[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten
in Folienbeutel, wobei die Folienbeutel eine Tülle aufweisen.
[0002] Es sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen
von Flüssigkeiten in Folienbeutel, die eine Tülle aufweisen, bekannt.
[0003] Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass gelegentlich das Äußere der Tülle
durch die Flüssigkeit benetzt wird.
[0004] Es hat sich herausgestellt, dass dies mit einer Reihe von Nachteilen verbunden ist.
So ist es beispielsweise nachteilig, dass auf dem Äußeren der Tülle und damit auf
dem Äußeren des Beutels befindliche Flüssigkeit dazu führt, dass der Beutel verschmutzt
oder klebrig ist. Zum Anderen ergibt sich hier eventuell ein Hygieneproblem, da die
außen anhaftende Flüssigkeit nicht durch die sterile Verpackung des Beutels geschützt
ist.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit denen das Benetzen der Tülle auf der Außenseite verhindert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung
nach Anspruch 9.
[0006] Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils in den Unteransprüchen offenbart.
[0007] Gemäß der Erfindung wird nach dem Befüllen des Folienbeutels Flüssigkeit aus dem
Füllmündung abgesaugt. Dadurch wird das Nachtropfen von Flüssigkeit bei Herausnahme
der Tülle auf die Außenseite der Tülle verhindert. Nach dem Absaugen wird weiterhin
ein Sterilgasstoß in den Folienbeutel gegeben, sodass dieser sich etwas aufbläht und
der Flüssigkeitsspiegel und damit eventuell in dem Beutel vorhandener Schaum in den
Beutel absinkt. Dadurch wird verhindert, dass Schaum oder Flüssigkeit über die Tülle
ausläuft.
[0008] Jede von diesen Maßnahmen einzeln ist dazu geeignet, eine Verbesserung bei dem Verhindern
der unerwünschten Benetzung der Außenseite der Tülle mit Flüssigkeit zu erreichen.
[0009] Weiterhin wird vor dem Befüllen der Folienbeutel evakuiert. Dadurch wird eine Schaumbildung
innerhalb des Folienbeutels zum guten Teil vermieden, sodass auch kein Schaum nach
dem Befüllen aus der Tülle auslaufen kann und so die Tülle außen benetzen könnte.
[0010] Durch das Verhindern von Schaumbildung ist es weiterhin möglich, den Kopfraum in
dem Beutel, der durch das Gas und nicht durch Flüssigkeit gefüllt ist, möglichst klein
zu halten.
[0011] Vorteilhafterweise erfolgt das Absaugen und das Abgeben des Sterilgasstoßes durch
ein und die selbe Leitung. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion der entsprechenden
Vorrichtung.
[0012] Zum Evakuieren des Beutels wird vorteilhafterweise ein Gasventil innerhalb der Vorrichtung
geöffnet und die Zuleitung zu dem Gasventil mit einer Vakuumleitung verbunden, was
am effektivsten durch das Umschalten eines entsprechenden Umschaltventils erfolgen
kann.
[0013] Zum Befüllen des Beutels wird vorteilhafterweise das Gasventil geschlossen und das
Füllventil geöffnet und nach dem Befüllen geschlossen. Dadurch wird verhindert, dass
Flüssigkeit dadurch vergeudet würde, dass sie in den Gasweg gelangt.
[0014] Zum Absaugen wird das Füllventil geschlossen und das Gasventil in der Vorrichtung
geöffnet und mit einer Vakuumleitung verbunden. Dadurch wird in sehr effizienter und
schneller Weise eventuelle Flüssigkeit aus der Füllmündung herausgesaugt, um so ein
Nachtropfen zu verhindern.
[0015] Für den Sterilgasstoß wird das Füllventil geschlossen und das Gasventil in der Vorrichtung
zu einer Druckgasleitung durch ein Umschaltventil geöffnet. Durch die Verwendung des
Gasventils auch für die Zuführung des Sterilgasstoßes wird eine möglichst kompakte
und mechanisch einfache Ausführung einer entsprechenden Vorrichtung möglich. Durch
diese Vorgehensweise wird noch eventuell in der Füllmündung befindliche Flüssigkeit
in den Folienbeutel überführt und die Füllmundung verbleibt unterhalb des Füllventils
flüssigkeitsfrei, sodass der Beutel mit der Tülle abgenommen werden kann, ohne dass
ein Nachtropfen erfolgt.
[0016] Bei der Vorrichtung ist ein Gasweg vorgesehen, der sich zwischen einer Gaszuleitung
und der Füllmündung erstreckt, wobei in dem Gasweg ein Gasventil vorgesehen ist, um
den Gasweg abzusperren oder zu öffnen und wobei der Gasweg stromab des Füllventils
in den Flüssigkeitsweg mündet. Dadurch ist es möglich, bei geschlossenem Füllventil
Flüssigkeit, die sich stromab des Füllventils befindet, zu entfemen. Die Gaszuleitung
ist mit einer Vakuumleitung oder einer Sterilgasleitung verbunden, sodass entweder
durch die Vakuumleitung Flüssigkeit oder Gas abgesaugt oder Sterilgas zugeführt werden
kann. Damit ist es möglich über nur eine Leitung das Absaugen und das Zuführen von
Gas zu ermöglichen. Dies erlaubt eine kompakte Ausführung der Vorrichtung.
[0017] Das Füllventil umfasst bevorzugterweise einen bewegbaren Kolben, der gegen ein sich
verjüngendes Rohrteil in dem Flüssigkeitsweg gedrückt werden kann, um so mit einer
Dichtung den Flüssigkeitsweg zu schließen oder zu öffnen. Dies erlaubt eine genaue
Steuerung des Füllvorgangs.
[0018] Weiterhin erlaubt es eine bevorzugte Ausführungsform, bei der der Gasweg innerhalb
des bewegbaren Kolbens angeordnet ist. Dadurch kann der Gasweg unmittelbar stromab
des Füllventils in den Flüssigkeitsweg münden.
[0019] Das Gasventil umfasst vorzugsweise einen gegenüber einer Öffnung beweglichen Stempel,
sodass durch Bewegung des Stempels das Gasventil geöffnet oder geschlossen werden
kann. Dies erlaubt ein schnelles Öffnen und Schließen, wie es für hohe Abfüllkapazitäten
nötig ist.
[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Flüssigkeitsweg stromauf des Füllventils
ein Flüssigkeitsrücklauf vorgesehen. Der Flüssigkeitsrücklauf kann die Flüssigkeit
zu dem Behälter zurückführen, von dem die Flüssigkeit durch eine Flüssigkeitszuleitung
zu der Tüllenposition geführt wird. Da der Flüssigkeitsrücklauf stromauf des Füllventils
vorgesehen ist, kann durch den Flüssigkeitsrücklauf bei geschlossenem Füllventil die
Flüssigkeit zirkuliert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Flüssigkeit,
die abgefüllt werden soll, heiß sein soll (aus Sterilitätsgründen), da dann bei angehaltener
Vorrichtung, bei der kein Abfüllen stattfindet, keine Flüssigkeit im Bereich der Vorrichtung
abkühlt und dann mit einer zu niedrigen Temperatur abgefüllt würde.
[0021] Auch zum Zirkulieren von Reinigungsflüssigkeit kann der Flüssigkeitsrücklauf eingesetzt
werden.
[0022] Vorteilhafte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Dabei zeigt:
- Figur 1
- Eine Vorrichtung zum Befüllen in einer schematischen Schnittzeichnung,
- Figuren 2 bis 4
- die Vorrichtung aus Figur 1 in verschiedenen Betriebszuständen.
[0023] In Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Befüllen 1 von Folienbeuteln 2 mit einer Tülle
3 gezeigt. Die Tülle 3 des Folienbeutels 2 ist auf eine Füllmündung 4 aufgesetzt.
Die Tülle 3 kann hierbei von unten entweder in eine Öffnung eingesteckt werden oder
über eine Öffnung wie beispielsweise ein Röhrchen aufgezogen werden.
[0024] Eine Flüssigkeitszuleitung 5 ist seitlich des Hauptrohrs 31 angeordnet. Das Hauptrohr
31 erstreckt sich hierbei quer zu der Flüssigkeitszuleitung 5 in einer vertikalen
Orientierung bis zur Füllmündung 4. Das untere Ende des Hauptrohrs 31 weist eine konische
Innenseite 7 auf.
[0025] Oberhalb von der Füllmündung 4 ist ein Füllventil 6 vorgesehen. Das Füllventil 6
umfasst eine ringförmige Dichtung 8, die gegen die konische Innenseite 7 gedrückt
werden kann. Die Dichtung 8 ist hierzu an einem beweglichen Kolben 13 angeordnet,
der in Richtung 15 auf und ab bewegt werden kann. Die Dichtung 8 kann auch an oder
in der konischen Innenseite angeordnet sein.
[0026] In Figur 1 ist der Kolben 13 in seiner unteren Position dargestellt, bei der die
Dichtung 8 auf der Innenseite 7 anliegt und so ein geschlossenes Füllventil 6 darstellt.
[0027] Zwischen der Flüssigkeitszuleitung 5 und der Füllmündung 4 erstreckt sich der Flüssigkeitsweg
über die Bereiche 29 und 30. Der Bereich 29 befindet sich hierbei stromauf des Füllventils
6 und der Bereich 30 stromab des Füllventils 6. Die Bereiche 29 und 30 können durch
das Füllventil 6 gegeneinander abgedichtet werden.
[0028] Das Hauptrohr 31 weist an seinem oberen Ende Führungen 14 für den Kolben 13 auf.
Dies führt zu einer genauen Bewegung des Kolbens 13 in der Richtung 15. Im Bereich
der Führung 14 müssen entsprechende Dichtungen für den Kolben 13 vorgesehen sein,
sodass zwischen Kolben 13 und Führung 14 keine Flüssigkeit austreten kann.
[0029] Im Inneren des Kolbens 13 ist ein Hohlraum 32 ausgebildet. Das untere Ende des Hohlraums
32 ist mit einem Gasventil 9 verschließbar. Das Gasventil 9 umfasst eine Dichtung
10, die hier eine ringförmige Dichtung ist. Die ringförmige Dichtung 10 umgibt das
obere Ende einer Öffnung 33, die sich im unteren Ende des Kolbens 13 befindet. Das
untere Ende der Öffnung 33 mündet in den Bereich 30 des Flüssigkeitsweges.
[0030] Auf die Dichtung 10 ist ein Stempel 11 aufsetzbar, um die Öffnung 33 gegen den Hohlraum
32 zu verschließen. Der Stempel 11 ist hierbei an einer Kolbenstange 12 angeordnet,
die in Richtung 16 auf und ab bewegt werden kann. Die Kolbenstange 12 tritt durch
das obere Ende des Hohlraums 32 nach außen aus und muss dort entsprechend abgedichtet
werden.
[0031] In Figur 1 ist der Stempel 11 in einer unteren Position, sodass das Gasventil 9 geschlossen
ist. Das obere Ende des Hohlraums 32 ist über eine Leitung 23 mit einem Umschaltventil
25 verbunden. Bei Bewegen des Kolbens 13 in Richtung 15 bewegt sich die Leitung 23
mit. Es ist deshalb vorteilhaft, eine flexible Verbindungsleitung 24 zwischen Umschaltventil
25 und Leitung 23 vorzusehen, sodass das Umschaltventil 25 ortsfest sein kann. Das
Umschaltventil 25 könnte jedoch auch zusammen mit dem Kolben 13 beweglich ausgestaltet
sein.
[0032] Das Umschaltventil 25 kann die Leitung 23 bzw. 24 mit einem Vakuumanschluss 27 oder
mit einer Sterilluftzuleitung 28 verbinden. Hierzu ist ein entsprechender Schieber
26 in dem Umschaltventil 25 vorgesehen, der die Leitung 24 mit dem Anschluss 27 oder
28 verbindet und die jeweils andere Verbindung schließt. Es kann jedoch auch jedes
andere Drei-Wege-Ventil eingesetzt werden, das wahlweise zwei Wege miteinander verbindet.
[0033] Der Kolben 13 und die Kolbenstange 12 können in Richtung 15 bzw. Richtung 16 mit
pneumatischen Zylindern, elektrischen Motoren oder anderen elektrischen Stellorganen
oder über mechanische Antriebe wie Nocken oder Ähnliches verstellt werden. Auch hydraulische
Stellorgane sind denkbar.
[0034] Vom Bereich 29 zweigt ein Flüssigkeitsrücklauf 22 von dem Hauptrohr 31 ab. Dieser
ist mit einem Rücklaufventil 17 absperrbar. Das Rücklaufventil 17 umfasst einen Konus
19, der in Richtung 21 gegen die Innenseite des Hauptrohrs 31 drücken kann, wobei
das Hauptrohr hier an seiner Innenseite auch einen entsprechend angepassten Konus
aufweisen kann. Der Konus 18 ist über eine Stange 20 in Richtung 21 hin und her bewegbar,
um das Rücklaufventil 17 zu öffnen oder zu schließen. Der Rücklauf 22 ist gegenüber
von dem Zulauf 5 angeordnet.
[0035] Im Folgenden soll die Verfahrensweise beim Befüllen erläutert werden. In Figur 1
ist das Flüssigkeitsventil 6 und das Gasventil 9 geschlossen. In diesem Zustand kann
ein Folienbeutel 2 mit einer Tülle 3 auf die Füllmündung 4 aufgesetzt werden. Dieser
Zustand ist in Figur 1 dargestellt.
[0036] In Figur 2 ist dargestellt, wie das Umschaltventil 25 so geschaltet ist, dass die
Leitung 23 mit Vakuumanschluss 27 verbunden ist. Dadurch wird in dem Hohlraum 32 ein
Vakuum erzeugt. Weiter ist das Gasventil 9 geöffnet. Das Innere des Hohlraums 32 ist
durch die Öffnung 33 mit der Füllmündung 4 verbunden. Der Folienbeutel 2 wird somit
durch die Tülle 3 evakuiert. Das Füllventil 6 ist hierbei geschlossen. Stromauf des
Füllventils 6 im Bereich 29 liegt jedoch bereits jetzt Flüssigkeit an.
[0037] Nach dem Evakuieren des Beutels 2 für einen Zeitraum von ca. einer 1/10 bis 2/10
oder 5/10 Sekunden oder auch eine Sekunde wird das Gasventil 9 durch Absenken des
Stempels 11 geschlossen. Dieser Zustand ist in Figur 1 dargestellt. Der Beutel ist
in diesem Zustand evakuiert und bleibt evakuiert.
[0038] Anschließend wird, wie in Figur 3 dargestellt, das Füllventil 6 geöffnet. Dazu wird
der Kolben 13 in Richtung 15 nach oben bewegt. Dadurch löst sich die Dichtung 8 von
der konischen Innenseite 7, sodass der Flüssigkeitsweg zwischen der Flüssigkeitszuleitung
5 und der Füllmündung 4 geöffnet wird. Die Flüssigkeit gelangt dabei durch die Flüssigkeitszuleitung
5 in den Bereich 29, 30 und von dort durch die Tülle 3 in den Folienbeutel 2. In der
Zuleitung 5 kann ein Volumenmesser angeordnet sein, der die abgefüllte Flüssigkeitsmenge
erfasst und den Füllvorgang so beendet, dass die voreingestellte Füllmenge abgefüllt
wird.
[0039] Zum Beenden des Füllvorgangs wird der Kolben 13 in Richtung 15 nach unten bewegt,
sodass die Dichtung 8 auf der Innenseite 7 aufsitzt, sodass das Füllventil 6 geschlossen
wird. Dieser Zustand ist in Figur 1 dargestellt.
[0040] Im Raum 30 befindet sich dann noch Flüssigkeit in der Füllmündung 4. Diese Flüssigkeit
kann durch Öffnen des Gasventils und entsprechender Schaltung des Umschaltventils
25 abgesaugt werden (s. Fig. 2). Die Flüssigkeit aus dem Bereich 30 wird durch die
Öffnung 33 in den Hohlraum 32 und von dort durch die Leitung 23, 24 und das Umschaltventil
25 in den Vakuumanschluss 27 abgesaugt. Die entsprechende Ventilstellung ist in Figur
2 dargestellt. Hierbei werden vorzugsweise lediglich wenige Tropfen Flüssigkeit entfemt.
[0041] Nach dem Beenden des Absaugens von Flüssigkeit aus der Füllmündung 4 kann das Umschaltventil
25 umgeschaltet werden, sodass die Leitung 23, 24 mit dem Sterilluftanschluss 28 verbunden
wird (s. Fig. 4). Das Gasventil 9 kann hierbei geöffnet bleiben. Durch die Leitung
23, 24 gelangt dann Sterilluft in den Hohlraum 32 und von dort durch das geöffnete
Gasventil 9 in die Öffnung 33 und in den Bereich 30. Von dort gelangt die Sterilluft
durch die Tülle 3 in den Folienbeutel 2. Dadurch gelangt zum Einen in solcher Art
und Weise Sterilluft in den Beutel 2, sodass das Innere keimfrei bleibt, zum Anderen
wird der Flüssigkeitsspiegel in den Folienbeutel 2 abgesenkt. Dadurch wird das Auslaufen
von Flüssigkeit beim Abnehmen des Beutels 2 mit der Tülle 3 von der Füllmündung 4
erschwert. Dieser Zustand ist in Figur 4 gezeigt.
[0042] Nach dem Absaugen von Flüssigkeit aus der Füllmündung kann jedoch auch das Gasventil
9 erst geschlossen werden, wenn das Umschaltventil 25 betätigt wird, sodass erst die
Leitung 23, 24 mit dem Sterilgasanschluss 28 verbunden und dann das Gasventil 9 emeut
geöffnet werden.
[0043] Die Schritte des Absaugens von Flüssigkeit aus der Füllmündung 4 und dem Abgeben
eines Sterilgasstoßes können auch umgekehrt durchgeführt werden. Das hat den Vorteil,
dass sich im Bereich der Füllmündung 4 im Wesentlichen Luft befindet, die noch wenige
Flüssigkeitstropfen aufweist, sodass durch Absaugen von der Luft die Flüssigkeit mitgerissen
wird. Auch kann erst abgesaugt, dann Sterilluft abgegeben und dann wieder abgesaugt
werden. Danach kann auch wieder Sterilluft abgegeben werden. Auch kann zweimal Sterilgas
abgegeben werden und dazwischen Flüssigkeit abgesaugt werden.
1. Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Folienbeutel (2) mit einer Tülle (3) mit
den Schritten:
a) Aufsetzen der Tülle (3) auf eine Füllmündung (4),
b) Evakuieren des Folienbeutels (2) durch die Tülle (3),
c) Befüllen des Folienbeutels (2) mit der Flüssigkeit durch die Tülle (3),
d) Absaugen von Flüssigkeit aus der Füllmündung (4),
e) Abgeben eines Sterilgasstoßes durch die Tülle (3) in den Folienbeutel (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Evakuieren, das Absaugen und das Abgeben eines Sterilgasstoßes entlang eines
gemeinsamen Gaswegs (32, 33) erfolgt, der zu der Füllmündung (4) führt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Evakuieren des Folienbeutels (2) das Öffnen eines Umschaltventils (25) von einer
Vakuumleitung (27) zu einem Gasweg (32, 33) zur Füllmündung (4) und das Öffnen eines
Gasventils (9) stromauf der Füllmündung (4) umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des Folienbeutels (2) bei geschlossenem Gasventil (9) und geöffnetem
Füllventil (6) stattfindet und mit dem Schließen des Füllventils (6) endet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Absaugen bei einem geschlossenem Füllventil (6) und einem geöffnetem Gasventil
(9) stromauf der Füllmündung (4) erfolgt, wobei durch ein Umschaltventil (25) eine
Vakuumleitung (28) zum Gasweg (32, 33), der zur Füllmündung (4) führt, geöffnet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgeben des Sterilgasstoßes bei einem geschlossenen Füllventil (6) und einem
geöffnetem Gasventil (6) stromauf der Füllmündung (4) erfolgt, wobei durch ein Umschaltventil
(25) eine Druckgasleitung (27) zum Gasweg (32, 33), der zur Füllmündung (4) führt,
geöffnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Absaugen von Flüssigkeit das Abgeben des Sterilgasstoßes erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abgeben des Sterilgasstoßes das Absaugen von Flüssigkeit erfolgt.
9. Vorrichtung (1) zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Folienbeutel (2) mit einer Tülle
(3), wobei die Vorrichtung (1) umfasst:
eine Füllmündung (4) zum Aufsetzen der Tülle (3) des Beutels (2) auf die Füllmündung
(4) in einer Tüllenposition,
einen Flüssigkeitsweg (29, 30), der von einer Flüssigkeitszuleitung (5) zu der Füllmündung
(4) führt, wobei der Flüssigkeitsweg (29, 30) mit einem Füllventil (6) absperrbar
ist,
einen Gasweg (32, 33), der von einer Gaszuleitung (23, 24) zu der Füllmündung (4)
führt, wobei ein Gasventil (9) in dem Gasweg (32, 33) vorgesehen ist und
wobei der Gasweg (32, 33) stromab des Füllventils (6) in den Flüssigkeitsweg (29,
30) mündet und
wobei die Gaszuleitung (24, 23) entweder mit einer Vakuumleitung (27) oder einer Sterilgasleitung
(28) verbunden werden kann.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (6) umfasst:
- einen bewegbaren Kolben (13) und
- einen sich verjüngenden Rohrteil (7), der den Flüssigkeitsweg (29, 30) umschließt
und gegen den der bewegbare Kolben (13) gedrückt werden kann um so den Flüssigkeitsweg
mit einer Dichtung (8) abzusperren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasweg (32, 33) zum Teil innerhalb des bewegbaren Kolbens (13) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil (9) innerhalb des bewegbaren Kolbens (13) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil (9) einen gegenüber einer Öffnung(33) beweglichen Stempel (11) umfasst,
wobei die Öffnung (33) mit einer Dichtung (10) durch den Stempel (11) verschlossen
werden kann.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Flüssigkeitsweg (29, 30), stromauf des Füllventils (6) ein Flüssigkeitsrücklauf
(22) vorgesehen ist, der mit einem Rücklaufventil (17) absperrbar ist.