behälter 2 durch die verschiedenen Stationen der Anlage 1. Bei der in der Figur 6 dargestellten Ausführungsform umfasst die Pasteurisiereinrichtung 42 wenigstens zwei in der Transportrichtung (Pfeil F) des Transporteurs 48 aufeinander folgende Abschnitte, und zwar den Abschnitt 48.1 , an dessen Einlass eine Einrichtung zum Umlegen der verschlossenen Behälter 2 vorgesehen ist, sodass diese durch den Abschnitt 48.1 mit ihrer Behälterachse senkrecht zur Transportrichtung F und horizontal oder im Wesentlichen horizontal orientiert transportiert und in dieser Lage zur Sterilisation erhitzt werden, d.h. beispielsweise mit der Wärmeenergie einer Wärmequelle und/oder mit einem heißen dampfförmigen und/oder gasförmigen und/oder flüssigen Medium beaufschlagt werden. Beim

Transport durch den Abschnitt 48.1 werden die Behälter 2 vorzugsweise zugleich gerüttelt und/oder um ihre Behälterachse gedreht und/oder gerollt. Am Auslass des Abschnittes 48.1 ist eine Einrichtung 50 vorgesehen, mit der die Behälter 2 für den weiteren Transport durch den Abschnitt 42.2 der Pasteurisiereinrichtung 42 wieder aufgerichtet werden, sodass sie mit ihrer Behälterachse wieder in vertikaler Richtung orientiert sind.

In dem Abschnitt 42.2 erfolgt das Abkühlen (Abkühlphase IV der Figuren 4 und 5) der verschlossenen Behälter 2, beispielsweise durch Beaufschlagung oder

Überschwallen mit einem flüssigen Kühlmedium, beispielsweise Wasser.

Bevorzugt ist der Transporteur zum Transportieren der Behälter 2 aber kein

Transportband, wie dies in der Figur 6 schematisch dargestellt ist, sondern der Transporteur ist für ein Halten oder Greifen der Behälter 2 im Bereich der durch den jeweiligen Verschluss 5 verschlossenen Behältermündung oder des dortigen

Behälterflansches ausgebildet, sodass das Umlegen der Behälter am Anfang des Abschnittes 42.1 sowie das Wiederaufrichten der Behälter am Ende dieses

Abschnittes durch gesteuertes Schwenken von Behälterträgern am Transporteur oder an einem Transportelement der Transporteinrichtung erfolgt. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste

1 Anlage

2 Behälter

2.3 Mündungsflansch

3 Vorformling

4 Form- und Füllstation

4.1 Form

5 Verschluss

6 Einrichtung zum konditionieren der Vorformlinge 3

7 Heizeinrichtung

8, 9 Abschnitt der Einrichtung 6

10 Form- und Füllmaschine

1 1 Maschinengestellt

12 Rotor

13, 14, 15 Ringkessel

16 Drehdurchführung

17 Inertgas-Verbindung

18 Inertgas-Vorratsbehälter

19 Verdichter

20 Steuereinrichtung

21 Drucksensor

22 Temperatursensor

23 Inertgas-Verbindung

24, 25 Steuerventil

26 Entlüftungsleitung

27 Reckstange

27.1 abgerundetes Reckstangenende

28 Ringdichtung

29 Lagerkopf

30 Ringdichtung

31 Kanal in der Reckstange 27

32 Austrittsöffnung

33 Rückschlagventil 34 Kugel

35 Feder

36 Flüssigkeitsverbindung

37, 37.1 Sperr- und Umschaltventil

38 Rückgaskanal

39 Steuerventil

40 Rückgasleitung

41 Einrichtung zum Verschließen

42 Pasteurisiereinrichtung oder -einheit

42.1 , 42.2 Abschnitt der Pasteurisiereinrichtung

43, 44 Heizeinrichtung

45 Leitung

46 Sperr- und Steuerventil

47, 47a Temperaturverlauf des Füllgutes bzw. des jeweiligen Behälters 47.1 Bereich

48 Transporteinrichtung

49 Einrichtung zum Umlegen der Behälter 2

50 Einrichtung zum Aufstellen der Behälter 2

A, B, C Transportrichtung der Vorformlinge 3

D, E, F Transportrichtung der Behälter 2

Ma Maschinenachse

RA Reckstangenachse

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von gefüllten Behältern (2) aus Vorformlingen (3) aus einem thermoplastischen Material, wobei der jeweilige Vorformling (3) zumindest thermisch konditioniert und abschließend während einer Form- und Füllphase (I) in einer Form (4.1 ) durch Druckeinwirkung eines zugeführten Füllgutes in den jeweiligen Behälter (2) bei einem Form- und Fülldruck (p1 ) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut zum heißsterilen Abfüllen auf eine Sterilisationstemperatur erhitzt und nach Beendigung der Form- und Füllphase während einer Sterilisationsphase (III) auf der

Sterilisationstemperatur zwischen einem oberen Grenzwert (T1 ) und einem unteren Grenzwert (T2) dieser Temperatur gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut

während der Form- und Füllphase (I) in den jeweiligen Vorformling (3) oder in den sich formenden Behälter (2) mit einer Ausgangstemperatur (TO) eingeleitet wird, die höher ist als die Umgebungstemperatur (Tu), aber niedriger ist als die Sterilisationstemperatur bzw. deren oberer und unterer Grenzwert (T1 , T2), und dass das Erhitzen des Füllgutes und des Behälters (2) auf die

Sterilisationstemperatur zwischen dem oberen und unteren Grenzwert (T1. T2) dieser Temperatur oder auf den oberen Grenzwert (T1 ) der

Sterilisationstemperatur erst nach Beendigung der Form- und Füllphase (I) erfolgt, beispielsweise zumindest zeitweise während einer Entspannung des geformten und gefüllten Behälters (2) von dem Form- und Fülldruck (p1 ) auf Umgebungsdruck.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des jeweiligen Behälters (2) sowie des in diesen abgefüllten Füllgutes auf die Sterilisationstemperatur und/oder das Halten des Behälters (2) und des

Füllgutes auf der Sterilisationstemperatur oder zwischen dem oberen und unteren Grenzwert (T1 , T2) der Sterilisationstemperatur nach dem Verschließen des geformten und gefüllten Behälters (2) erfolgen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen auf die Sterilisationstemperatur in der Erhitzungsphase (II) und das Halten auf der Sterilisationstemperatur oder zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert (T1 , T2) der

Sterilisationstemperatur während der Sterilisationsphase (III) zumindest teilweise in einer Pasteurisiereinrichtung (42) erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut in einer ersten Teilphase der Form- und Füllphase (I) in den Vorformling (3) oder in den sich formenden Behälter (2) zum Recken und Vorformen mit einem ersten Form- und Fülldruck (p1 ) und in einer weiteren Teilphase der Form- und Füllphase (I) in den sich formenden Behälter (2) für ein Endformen mit einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Form- und Fülldruck (p1 ) eingeleitet wird, wobei der zweite Form- und Fülldruck vorzugsweise größer ist als der erste Form- und Fülldruck.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Sterilisationstemperatur durch die Druckentlastung und/oder durch Mischung von Füllgutkomponenten (K1 , K2) mit

unterschiedlichen Temperaturen (TK1 , TK2) und/oder durch Erhitzen des Füllgutes eingestellt wird, und zwar vorzugsweise durch Einstellung und/oder Regelung der Temperatur (TO) des Füllgutes während der Form- und Füllphase

(I).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Temperatur des Füllgutes, beispielsweise die Temperatur (TO) des Füllgutes während der Form- und Füllphase (I), in

Abhängigkeit von einer Behälteraußentemperatur, die die Behälter (2) am Beginn der Sterilisationsphase (III) aufweisen, und/oder in Abhängigkeit von dem Verlauf der Behälteraußentemperatur in einer der Sterilisationsphase (III) vorausgehenden Erhitzungsphase (II) gesteuert und/oder geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgut aus einer einzigen Komponente oder aus wenigstens zwei unterschiedlichen Komponenten (K1 , K2) besteht.

9. Anlage zur Herstellung von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten Behältern (2) aus zumindest thermisch konditionierten Vorformlingen (3) aus einem

thermoplastischen Material, mit einer Form- und Füllmaschine (10), die wenigstens eine Form- und Füllstation (4) sowie mit wenigstens einer

Flüssigkeitsverbindung (36) zum gesteuerten Zuführen des die Behälter (2) formenden und in diese abzufüllenden Füllgutes aus wenigstens einem dieses Füllgut unter einem Form- und Fülldruck (p1) enthaltenden Füllkessel (13, 14), wobei die Form- und Füllstation (4) wenigstens eine Auslassöffnung (32) zum Ausbringen des Füllgutes während einer Form- und Füllphase (I) in den an einer Anlagefläche (27, 28) der Form- und Füllstation (4) in Dichtlage angeordneten Vorformling (2) oder in den sich aus diesem formenden Behälter (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet,

dass für ein heißaseptisches Füllen der Behälter (2) Mittel für ein Erhitzen des jeweiligen Behälters (2) und des in diesen abgefüllten Füllgutes in wenigstens einer Erhitzungsphase (II) auf eine Sterilisationstemperatur nach Beendigung der Form- und Füllphase (I) vorgesehen sind.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Füllgutkessel (13, 14) und/oder die Flüssigkeitsverbindung (36) für eine

Bereitstellung des Füllgutes mit einer geregelten oder gesteuerten

Ausgangstemperatur (TO), vorzugsweise mit einer Ausgangstemperatur (TO), die größer ist als die Umgebungstemperatur (Tu), aber kleiner ist als die

Sterilisationstemperatur.

1 1 . Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der

wenigstens eine Füllgutkessel (13, 14) Bestandteil eines Heißumlaufs zur gesteuerten und/oder geregelten Einhaltung einer Füllguttemperatur (TK1 , TK2) im Füllgutkessel (13, 14) ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Außentemperatur des jeweils geformten und gefüllten Behälters (2) nach dem Formen und Füllen und/oder nach dem Erhitzen des Behälters (2) und des Füllgutes auf die Sterilisationstemperatur, sowie durch eine Steuereinrichtung zum Regeln und/oder Steuern der Erhitzungsphase (II) und/oder der Ausgangstemperatur (TO) des während der Form- und Füllphase (I) in den Vorformling (3) oder den sich formenden Behälter (2) eingeleiteten Füllgutes.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Form- und Füllmaschine (10) nachfolgend eine Pasteurisiereinrichtung (42) für das Erhitzen und/oder Heißsterilisieren und anschließende Abkühlen der gefüllten und verschlossenen Behälter (2) vorgesehen ist.

14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die wenigstens eine Form- und Füllstation (4) oder eine diese Station bildende Form (4.1 ) Haltemittel, beispielsweise zangenartige Haltemittel zum Halten des Vorformlings (3) und des sich formenden Behälters (2) und/oder einen ein- oder mehrteiligen Boden und/oder einen die Anlagefläche für den Vorformling (3) und den sich formenden Behälter (2) bildenden Form- und Füllkopf (27) vorzugsweise mit Abdichtung (28) aufweist.