Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Folienbeutel, wobei die Folienbeutel eine Tülle aufweisen.

Es sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Abfüllen von Flüssigkeiten in Folienbeutel, die eine Tülle aufweisen, bekannt.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, dass gelegentlich das Äußere der Tülle durch die Flüssigkeit benetzt wird.

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.

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.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils in den Unteransprüchen offenbart.

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.

Jede von diesen Maßnahmen einzeln ist dazu geeignet, eine Verbesserung bei dem Verhindern der unerwünschten Benetzung der Außenseite der Tülle mit Flüssigkeit zu erreichen.

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.

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.

Vorteilhafterweise erfolgt das Absaugen und das Abgeben des Sterilgasstoßes durch ein und die selbe Leitung. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion der entsprechenden Vorrichtung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Auch zum Zirkulieren von Reinigungsflüssigkeit kann der Flüssigkeitsrücklauf eingesetzt werden.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.