Als stille Getränke bezeichnet man solche, In denen kein Kohlendioxid enthalten ist. Derartige Getränke, beispielsweise Eistees, werden aus Kostengründen in möglichst dünnwandigen Gebinden, u.a. PET-Flaschen, abgefüllt. Damit diese Gebinde im gefüllten Zustand formstabil sind und insbesondere im Zuge des Ver- kaufs über automatisierte Verkaufseinrichtungen ihre Form behaiten, werden sie durch Innendruck stabi!isiert. Bei sogenannten stiller Getränken geschieht dies durch Stickstoff, der in den Kopfraum der Gebinde eingebracht wird. Die Einbnn- gung erfolgt beispielsweise dadurch, da eine kryogene Flüssigkeit, vorzugswei- se flüssiger Stickstoff, über eine Dosieranlage vor Verschlie en des Gebindes in letzteres dosiert wird. Nach Verschlie en des Gebindes verdampft die kryogene Flüssigkeit und bildet dadurch den notwendigen Innendruck zur Stabilisierung des Gebindes aus. Eine Dosieranlage für flüssigen Stickstoff ist einerseits kostenauf- wendig und andererseits hat sich herausgestellt, da sie oftmals eine Quelle von Störungen darstellt.

Es wurden bereits Überlegungen angestellt, den Stickstoff zur Erzeugung eines Innendrucks im verschlossenen Gebinde zunächst im Getränk, vor dessen Abfül- lung, zu binden, so da nach Verschlie en des Gebindes bei teilweiser Entbin- dung des Stickstoffs aus dem Getränk der notwendige Innendruck im Kopfraum des Gebindes sichergestellt ist. Dieser grundlegende Ansatz stie jedoch bei sei- ner Durchführung auf einige Probieme. Zum einen lä t sich die Nitrogenisierung des Getränkes bislang nicht im sogenannten Inline-Betrieb durchführen, der heute bei der Herstellung von Softdrinks in der Regel aus verschiedensten Gründen, unter anderem aus Kostengründen und Gründen einer sicheren Reinigung der Anlage, bevorzugt wird. Damit sich im Gebinde nach dessen Verschlie en ein Druck aufbaut, mu das Getränk zunächst, im Vergleich zum atmosphärischen

Druck, mit Stickstoff übersättigt sein. Deshalb mu die Nitrogenisierung unter, Überdruck arbeiten. Da sich der Stickstoff wieder entbindet, sobald der Druck unter den jeweiiigen Sättigungspartialdruck für den gelösten Stickstoff absinkt, mu auch ein Puffertank zur Bereitstellung des nitrogenisierten Getränkes unter Druck stehen. Da angestrebt wird, da die Abfüllung in das dünnwandige Gebin- de nahezu drucklos erfolgt, ergeben sich im Zuge des Druckabbaues vom Niveau des Puffertankdruckes auf Umgebungsdruck hohe Stickstoffverluste. Druckloses Abfüllen ist dahingehend zu verstehen, da ein aus dem Füllventil in die Umge- bung (Umgebungsdruck p,) austretender Freistrahl des abzufüllenden Getränkes in ein zur Umgebung hin offenes Gebinde eintritt. Dabei bestimmt in der Regel allein die über dem Austrittsquerschnitt des Freistrahles vorliegende geodätische Höhe des Flüssigkeitsspiegels des abzufüllenden Getränkes die Austrittsge- schwindigkeit des Freistrahles.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen nitrogenisierte Getränke drucklos abgefüllt werden können, ohne da dabei nennenswerte Stickstoffverluste auftre- ten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Nebenanspruchs 1 oder 2 gelöst. Anordnungen zum Durchführen des Verfahrens sind Gegenstand der nachgeordneten abhängigen Ansprüche.

Der Erfindungsgedanke macht sich folgende zu beobachtende physikalische Grundtatsachen zu nutze. Es hat sich gezeigt, da übersättigte, d. h. entspannte Stickstofflösungen relativ stabil sind, solange sich die Flüssigkeit nicht bewegt. Es zeigt sich, da man einen Behälter mit unter Druck stickstoffgesättigter Flüssigkeit zügig entspannen kann, ohne da nennenswerte Stickstoffmengen ausgasen.

Darüber hinaus wurde festgestellt, da bei langsamer Strömung ohne Drosselung in Leitungen mit entsprechend gro er Nennweite sich ebenfalls nur geringe Men- gen Stickstoff entbinden. Des weiteren wurde beobachtet, da auch in hochturbu-

lenter Strömung kein Gasverlust stattfindet, wenn der Flüssigkeitsdruck über dem Sättigungspartialdruck für den gelösten Stickstoff liegt.

Man vermeidet hohe Stickstoffverluste und reduziert sie auf akzeptable Werte, wenn man in einem Verfahren zur Abfüllung nitrogenisierter Getränke die vorge- nannten Erfahrungstatsachen insgesamt oder wenigstens in Teilen verankert.

Hierzu ist es notwendig, da man die Verfahrensschritte "Transport" des nitroge- nisierten Getränkes (Befüllen eines Vorlagebehälters), "kurzfristige Lagerung" (Befüllen der Flasche aus dem Vorlagebehälter; mittlere Verweilzeit tm des Ge- tränkes im Vorlagebehälter) und''längere Lagerung" (Fül lerstillstand; Verweilzeit t > tm) trennt und unter den vorgenannten Bedingungen durchführt.

Dies führt zu den nachfolgend beschriebenen beiden Verfahrensabläufen gemä der Erfindung.

Ein erstes Verfahren ist durch die Abfolge der nachfolgenden Schritte gekenn- zeichnet: 1. Absatzweise Beschickung eines Voriagebehälters: Das Befüllen eines Vorlagebehäiters findet unter Druck statt. Dazu wird er mit Stickstoff oder mit Sterilluft auf einen Druck vorgespannt, der etwas unter dem des Puftertanks, aber deutlich über dem Sättlgungspartialdruck für den gelö- sten Stickstoff liegt.

2. Abfüllen des Getränks in das Gebinde: Vor dem Abfüllen des Getränks in das Gebinde wird dieses im Vorlagebehälter entspannt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, da der Vorlagebehälter über ein zusätzliches Ventil zur Atmosphäre hin entspannt wird. Die Entspan- nung kann schnell durchgeführt werden, da sich die Flüssigkeit nicht bewegt.

Das Befüllen des Gebindes findet nahezu drucklos unter Ausnutzung der Hö- hendifferenz zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Vorlagebehälter und dem Füllventil statt.

3. Stillstand des Füllers: Bei Füllerstillstand werden das Getränk im Vorlagebehälter und die Fülleitung zwischen Vorlagebehälter und Füllventil wieder unter Druck gesetzt. Damit kann auch bei längerem Stillstand des Füllers kein Stickstoff entbinden und es mu kein Getränk während der Stillstandszeit in den Puffertank zurückgeführt oder gar verworfen werden. Kurz vor Anlauf des Füllers wird das Getränk im Vorlagebehälter erneut entspannt, wie vorstehend bereits dargestellt.

4. Nachfüllen des Vorlagebehälters: Bei Unterschreiten einer Mindestfüllhöhe wird das Getränk im Vorlagebehälter wieder unter Druck gesetzt, und es wird der Vorlagebehälter nachgefüllt.

Ein zweites Verfahren ist durch die Abfolge der nachfolgenden Schritte gekenn- zeichnet: 1. Kontinuierliche Beschickung eines Vorlagebehälters: Die kontinuierliche Beschickung eines Vorlagebehälters erfolgt aus einem Druck- oder Puffertank über eine Pumpe und eine sich anschlie ende lange Rohrleitung (Drosselstrecke) relativ geringen Querschnitts (Kapillarleitung, Spi- ralleitung). Über diese Kohrleitung wird der Druck im Druck- oder auch Puffer- tank im wesentiichen durch Rohrreibungsveriuste abgebaut.

2. Abfüllen des Getränks in das Gebinde: Das Befüllen des Gebindes findet nahezu drucklos unter Ausnutzung der Hö- hendifferenz zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Vorlagebehälter und dem Füllventil statt. Die Entspannung des abzufüllenden Getränks erfolgt entweder, wie vorstehend beschrieben, auf seinem Weg in den Vorlagebehälter oder, wie dies alternativ vorgeschlagen wird, im Zuge der Erzeugung eines in das Ge- binde zwecks seiner Befüllung eintretenden Freistrahles.

3. Stillstand des Füllers: Bei Füllerstillstand werden das Getränk im Vorlagebehälter und die Fülleitung zwischen Vorlagebehälter und Füllventil wieder unter Druck gesetzt. Damit kann auch bei längerem Stillstand des Füllers kein Stickstoff entbinden und es mu kein Getränk während der Stillstandszeit in den Puffertank zurückgeführt oder gar verworfen werden Kurz vor Anlauf des Füllers wird das Getränk im Vorlagebehälter entspannt.

Die Anordnung zum Durchführen des ersten Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Bereitstellung des nitrogenisierten Getränkes in einem Puffertank; dem zur Zwischeniagerung des nitrogenisierten Getränkes wenigstens ein Vorlagebehälter nachgeordnet ist, der absatzweise befüllt, in dem das nitrogenisierte Getränk ent- spannt und der über ein diesem nachgeschaltetes Füllventil in Gebinde entleert wird.

Um eine quasikontinuierliche Abfüllung einer Vielzahl von Gebinden sicherzustel- len, werden gemä einem weiteren Vorschlag zwei Vorlagebehälter vorgesehen, die wechselseitig befüllt, entspannt und entleert werden. Während der eine Vor- lagebehälter entleert wird, kann der andere bereits befüllt und vorgespannt wer- den.

Die Anordnung zum Durchführen des vorgeschlagenen zweiten Verfahrens zeich- net sich dadurch aus, da die Bereitstellung des nitrogenisierten Getränkes in einem Puffertank erfolgt, dem zur Zwischenlagerung des nitrogenisierten Geträn- kes ein Vorlagebehälter nachgeordnet ist, der kontinuierlich mit nitrogenisiertem Getränk beschickt wird, dessen Druck entweder in einer dem Vorlagebehälter vorgeordneten Drosselstrecke oder in einem dem Vorlagebehälter nachgeordne- ten Abfüilventil abgebaut wird.

Der Abbau des Puffertankdruckes in einem dem Vorlagebehälter nachgeordneten Abfüllventil stellt eine abgewandelte Anordnung zur Durchführung des vorge- schlagenen zweiten Verfahrens dar. Der Druckabbau erfolgt dabei nach Ma gabe

der physikalischen Erfordernisse zur weitestgehenden Verhinderung einer Stick: stoffentbindung aus dem nitrogenisierten Getränk. Hierzu wird der Vorlagebehäl- ter aus dem Puffertank ohne nenn st=,i t Druckreduzierung mit dem abzufüi- enden Getränk beschickt. Im Füllventil erfolgt der Druckabbau beispielsweise über einen sog. Kompensator. Dieser Kompensator stelit sicher, da die notwen- dige Druckreduzierung auf dem Weg über die Erzeugung einer im wesentlichen laminaren Strömung erfolgt und nicht etwa durch turbulenzerzeugende Drosse- lung.

Gemä einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnungen zur Durchführung beider Verfahren ist vorgesehen, den oder die Vorlagebehälter unterhalb des Fiüssigkeitsniveaus im Puffertank anzuordnen. Werden darüber hinaus die Kopf- raume beider Behälter miteinander verbunden, so kann die Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegei beider Behälter zum Befüllen des Vorlagebehälters ausge- nutzt werden.

Eine weitere vorteiihafte Ausgestaltung der jeweiiigen Anordnung sieht vor, da jeder der Vorlagebehälter ein Durchmesser4Höhenverhältnis aufweist, bei dem sich bei Flüssigkeitsentnahme die Füllhöhe nur relativ wenig ändert.

Anordnungen zur Durchführung der vorgeschlagenen Verfahren sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend kurz beschrieben.

Es zeigen Figur 1 in schematischer und teilweise vereinfachter Darstellung eine Anord- nung zur Durchfuhrung des vorgeschiagenen ersten Verfahrens; Figur 2 ebenfalls in schematischer und teilweise vereinfachter Darstellung eine erste Ausgestaltung einer Anordnung zur Durchführung des vor- geschlagenen zweiten Verfahrens;

Figur 3 ebenfalls in schematischer Darstellung eine zweite Ausgestaltung einer Anordnung zu Durchführung des vorgeschlagenen zweiten Verfahrens und Figur 3a Einzelheiten eines Füllventils in der Anordnung gemä Figur 3.

Die Anordnung (Figur 1) zeigt ein Gebinde 1, in der Regel eine PET-Flasche, in das das nitrogenisierte Getränk G abgefüllt wird. Die Abfüllung erfolgt über ein Füllventil 2 eines insgesamt nicht dargestellten Füllers, welches in einer Füllei- tung 4, kurz vor Austritt des Getränks in das Gebinde 1, angeordnet ist. Die Fülleitung 4 nimmt ihren Ausgang entweder von einem ersten Vorlagebehälter 3.1 oder einem zweiten Vorlagebehälter 3.2, die wechselseitig befüllt, entspannt und entleert werden können. Die beiden Vorlagebehälter 3.1 und 3.2 werden über ei- ne Überführungsleitung 5 und jeweiis zugeordnete Teiiabschnitte 5.1 oder 5.2 aus einem Puffer- oder Druckbehälter 7 gefüllt. Der Pufferbehälter 7 wird über eine Zuleitung 9 aus einer Anlage zur Nitrogenisierung 8 gespeist. Die Anlage zur Ni- trogenisierung 8, der das noch nicht nitrogenisierte Getränk G* und der zu lösen- de Stickstoff N2 zugeführt werden, ist in ihren Grundzügen in der DE 42 38 971C2 beschrieben.

Der Pufferbehälter 7 wird über eine Begasungsvorrichtung 10 mit Stickstoff oder Sterilluft beaufschlagt und unter den notwendigen Druck gesetzt. Eine von der Begasungsvorrichtung 10 ausgehende Vorspannleitung 6 mündet einerseits über einen ersten Abschnitt 6.1 in den Kopfraum des Pufferbehälters 7, über einen zweiten Abschnitt 6.2 in den Kopfraum des ersten Vorlagebehälters 3.1 und über einen dritten Abschnitt 6.3 in den Kopfraum des zweiten Vorlagebehäiters 3.2.

Der erste Vorlagebehälter 3.1 kann über ein erstes Entspannungsventil 11.1 und der zweite Vorlagebehälter 3.2 kann über ein ebensolches Entspannungsventil 11.2 in die Atmosphäre entspannt werden.

Der Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 wird unter Druck aus dem Pufferbehälter 7 be- füllt. Dazu wird er zunächst mit Stickstoff oder Sterilluft aus der Begasungsvorrich-

tung 10 auf einen Druck vorgespannt, der etwas unter dem des Druckes des Puf- ferbehälters 7, aber deutlich über dem Sättigungspartialdruck für den gelösten Stickstoff liegt.

Vor dem Abfüllen des Getränks G in das Gebinde 1 wird der Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 über das Entspannungsventil 11.1 bzw. 11.2 zur Atmosphäre hin ent- spannt. Dies kann relativ zugig geschehen, da sich die Flüssigkeit nicht bewegt.

Das Befüllen der Gebinde 1 findet dabei nahezu drucklos unter Ausnutzung der Höhendifferenz zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im jeweiligen Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 und dem Füllventii 2 statt. Der Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 ist zweckmä igerweise hinsichtlich seines Durchmesser-/Höhenverhältnisses so ausgestaltet, da sich die Füllhöhe in ihm bei Flüssigkeitsentnahme nur relativ wenig ändert.

Im Hinblick auf eine unerwünschte Entbindung von Stickstoff oder Sterilluft ist ein Stillstand des Füllers mit seinem Füllventil 2 problematisch. In diesem Falle wer- den der Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 und die Fülleitung 4 erneut unter Druck ge- setzt. Dadurch kann auch bei längerem Stillstand des Füllers kein Stickstoff ent- binden. Damit wird sichergestellt, da kein Getränk G in den Pufferbehälter 7 zu- rückgeführt oder gar verworfen werden mu . Kurz vor Anlauf des Füllers wird der Vorlagegehälter 3.1 oder 3.2 wieder entspannt.

Bei Unterschreiten einer zur Sicherstellung einer einwandfreien Befüllung der Gebinde 1 notwendigen Mindestfüllhöhe wird der Vorlagebehälter 3.1 oder 3.2 wieder unter Druck gesetzt und es mu Getränk G nachgefüllt werden.

Bei der vorgesehenen Anordnung von zwei Vorlagebehältern 3.1 und 3.2 befindet sich einer der beiden im Füllbetrieb, während der andere vorgespannt und befüllt wird.

Bei der ersten Ausgestaltung einer Anordnung zur Durchführung des zweiten Verfahrens (Figur 2) nimmt die Fülleitung 4 ihren Ausgang von einem Voriagebe-

halter 3, der über eine Überführungsleitung 5, eine Pumpe 13 und eine sich an schlie ende lange Rohrleitung 12 (Drosselstrecke) relativ geringen Querschnitts (Kapiliarleitung oder Spiralleitung) aus einem Puffer- oder Druckbehälter 7 konti- nuieriich beschickt wird. Der Puffertank 7 wird über eine Zuleitung 9 aus einer Anlage zur Nitrogenisierung 8 gespeist. Die Anlage zur Nitrogenisierung 8, der das noch nicht nitrogenisierte Getränk G* und der zu lösende Stickstoff N2 zuge- führt werden, ist in ihren Grundzügen in der vorgenannten DE 42 38 971 C2 be- schrieben.

Der Pufferbehälter 7 wird über eine Begasungsvorrichtung 10 mit Stickstoff oder Sterilluft beaufschlagt und unter den notwendigen Druck gesetzt. Eine von der Begasungsvorrichtung 10 ausgehende Vorspann leitung 6 mündet einerseits über einen ersten Abschnitt 6.1 in den Kopfraum des Pufferbehälters 7 und über einen zweiten Abschnitt 6.2 in den Kopfraum des Vorlagebehälters 3. Aus einem Sta- pelbehälter S wird über eine Leitung 14 das noch nicht nitrogenisierte Getränk G* der Anlage zur Nitrogenisierung 8 zugeführt. Über eine Rückführleitung 15 kann das Getränk G aus dem Vorlagebehälter 3 in den Stapelbehälter S rückgeführt werden.

Das Befüllen der Gebinde 1 findet nahezu drucklos unter Ausnutzung der Hö- hendifferenz zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Vorlagebehälter 3 und dem Füllventil 2 statt.

Im Hinblick auf eine unerwünschte Entbindung von Stickstoff oder Sterilluft ist ein Stillstand des Füllers mit seinem Füllventil 2 problematisch. In diesem Falle wer- den der Vorlagebehälter 3 und die Fülleitung 4 unter Druck gesetzt. Dadurch kann auch bei längerem Stillstand des Füllers kein Stickstoff entbinden, und es wird sichergestellt, da bei Füllerstillstand kein Getränk G zurückgeführt oder gar verworfen werden mu . Kurz vor Anlauf des Füllers wird der Vorlagebehälter 3 entspannt.

in der zweiten Ausgestaltung einer Anordnung zur Durchführung des zweiten Verfahrens (Figur 3) wird das nitrogenisierte Getränk G aus dem Puffertank 7 unmittelbar in den Vorlagebehälter 3 überführt. Von dort geiangt es über die Fülleitung 4 zu einem modifizierten Füllventil 2*, in dem der Druck vom Druck im Vorlagebehälter 3, der im wesentlichen dem Druck im Puffertank 7 entspricht, auf Umgebungsdruck, dem Druck im Gebinde 1, abgesenkt wird.

Figur 3a zeigt einen wesentlichen Teil des im Füllventil 2* integrierten sog. Kom- pensators. Ein entscheidendes Bauteil ist ein Verdrängerkörper 2.1, der in einem Gehäuse 2.2 beweglich angeordnet ist und im Zuge seiner Umströmung in einem relativ engen und langgestreckten Ringspalt einen Druckabbau nach Ma gabe der vorgenannten physikalischen Erfordernisse zur Verhinderung unerwünschter Stickstoffentbindung bewirkt. Gleichzeitig fungiert der Verdrängerkörper 2.1 als Schlie glied Im Füllventil 2*