VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM FÜLLEN VON GEBINDEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Gebinden, insbesondere Kegs, mit Flüssigkeiten, in denen wenigstens ein Gas gelöst ist, wobei das Gebinde vor dem Einfüllen der Flüssigkeit mit einem Vorspanngas vorgespannt wird, dann dem Gebinde über ein an eine Zufuhrleitung angeschlossenes Füllventil einer Füllstation Flüssigkeit zugeführt und während des Füllvorgangs das im Gebinde enthaltene Vorspanngas abgeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Kohlensäurehaltige Getränke, wie Bier, halten ihr CO₂ nur dann in Lösung, wenn der über der Flüssigkeit liegende Partialdruck des Gases CO₂ mindestens so hoch ist wie der Sättigungsdruck in der Flüssigkeit. Liegt der Gasdruck über der Flüssigkeit unterhalb des Sättigungsdruckes, so verliert die Flüssigkeit CO₂, liegt der Gasdruck aber wesentlich darüber, besteht die Gefahr, daß zusätzliches CO₂ in Lösung geht. Die Gasaufnahme ist hierbei abhängig von dem Differenzdruck zwischen dem Sättigungsdruck in der Flüssigkeit und dem Partialdruck über der Flüssigkeit, der für den Gasaustausch zur Verfügung stehenden Zeit, die in der Regel mit der Füllzeit des Gebindes gleichzusetzen ist, und der Größe der Gasaustauschfläche, also der Flüssigkeitsoberfläche. Aufgrund der während des Füllvorganges auftretenden Turbulenzen in der Flüssigkeit ist die Gefahr einer Gasaufnahme während des Füllens erheblich vergrößert. Der Gasaustausch zwischen Flüssigkeit und der überlagerten Gasatmosphäre betrifft jedoch nicht nur das CO₂, sondern auch andere in der Gasatmosphäre vorhandene Gase, insbesondere Sauerstoff, der nach den gleichen Gesetzen von der Flüssigkeit aufgenommen wird. Sauerstoff ist aber bei Flüssigkeiten, die durch Mikroorganismen geschädigt werden können oder deren Haltbarkeit durch Oxidation von Flüssigkeitsbestandteilen gefährdet ist, ein wesentlicher Faktor für die Qualität des Produktes.

[0003] Um das Produkt durch ein Ventil in das Gebinde, sei es eine Flasche oder ein Faß, zu bekommen, ist ein Differenzdruck zwischen Zuleitung und Gebindeinnerem notwendig. Die Größe des Differenzdrucks bestimmt die Einströmgeschwindigkeit des Produktes. Üblicherweise wird das Produkt zur Vermeidung von Oberflächenvergrößerungen durch Turbulenzen mit anfänglich niedriger Geschwindigkeit gefüllt, die dann langsam gesteigert wird. Hierzu wird das Gebinde mit einem Gasdruck vorgespannt, der erheblich über dem Sättigungsdruck des in der Flüssigkeit gelösten Gases liegt. Die abzufüllende Flüssigkeit selbst wird durch Tanks oder Pumpen ebenfalls auf diesem Druckniveau gehalten und der Füllmaschine zugeführt. Nach dem Vorspannen des Gebindes auf den Druck der zugeführten Flüssigkeit wird eine Verbindung zwischen Gebinde und Zuleitung des Füllgutes hergestellt. Durch kontrolliertes Ablassen des im Gebinde vorhandenen Vorspanngases wird das Einfließen des Füllgutes in das Gebinde ermöglicht. Hierbei bestimmt der sich aufbauende Differenzdruck die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Es ist ferner bekannt, daß gegen Ende der Befüllung der Gasaustritt gedrosselt wird und dadurch der Differenzdruck zwischen Gebindeinnerem und Zuleitung abnimmt. Dies bewirkt gegen Ende des Füllvorgangs eine Reduzierung der Einfüllmenge pro Zeiteinheit, wodurch ein genaues Abschalten bei Erreichen einer Sollmenge ermöglicht wird. Dieses bekannte Verfahren wird als "Rückgasregelung" bezeichnet. Der Vorteil dieser Regelung liegt darin, daß der Gasdruck über der Flüssigkeit zu jeder Zeit über dem Sättigungsdruck des Produktes liegt.

[0004] Der einzustellende Vorspanndruck wird durch Erfahrung ermittelt. Am Anfang der Befüllung soll das Produkt durch Turbulenzen, die lokale Unterdrücke zur Folge haben, CO₂ verlieren. Dadurch entsteht ein gewollter künstlicher Schaum auf der Flüssigkeitsoberfläche, dessen Blasen ausschließlich das freigewordene CO₂ enthalten und somit das Produkt vor Kontakt mit der darüberliegenden sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre schützen. Während des weiteren Füllvorgangs verschwinden die Turbulenzen und damit die lokalen Unterdrücke. Das Produkt nimmt während der restlichen Füllzeit wieder CO₂ auf. Die Kunst besteht also darin, abhängig von CO₂-Gehalt, Temperatur, Gebindegröße und kalkulierter Füllzeit ein Gleichgewicht zwischen CO₂-Verlust und -Wiederaufnahme zu erreichen.

[0005] Abgesehen davon, daß das Gebinde bei der Rückgasregelung weit über den Sättigungsdruck vorgespannt werden muß und das Ablassen zum Erreichen einer kontrollierten Füllgeschwindigkeit gesteuert vorgenommen werden muß, ist die Reduzierung der Füllgeschwindigkeit im letzten Füllabschnitt problematisch. Bei konstantem Zulaufdruck der Flüssigkeit kann die Fließgeschwindigkeit nur reduziert werden, wenn der Differenzdruck verringert wird. Bei den bekannten Verfahren wird hierzu der Gasaustritt gedrosselt (bzw. im Extremfall unterbunden) und abgewartet, bis der steigende Füllstand durch Kompression des im Gebinde vorhandenen restlichen Gasvolumens eine Erhöhung des Gegendrucks auf den gewünschten Wert erreicht hat. Dieser Zeitraum kann insbesondere bei Bierfässern erheblich sein. So hat ein 50 1-Keg üblicherweise einen Zulaufquerschnitt DN21 und eine maximale Einfüllgeschwindigkeit von 2,5 l/sec bei einem Differenzdruck von 0,8 bar. Ist das Keg mit 35 l gefüllt, so müssen zur Reduktion der Geschwindigkeit 15 l Gasraum um 0,7 bar komprimiert werden. Hierfür werden 15 x 0,7 = 10,5 l Flüssigkeit und aufgrund der sich reduzierenden Füllgeschwindigkeit ca. 8 Sekunden Füllzeit benötigt. Eine schnelle, genaue Regelung ist, insbesondere bei möglicherweise schwankenden Zulaufdrücken, also nicht möglich. Noch kritischer ist die Situation, wenn in dem Produkt nicht nur ein Gas (beispielsweise CO₂), sondern zwei Gase (beispielsweise CO₂ und N₂) bewußt gelöst sind. N₂ wird heutzutage deshalb dem Bier zugesetzt, weil es schaumstabilisierend wirkt. Bestes Beispiel dafür ist Stout-Bier, dessen cremiger, lang anhaltender Schaum durch das gelöste, beim Zapfen freiwerdende N₂ verursacht wird. N₂ und CO₂ haben jedoch völlig verschiedene Löslichkeiten und Sättigungsdruckkurven. Während CO₂ leicht in Lösung geht und nur schwer aus der Lösung zu bringen ist, ist es äußerst schwierig, N₂ überhaupt in Lösung zu bringen und schon bei geringsten Turbulenzen sehr einfach, N₂ wieder zu entfernen. Die Balance zwischen Entgasen bei Füllbeginn und Wiederaufnahme des verlorenen Gases während der Füllung ist bei 2-Gas-Systemen nahezu nicht zu finden. Die Qualität des abzufüllenden Produktes ist daher schwankend. Es wird versucht, dies dadurch zu kompensieren, daß das Verhältnis der Gasatmosphäre CO₂ zu N₂ anders gehalten wird als der Anteil der gelösten Gase. Dieser Kompromiß ist jedoch immer nur für eine Temperatur oder eine Gebindegröße und jeweils nur für einen Produktzufuhrdruck gültig. Eine regelungstechnische Beherrschung dieser vielen Faktoren und ihrer Toleranzen ist unmöglich.

[0006] Ein weiterer Nachteil der Rückgasregelung liegt darin, daß das Gebinde weit über den Sättigungsdruck hinaus mit Gas, in der Regel CO₂, vorgespannt werden muß, um eine Druckabsenkung zu erreichen, die auch während des maximalen Absenkens des Innendrucks beim Füllprozeß immer noch über dem Sättigungsdruck des Gases liegt. Da das Gas anschließend in die Atmosphäre entlassen wird, ist neben dem Energiekonsum auch ein erhöhter Verbrauch des Treibhausgases CO₂ die Folge. Ferner wird das Bedienungspersonal durch den hohen CO₂-Ausstoß belastet.

[0007] Aus der GB-A-2 116 530 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem die Befüllung der Kegs mit nach unten gekehrter Anschlußarmatur erfolgt, wobei die Flüssigkeit durch das Kohlensäureventil der Anschlußarmatur einströmt und das verdrängte Gas durch den Stechdegen abgeführt wird. Läuft das Bier schließlich über den oberen Rand des Steigrohres, ist das Fass voll gefüllt. Um eine verwirbelungs- und schaumarme sowie vor allem dauerhaft messgenaue Einfüllung von Bier in die Kegs zu ermöglichen, ist vorgesehen, das Füllen in 3 Phasen durchzuführen, wobei in einer Anlaufphase ein erstes vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen abgemessen und langsam in das Keg eingeführt wird, in der nachfolgenden Schnellfüllphase ein zweites vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen abgemessen und schnell in das Keg eingeführt wird und wobei in der abschließenden Vollfüllphase ein drittes vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen abgemessen und langsam in das Keg eingeführt wird. Die jeweils in das Keg eingefüllten Flüssigkeitsvolumina werden über einen induktiven Messwertgeber an der Flüssigkeitsleitung erfasst und an eine Auswert- und Schaltelektronik weitergleitet, innerhalb der die Messpannung digitalisiert und einem in "Liter" geeichten Messwertanzeiger für das Gesamtvolumen des Kegs zugeleitet wird. Die für die einzelnen Füllphasen gewünschten Volumina können über einen Sollwerteinsteller vorgegeben werden. Um die unterschiedlichen Füllvolumina in den einzelnen Füllphasen zu erreichen, wird in der Schnellfüllphase eine weitere Fülleitung zugeschaltet. Grundlage des bekannten Verfahrens ist somit das Vorsehen von zwei parametrierbaren Volumengrenzwerten, bei deren Erreichen zwischen einer großen und einer kleineren Fülleitung umgeschaltet werden kann. Die Durchflussgeschwindigkeit in der Produktzuführleitung wird nicht geregelt.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine schonende Füllung zu ermöglichen und den Verbrauch an Vorspanngas zu reduzieren.

[0009] Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Vorspanngas im Gebinde lediglich auf einen etwa dem Sättigungsdruck eines der in der abgefüllten Flüssigkeit gelösten Gase entsprechenden Partialdruck vorgespannt wird und daß die Durchflußgeschwindigkeit in der Produktzufuhrleitung gemessen und durch eine Anpassung des Produktvolumenstroms direkt geregelt wird.

[0010] Im Gegensatz zum Stand der Technik wird das anfangs langsame Einströmen des Produktes und die Steigerung der Fließgeschwindigkeit zum Ende der Füllung nicht mehr indirekt durch Modulierung des Keginnendrucks geregelt, sondern es erfolgt eine direkte Regelung des Produkt-Volumenstroms.

[0011] Ein wesentlicher Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht darin, daß auf die bisher notwendige Installation von Produktdrucksensoren völlig verzichtet werden kann, da diese Drücke für die Erzeugung der Fließgeschwindigkeit nicht mehr bestimmend sind. Hierdurch werden der Einsatz dieser hochgenauen und empfindlichen Sensoren sowie deren meßtechnischer Kalibrierabgleich nicht mehr erforderlich.

[0012] In einem mit Gegendruckgas befüllten Behälter kann nur sehr träge auf Produktdruckschwankungen reagiert werden, indem der Druck des relativ großen Gasvolumens durch Sperren oder Freigeben des Gasauslasses erhöht bzw. erniedrigt wird. Die Druckänderung hängt von dem langsam ansteigenden Produktniveau im Gebinde ab. Bei der vorliegenden Erfindung läßt sich hingegen trotz sich ändernder Produkt- oder Gasgegendrücke durch Veränderung des Durchflußquerschnittes die Durchflußgeschwindigkeit des Produktes in das Keg hinein stabil auf dem vorgegebenen gewünschten Wert halten.

[0013] Das in das heiße Keg einströmende erste, kalte Produkt bringt Restmengen atmosphärischen Sterildampfes im Gebinde zur plötzlichen Kondensation. Die bisher angewendeten druckmodulierenden Verfahren konnten diesen Druckzusammenbruch nicht schnell genug ausregeln. Das neue Verfahren löst diese Aufgabe ohne Schwierigkeiten und ein kontrolliertes langsames Anströmen des Produktes, Voraussetzung einer schonenden Abfüllung, ist gewährleistet.

[0014] In Weiterbildung der Erfindung können in einer Datenverarbeitungseinheit unterschiedliche Füllkurven hinterlegt werden, die bestimmten Gebindegrößen, Fittingarten, unterschiedlichen Produkttemperaturen und/oder bestimmten Treibgasanteilen Rechnung tragen. Die Gestaltung dieser Kurven geschieht durch Algorithmen, die errechnet oder empirisch gewonnen werden und den erwähnten Gebindekomponenten oder Produktzuständen entsprechende Fließgeschwindigkeiten automatisch zuordnen. Neue Produkt-Gebindekonstellationen können damit in diesem System selbstlernend optimierte Füllprofile gestalten und abarbeiten. Die Füllkurven werden als Sollwerte der Regelung des Produktvolumenstroms zugrundegelegt.

[0015] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens können die Füllkurven, bspw. mit graphisch interaktiven Systemen, während der Produktion graphisch verändert und angepaßt werden.

[0016] Das Gas im Gebindeinneren kann dann über ein einfaches Überströmventil durch das einströmende Produkt herausgedrückt werden. Die bisher üblichen teuren regelungstechnischen Apparate sind hierfür nicht mehr notwendig. Bei Flüssigkeiten mit mehreren gelösten Gasen kann die optimale Gaszusammensetzung innerhalb des Gebindes eingestellt werden, da während des Füllvorgangs über die gesamte Zeit ein gleicher Druck im Gebindeinneren herrscht. Bei der herkömmlichen Rückgasregelung hatten die wechselnden Drücke im Gebindeinneren während des Füllvorgangs in den unterschiedlichen Füllphasen unterschiedliche Gasaustauschverhalten und damit eine Beeinflussung der Produktqualität zur Folge. Dies ist durch die Erfindung vollständig behoben.

[0017] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Vorspanndruck innerhalb des Gebindes entsprechend dem Sättigungsdruck nach der Befüllung eingestellt. Hintergrund dieses Erfindungsgedankens ist die Tatsache, daß Bierkegs vor der Befüllung zur Sterilisation gedämpft werden und das kalte Produkt in das noch heiße Gebinde eingefüllt wird. Hierbei werden in ca. 12 kg Metall einer Temperatur von 100°C 50 l Bier einer Temperatur von ca. 3°C eingefüllt. Es stellt sich eine Misch- und Ausgleichstemperatur ein, die die Temperatur des Produktes im Gebinde um ca. 4°C gegenüber der Zufuhrtemperatur erhöht. Dies verändert selbstverständlich die Sättigungsdrücke der gelösten Gase, so daß erfindungsgemäß der einzustellende Wert demjenigen des Produktes im abgefüllten Gebinde entsprechen muß. Diese Frage hat sich in der Vergangenheit nie gestellt, weil der Gegendruck stets erheblich über dem Sättigungsdruck gelegen hat.

[0018] Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit einer Füllstation, der über eine Zufuhrleitung in das Gebinde einzufüllende Produktflüssigkeit zugeführt und aus der über eine Rückgasleitung aus dem Gebinde entweichendes Vorspanngas abgeführt wird, weist erfindungsgemäß an der Füllstation einen Strömungsmesser zur Ermittlung der Durchflußgeschwindigkeit in der Zufuhrleitung der Füllstation und eine regelbare Blende zur Anpassung des Produktvolumenstroms auf. Hierdurch kann der Volumenstrom an jeder Füllstation in Abhängigkeit von der Füllmenge oder Füllhöhe völlig unabhängig vom Zufuhrdruck des einzufüllenden Produktes und unabhängig von den an der Füllmaschine ggf. vorgesehenen anderen Füllstationen individuell eingestellt werden. In vielen Fällen ergibt sich außerdem eine Vereinfachung der den Füllmaschinen üblicherweise vorgeschalteten Drucktanks und deren Regelung, da diese ebenfalls ohne Produktbeeinflussung auf das optimale Gasgemisch entsprechend der Verhältnisse bei Sättigungsdruck eingestellt werden können.

[0019] Der Produktvolumenstrom wird durch einen Regler auf der Basis der von dem Strömungsmesser ermittelten Durchflußgeschwindigkeit als Istwert und einer vorzugsweise auf die Gebindegröße, Fittingart, Produkttemperatur und/oder Treibgasanteile des Produktes abgestimmten, in einer Datenverarbeitungseinheit gespeicherten Füllkurve als Sollwert geregelt. Hierzu ist der Blendenquerschnitt erfindungsgemäß stufenlos veränderbar.

[0020] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Rückgasleitung ein Überströmventil vorgesehen, über das das Rückgas abgeführt wird.

[0021] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

[0022] Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Füllstation gemäß der Erfindung,

Fig. 2

schematisch die Einflußgrößen für die Festlegung der Füllkurven und

Fig. 3a,b

eine Gegenüberstellung der herkömmlichen Rückgasregelung und der erfindungsgemäßen Regelung.

[0023] Die in Fig. 1 dargestellte Füllstation 30 baut auf dem in der Stammanmeldung DE 197 18 130.9, deren Inhalt auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, beschriebenen Prinzip des niedrigen Gasgegendrucks im zu belüftenden Gebinde auf. Die Füllstation 30 besteht im wesentlichen aus einem Füllventil 2, dem über eine Zufuhrleitung 3 eine Flüssigkeit, wie Bier, in der Gase gelöst sind, zugeführt wird. Auf das Füllventil 2 ist ein Gebinde, insbesondere ein Keg 4 aufgesetzt, das mit der Produktflüssigkeit gefüllt werden soll.

[0024] In der Zufuhrleitung 3 ist ein der einzelnen Füllstation 1 zugeordneter Strömungsmesser 31 zur Ermittlung der Durchflußgeschwindigkeit des Produktes durch den Leitungsabschnitt 8 und eine stufenlos regelbare Blende 32, bspw. ein Membranregelventil, vorgesehen. Der vor oder hinter der Blende 32 angeordnete Strömungsmesser 31 liefert die gewonnenen Daten des Produktdurchflusses an eine Istwert-Verarbeitung 33, die die aktuelle Durchflußmenge(-geschwindigkeit) als Istwert an eine Regeleinrichtung (34) weitergibt.

[0025] In dem Keg 4 ist ein Steigrohr 9 vorgesehen, das mit einer Rückgasleitung 10 des Füllventils 2 verbunden ist. Die Rückgasleitung 10 führt zu einem Überströmventil 11, über das der Zugang zu einem Rückgasauslaß 12 gesteuert wird. An die Rückgasleitung 10 ist außerdem eine Vorspanngasleitung 13 angeschlossen, die über ein Ventil 14 absperrbar ist.

[0026] Zum Füllen des Gebindes 4 wird dieses zunächst über die Vorspanngasleitung 13 und die Rückgasleitung 10 mit einem Vorspanngas, insbesondere CO₂, vorgespannt. Bei bestimmten Flüssigkeiten, beispielsweise Stout-Bier kann das Vorspanngas auch eine Zusammensetzung mehrerer Gase, wie CO₂ und N₂ sein. Der Vorspanndruck im Keg 4 liegt hierbei lediglich auf einem etwa dem Sättigungsdruck des CO₂ (oder N₂) im Bier entsprechenden Partialdruck oder leicht darüber (bspw. 1,4 bar), der unterhalb des vor dem Füllventil 2 anliegenden Produktdruckes (bspw. 2,5 bar) in dem Leitungsabschnitt 8 der Zufuhrleitung 3 liegt. Der Gegendruck des Vorspanngases im Keg 4 entspricht dem Sättigungsdruck des gelösten Gases nach Füllen des Kegs 4, d.h. im abgefüllten Gebinde. Hierbei wird berücksichtigt, daß sich das mit einer Temperatur von etwa 3°C eingefüllte Bier in dem üblicherweise vor dem Füllen gedämpften und daher etwa 100°C heißen Keg 4 um ca. 4°C erwärmt. Die hierdurch bewirkte Änderung des Sättigungsdruckes wird bei der Einstellung des ursprünglichen Vorspanndruckes bereits berücksichtigt.

[0027] Beim Füllen vergleicht die Regeleinrichtung 33 den von dem Strömungsmesser 31 gelieferten Istwert ständig mit einem durch eine auf die Gebindegröße, Fittingart, Produkttemperatur, Treibgasanteil oder dgl. Parameter abgestimmten in einer Datenverarbeitungseinheit hinterlegten Füllkurve festgelegten Sollwert und ändert ggf. die Durchflußmenge. Zu diesem Zweck kommt die stufenlos veränderbare Blende 32 zum Einsatz, deren Querschnitt durch einen Linearantrieb (Stellgröße: Hub) derart variiert werden kann, daß zu jeder Zeit eine vorgegebene Durchflußgeschwindigkeit (Regelgröße) erzeugt werden kann. Hierdurch können auch übliche Druckschwankungen in den Produktleitungen oder dem Gasraum ausgeglichen und durch die sehr kurze Regelstrecke ohne Zeitverzögerung kompensiert werden. In Verbindung mit einem konstant am Sättigungsdruck gehaltenen Gegendruck können ohne weitere Beeinflussung des Produktinnendruckes in der zuführenden Leitung mit großer Präzision vorgegebene Füllkurven nachgefahren werden.

[0028] Die Einflußgrößen für die Festlegung der Füllkurven sind in Fig. 2 dargestellt. Zusätzlich zu dem über errechnete oder empirisch ermittelten Algorithmen festgelegten und in der Datenverarbeitungseinheit hinterlegten Füllkurven, können bei neuen Produkt-/Gebindekonstellationen selbstlernend optimierte Füllprofile gestaltet und abgearbeitet werden. Es kann auch vorgesehen sein, die Füllkurven auf graphisch interaktiven Systemen während des Produktionsablaufes zu verändern.

[0029] Die Fig. 3a, b zeigen eine Gegenüberstellung der herkömmlichen "Rückgasregelung" und der erfindungsgemäßen Regelung. Während die indirekte Druckregelung immer gegenläufig zur Fließgeschwindigkeit erfolgt, wobei sich an den Kreuzungspunkten erhebliche Regelungsprobleme ergeben, verlaufen bei der erfindungsgemäßen direkten Regelung Strömungsquerschnitt (Volumenstrom) und Fließgeschwindigkeit parallel. Auf Druckveränderungen kann sehr schnell reagiert werden.

[0030] Wird nach Schließen des Vorspanngasventils 14 das Füllventil 2 geöffnet, so tritt zunächst nur eine kleine Produktmenge ein. Ein Einspritzen des Produktes wird trotz des Druckunterschiedes dadurch vermieden, daß die Zufuhrmenge gezielt reduziert wird. Dann wird die Füllgeschwindikgeit langsam gesteigert, um keine übergroßen Turbulenzen zu verursachen. Das aus der Zufuhrleitung 8 durch den Ringspalt 15 im Füllventil 2 in das Keg 4 hineingeförderte Bier drückt das im Keg 4 enthaltene Vorspanngas durch das Steigrohr 9 aus dem Keg 4 heraus. Das Vorspanngas entweicht über das Überströmventil 11 in den Rückgasauslaß 12. Der durch das Überströmventil 11 festgelegte Rückgasdruck beträgt bspw. konstant 1,5 bar.

[0031] Wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß die Vorspannung im Keg 4 lediglich auf eine etwa dem Sättigungsdruck des CO₂ (oder N₂) im Bier entsprechenden Partialdruck eingestellt werden muß und somit weit unter dem herkömmlicherweise eingestellten Vorspanndruck liegt. Über die jeder einzelnen Füllstation 30 zugeordnete Regelungseinheit 31-39 ist es möglich, die Füllgeschwindigkeit im Keg 4 verzögerungsfrei zu steuern, so daß eine Befüllung mit bisher unerreichbarer Produktschonung ermöglicht wird. Eine Schädigung durch ungewollten Verlust oder Aufnahme von CO₂ oder die Aufnahme von Sauerstoff aus dem Vorspanngas wird vermieden und die Produktqualität bei um 40% reduziertem Vorspanngasverbrauch wesentlich verbessert.

Bezugszeichenliste:

[0032] 

2

Füllventil

3

Zufuhrleitung

4

Keg

8

Leitungsabschnitt

9

Steigrohr

10

Rückgasleitung

11

Überströmventil

12

Rückgasauslaß

13

Vorspannleitung

14

Ventil

15

Ringspalt

30

Füllstation

31

Strömungsmesser

32

Blende

33

Istwert-Verarbeitung

34

Regler

Ansprüche

1. Verfahren zum Füllen von Gebinden (4), insbesondere Kegs, mit Flüssigkeiten, in denen wenigstens ein Gas gelöst ist, wobei das Gebinde (4) vor dem Einfüllen der Flüssigkeit mit einem Vorspanngas vorgespannt wird, dann dem Gebinde (4) über ein an eine Zufuhrleitung (3, 8) angeschlossenes Füllventil (2) einer Füllstation (30) Flüssigkeit zugeführt und während des Füllvorgangs das im Gebinde (4) enthaltene Vorspanngas abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspanngas im Gebinde (4) lediglich auf einen etwa dem Sättigungsdruck eines der in der abgefüllten Flüssigkeit gelösten Gase, insbesondere CO₂ oder N₂, entsprechenden Partialdruck vorgespannt wird, und daß die Durchflußgeschwindigkeit in der Produktzufuhrleitung gemessen und durch eine Anpassung des Produktvolumenstroms direkt geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit in der Zufuhrleitung (8) auf der Basis einer vorher festgelegten, in einer Datenverarbeitungseinheit gespeicherten Füllkurve geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Gebindegrößen, Fittingarten, Produkttemperaturen und/oder Treibgasanteile des Produktes entsprechende Füllkurven bestimmt und in der Datenverarbeitungseinheit hinterlegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkurven bspw. mit Hilfe von graphisch interaktiven Systemen während der laufenden Produktion anpaßbar sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Gebinde (4) vorgesehene Vorspanngas durch das einströmende Produkt aus dem Gebinde (4) herausgedrückt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspanndruck in dem Gebinde (4) so eingestellt wird, daß er etwa dem Sättigungsdruck des gelösten Gases in dem gefüllten Gebinde (4) entspricht.

7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Füllstation (30) mit einer Zufuhrleitung (3, 8), über die in ein auf der Füllstation (30) vorgesehenes Gebinde (4) einzufüllende Produktflüssigkeit zugeführt wird, und mit einer Rückgasleitung (10), über die aus dem Gebinde (4) entweichendes Vorspanngas abgeführt wird, wobei an der Füllstation (30) ein Strömungsmesser (31) zur Ermittlung der Durchflußgeschwindigkeit in der Zufuhrleitung (8) der Füllstation (20) und eine regelbare Blende (32) zur Anpassung des Produktvolumenstroms vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen Regler (34), der das Öffnen und Schließen der Blende (32) auf der Basis der von dem Strömungsmesser (31) ermittelten Durchflußgeschwindigkeit als Istwert und einer in einer Datenverarbeitungseinheit hinterlegten Füllkurve als Sollwert regelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Datenverarbeitungseinheit eine Vielzahl von Füllkurven für unterschiedliche Gebindegrößen, Fittingarten, Produkttemperaturen und/oder Treibgasanteile des Produktes hinterlegt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) ein Membranregelventil ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückgasleitung (10) ein Überströmventil (11) vorgesehen ist, über das das Rückgas abgeführt wird.

Claims

1. Method for filling barrels (4), especially kegs, with liquid, in which at least one as is dissolved, wherein the barrel (4) is pre-stressed with a pre-stress gas before being filled with liquid, wherein then liquid is fed to the barrel (4) by means of a filling valve (2) of a filling station (30), connected to a feed line (3, 8), and herein the pre-stress gas contained in the barrel (4) is removed during the filling process, characterized in that the pre-stress gas in the barrel (4) is only pre-stressed to a partial pressure, roughly corresponding to the saturation pressure of one of the gases dissolved in the liquid being filled, especially CO₂ or N₂, and that the flow speed is measured in the product feed line and con rolled directly by adjusting the product volume stream.

2. Method according to claim 1, characterized in that the flow speed in the feed line (8) is regulated on the basis of a previously determined filling curve that is stored in a data-processing unit.

3. Method according to claim 2, characterized in that filing curves corresponding to different barrel sizes, types of fitting, product temperatures and or proportions of propellant gas in the product are determined and entered into a data-processing unit.

4. Method according to claim 2 or 3, characterized in that the filling curves can be adjusted durinig the ongoing production, for example, with the help of graphic interactive systems.

5. Method according to any of claims 1 to 4, characterized in that the pre-stress gas provided in the barrel (4) is forced out from the barrel (4) by the inflowing product.

6. Method according to any of claims 1 to 5, characterized in that the pre-stress pressure in the barrel (4) is adjusted such that it corresponds roughly to the aturation pressure of the dissolved gas in the filled barrel (4).

7. Device for carrying out a method according to any of claims 1 to 6 with a filling station (30) with a feed line (3, 8), by which product liquid is supplied for filling a barrel (4) provided at the filling station (30), and with a return gas line (10), by which pre-stress gas escaping from the barrel (4) is discharged, wherein a flow meter (31) for determining the flow speed in the feed line (8) of filling station (20) and an adjustable diaphragm (32) for adjusting the product volume flow are provided at the filling station (30), characterized by a controller (34) which regulates the opening and closing of the diaphragm (32) on the basis of the flow speed determined by the flow meter (31) as the actual value and a filling curve stored in a data-processing unit as a set value.

8. Device according to claim 7, characterized in that a multiple number of filling curves is stored in the data-processing unit for various barrel sizes, types of fittings, product temperatures and/or propellant gas proportions in the product.

9. Device according to any of claims 7 or 8, characterized in that the diaphragm (32) is a membrane control valve.

10. Device according to any of claims 7 to 9, characterized in that an overflow valve (11) is provided in the return gas line (10), by which the return gas is discharged.

Revendications

1. Procédé pour remplir des fûts (4), en particulier des tonnelets, avec des liquides dans lesquels est dissout au moins un gaz, le fût (4) étant précontraint avec un gaz de précontrainte avant le versement du liquide, un liquide étant ensuite acheminé jusqu'au fût (4) au travers d'un clapet de remplissage (2) raccordé à une conduite d'alimentation (3, 8) d'une station de remplissage (30) et le gaz de précontrainte contenu dans le fût (4) étant évacué durant le cycle de remplissage, caractérisé en ce que le gaz de précontrainte à l'intérieur du fût (4) n'est précontraint qu'à une tension partielle correspondant approximativement à la pression de saturation d'un gaz dissout dans le liqu de à verser, en particulier du CO₂ ou du N₂, et en ce que la vitesse d'écoulement dans la conduite d'alimentation en produit est mesurée et réglée directement en ajustant le débit volumétrique du produit.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'écoulement dans la conduite d'alimentation (8) est réglée sur la base d'une courbe de remplissage déterminée préalablement et mémorisée dans une unité de traitement des données.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que des courbes de remplissage sont déterminées et mémorisées dans une unité de traitement des données pour des tailles de fûts, des types de raccord, des températures de produit et / ou des teneurs en gaz propulseur différents.

4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les courbes de remplissage peuvent être ajustées durant la production par exemple à l'aide de systèmes graphiquement interactifs.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz de précontrainte prévu dans le fût (4) est chassé du fût (4) par le produit pénétrant.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression de précontrainte dans le fût (4) est réglée de telle sorte qu'elle corresponde approximativement à la pression de saturation du gaz dissout dans le fût (4) rempli.

7. Dispositif de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, avec une station de remplissage (30) munie d'une conduite d'alimentation (3, 8) au travers de laquelle est acheminé un produit liquide à verser dans un fût (4) prévu dans la station de remplissage (30) et d'une conduite de retour de gaz (10) au travers de laquelle le gaz de précontrainte s'échappant du fût (4) est évacué, la station de remplissage (30) comprenant un débitmètre (31) pour déterminer la vitesse d'écoulement dans la conduite d'alimentation (8) de la station de remplissage (20) ainsi qu'un diaphragme (32) réglable pour l'ajustage du débit volumétrique du produit, caractérisé par un régulateur (34) qui règle l'ouverture et la fermeture du diaphragme (32) sur la base de vitesse d'écoulement déterminée par le débitmètre (31) considérée comme valeur réelle et sur la bas d'une courbe de remplissage mémorisée dans une unité de traitement des données considérée comme valeur prescrite.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un grand nombre de courbes de remplissage sont mémorisées dans l'unité de traitement des données pour des tailles de fûts, des types de raccord, des températures de produit et / ou des teneurs en gaz propulseurs différents.

9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le diaphragme (32) est une valve de réglage à membrane.

10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une soupape de trop-plein (11) est prévue dans la conduite de retour de gaz (10) au travers de laquelle le gaz sortant est évacué.

Zeichnung