STERILE BAG-IN-BOX FILLING AND EMPTYING SYSTEM

Abstract: In sterile bag-in-box filling and emptying systems for the storage, transportation and removal, even in stages, of liquids, such as pasteurised fruit beverages and the like, there is a risk of reinfection, with the result that not only the stored liquids frequently perish, but also the contents of the fruit yoghurt pots filled in relatively large quantities with said liquids. Additionally, great investment costs have to be raised for the equipment and high costs for cleaning and maintenance are incurred with each new filling of the current plants. In order to achieve greater safety from reinfection and to reduce the costs both for procurement and for current operation, the plastic bag (1) is hermetically sealed and produced in a sterile manner, and inserted into the valve unit (2), the opening of said bag having a circular sealing ring (3), the inside surface of which is provided with a sealing skin (4) which is removed when it is destroyed by the incoming liquid.

Description: Steriles Bag-ln-Box Flill- und Entnahmesystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und. die zugehörigen Einrichtungen zu einem sterilen Bag-Tn-Box Fiill- und Entnahmesystem, mit dem Fliissigkeiten, wie pasteurisierte Fruchtzubereitung, auch Fruchtgrundstoff genannt, in höher liegender Viskosität oder andere Fliissigkeiten transportiert, gelagert, sowie nach Bedarf auch in Etappen entnommen werden können. Es sind ffir den Mehrwegbetrieb transportable, rostfreie Edelstahldruckbehälter, oft als Flüssigkeitscontainer bezeichnet, bekanntgeworden, in die die Flüssigkeiten direkt eingebracht werden und die in der Regel Inhalte von etwa 100 bis 1000 Liter und auch mehr aufweisen. Auch bedient sich die Praxis zur entsprechenden ilandhabung dieser Flüssigkeiten Bag-Jn-Box Container Systeme, ebenfalls gröl3erer Fassungsvermögen, als Einoder Nehrwegverpackungen. Die aus hochwertigem, rostfreiem Edelstahl hergestellten I3ehälter, bei denen meist durch direkten Gasdruckbeaufschlagung auf die Flüssigkeiten die zu entnehmenden Mengen derselben zum besehleunigten Ausfli essen gebracht werden, weisen hohe Anschaffungspreise auf und verlangen eine Reihe von umfangreichen Zusatzeinrichtungen, wie Sterilisationsei nrichtungen für Stickstoff-, C02-Gas Druckluft oder andere Gase, Sicherheits- sowie Füll- und Entnahmeventile und dgl. mehr, so dass sie beachtliche Jnvesti ti onsaufwände bedingen. Wirtschaftlich noch ungiinsti.ger wirken sich aber die laufend auftretenden.Wartungs- und Betriebskosten, insbesondere flir die erforderliche absolut sterile liandha- bung, aus. Die Behältnisse und alle ihre Zusatzeinrichtungen müssen jeweils vor der Wiederbefiillung, unter Zu hilfenahme von chemischen Mitteln gründlich gereinigt werden, welches eine völlige Demontage, auch der Armaturen, verlangt. Anschliessend muss nach dem Zusammenbau eine Sterilisation vorgenommen werden, was mit Heissdampf bei 115 C durchgefhhrt wird und wozu allein etwa eine halbe Stunde Zeit aufgebracht werden muss. Alle Arbeiten gestalten sich in Folge der erforderlichen Sorgfalt sehr auf wendig und verlangen besonders zuverlässiges Personal, das oft nicht zur Verfiigung steht. Die Sauerstoffentfernung aus den Behältern, je nach dem Vorgehen in den Betrieben, entweder vor dem Einfüllen der Fruchtzubereitung oder nach dem Einftillen derselben,im verbleibenden oberen Freiraum, ist ebenfalls langwierig und sehr aufwendig, da sie durch ausspülenden Austausch der Innenluft erfolgt-uild der Restsauerstoff einen Wert von weniger als 1 96 aufweisen muss. Diese Nachteile sucht bereits ein anderes System auszuschalten, bei dem die erwähnten Produkte ebenfalls zum Transport, der Lagerung, sowie der etappenweise Entnahme in sogenannte Einweg-Bag-In-Box Container, auch grössere Inhalte wie z.B. bis 250 Liter und mehr, eingebracht werden. Hierbei wird bekanntlich ein Kunststoffsack in ein Aussenbehältnis, meist ein Karton, eingelegt. Bei diesen bekannter wordenen Verpackungen sind aber die einliegenden Kunststoff säcke mit einem oben angeordneten FUll- und einem unteren Entnahmeventil versehen, wodurch einmal der Aufwand sehr hoch ist und die Gefahr der Reinfektion beim Anschliessen der Zufluss- und Abflussleitungen besonders gross ist. Das Einweg-System betrifft den gesamten Lieferumfang, so dass jeweils erhebliche Anschaffungen erforder lich sind und ein grosser Müllanfall vorliegt. Ausserdem ist es erforderlich, dass spezielle Abfüllanlagen zur Verfilgung stehen müssen, die ebenfalls auch wieder hohe Betriebs- und Wartungsaufwände bedingen, wodurch insgesamt immer noch bei diesem System sehr hohe Kosten entstehen und die Gefahr des Verderbens der Fertigware nicht ausgeschlossen ist. Aufgabe der Erfindung ist es demnach einmal, ein Verfahren und die zugehörigen Einrichtungen in Vorschlag zu bringen, durch die im Gegensatz zu den bislang angewandten Systemen der direkten Flüssigkeitseinbringung im Mehrwegbehälter, Bag-In-Box-Systeme angewandt werden, bei denen die hohen Reinigungs- und Sterilisations-, sowie Anschaffungskosten, als auch die der Sauerstoffentfernung entfallen, und eine grosse Sicherheit gegen die Reinfektion geboten wird0 Zum anderen gehört es zur Aufgabe der Erfindung, bei den Einweg-Bag-In-Box Containersystemen sowohl der Reinfektion vorzubeugen, als auch hier wenigstens teilweise zum Mehrwegsystem überzugehen. Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch ein Verfahren gelöst, bei dem ein leerer, steriler Kunststoffsack in ein nicht oder für Druckbeaufschlagung geeignetes Aussenbehältnis eingelegt wird, und derselbe unten eine hermetisch geschlossene und nur durch Zerstörung zu öffnende Entleerungsstelle aufweist, die in eine Ventileinheit eingesetzt wird, wobei dieser Verschluss durch die eindrückende Flüssigkeit geöffnet wird, Die zur Durchführung des Verfahrens gehörenden Einrichtungen sind im wesentlichen so ausgebildet, dass der geschlossene Kunststoffsack mit einem unten befindlichen Füll- und Entnahmeschlauchstück versehen ist, welches mit einem am letzteren aussen liegenden O-Dichtring abschliesst, dessen Innenfläche durch eine verhältnismässig dünne Abdichthaut verschlossen ist, wobei die Teile des FUll-und Ent nahmeschlauchstücks,ein Schlauchteil, der O-Dichtring und die Abdichthaut entweder einstückig hergestellt oder durch Schweissen verbunden sind. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abdichthaut mehrere sogenannte sollreiG- stellen aufweist,die verdünnt oder als Einkerbungen ausgeführt sind, so dass die Abdichthaut hierdurch leicht und kontrolliert so beim Durchdrücken der Flüssigkeit einreisst, dass erstere als Teilstuecke an den nicht verdünnten Stellen hängenbleibt Erfindungsgemäss wird weiter vorgeschlagen, dass zum Halten des Kunststoffsackes im Behälter an demselben Ösen oder dgl. vorgesehen werden oder dass an dem Sack Klammern angeordnet werden, wobei an diese Einrichtungen Zugmittel anschliessen, die oben an der Deckelunterseite des Aüssen- behältnisses angeordnet werden, so dass der Kunststoffsack mit zunehmender Entleerung nicht zusammenfallen und hierbei den Auslauf behindern kann. Von besonderem Vorteil ist es, dass in der Nähe der unten liegenden Ventileinheit schnell zu öffnende und zu verschliessende Löcher vorgesehen sind, durch die nach Einle- gen des Kunststoffsackes- der Bedienungsmann bequem das FUll- und Entnahmeschlauchstück erfassen und in die FUll- und Entnahmeöffnung des Aussenbehältnisses einsetzen kann. Zum bequem Einsetzen des FUll- und Entnahmeschlauchstückes in die Füll- und Entnahmeöffnung des Aussenbehältnisses kann gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch so vorgegangen werden, dass der O-Dichtring des FUll- und Entnahmeschlauchstückes vor dem Einbringen in das Aussenbehältnis so zusammengefaltet wird, dass er eine kleinere Aussenabmessung aufweist und er in diesem Zustand durch ein ihn umwickelnden Klebestreifen vorübergehend gehaltert wird, wobei mit dem Klebestreifen eine Kette oder dgl. angeschlossen sein kann, um mit ihr mittels einer Stange mit geeignetem Haken, welche durch die Füll- und Entnahme öffnung von aussen eingeführt wird, die Kette zum Herausziehen des Füll- und Entnahmeschlauchstückes bequem erfassen zu können. Das bequeme Herausnehmen des FUll- und Entnahmeschlauchstückes ist auch dadurch zu erreichen, dass am Ende der Kette oder mit dem Klebestreifen direkt am Füll- und Entnahmeschlauchstück ein Eisenteil bzw. Magnetstück angeordnet wird und sich an einer einzuführenden Stange der Magnetgegenpool befindet. Im Rahmen der Erfindung wird der Vorschlag unterbreitet, dass der Kunststoffsack in ein Aussenbehältnis, geeignet für Druckbeschlagung, eingelegt wird, wodurch die Entleerung bei der Entnahme von Flüssigkeit, beschleunigt wird. Durch einen weiteren erfinderischen Lösungsweg wird vorgeschlagen, dass der Kunststoffsack in ein nicht druckbeaufschlagbares Ein- oder Mehrwegaussenbehältnis, das ein Karton, Kiste oder dgl. sein kann, eingelegt wird, wobei der innere Ventilteil der Füll- und Entnahmeventileinheit so ausgebildet ist, dass er die Seitenwand, aus der er austritt, spannend umfasst. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in die Entleerungsleitung eine selbstansaugende Pumpe für die Flüssigkeit installiert wird, so dass durch die Vakuumwirkung derselben ein beschleunigtes Entleeren ermöglicht wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Kunststoffsäcke so ausgeführt sind, dass sie in bereits vorhandene Aussenbehältnisse,formmäBig angepasst, eingesetzt werden können. Die Erfindung ist auf die aufgeführten Beispiele nicht beschränkt, so wird ihr Rahmen nicht verlassen, wenn für den Füll- und Entnahmevorgang,zum Beispiel aus Gründen der örtlichen Raumverhältnisse oder sonstigen besonderen Betriebsbedingungen'jeweils ein gesondertes Füll- und Ent nahmeschlauchstück vorgesehen wird. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Lagerung, der Transport, sowie die etappenweise Entnahme auch von steril zu handhabenden Flüssigkeiten, wie zoB1 die sogenannte Fruchtzubereitung, wesentlich vereinfacht und mit grösserer Sicherheit durchgeführt werden kann, wobei Betriebskosten und Wartungsaufwand eingespart und auch unberechtigte Reklamationsansprüche ausgeschlossen werden. Ausserdem ist es möglich, vorhandene Einrichtungen,wie beispielsweise Edelstahldruck behälter,unver ndert als Aussenbehältnis mit und ohne Druckbeaufschlagung verwenden zu könnens sowie zumindest einen Teil der bisherigen Einwegverpackungen beliebig oft verwenden zu können. Ein weiterer besonderer Vorteil ist dadurch gegeben, dass im Gegensatz zu den bekannten Bag-In-Box Containersystemen sowohl zum Befüllen keine umfangreichen und aseptisohen Abfüllanlagen, die hoch im Anschaffungspreis liegen, als auch zur Leerung keine aseptischen Entnahmevorrichtungen, die ebenfalls aufwendig sind und in grösseren Stückzahlen benötigt werden, verwendet werden müssen, In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, es zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht auf einen transportablen Rostfrei- Edelstahl-Container bekannter Bau art. Fig. 2 die Ventileinheit gem. der Einzelheit A nach Fig. 1 im Schnitt vergrössert dargestellt, Fig. 3 eine Füll- und Entnahme-Ventileinheit an einem Kartonaussenbehältnis angeordnet, Fig. 4 eine Seitenansicht gern. Fig. 3 nach Pfeilrich tung Z, Fig.5-8 verschieden ausgeführte Teilquerschnitte des äusseren Bereichs von Füll- und Entnahmeschlauch stücken im vergrösserten tassstab, Fig. 9 eine Ansicht gem. Fig. 5 in Pfeilrichtang Y Der in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitscontainer 2 besteht aus dem Edelstahldruckbehälter 4, dem Traggestell 6, und der Füll- und Entnahmeventileinheit 8. Der rostfreie Edelstahldruckbehälter 4 weist oben ein Mannloch 12 auf, durch das der leere Kunststoffsack 14 einzubringen ist, der über Haken 20 des Deckels 10 über Zugmittel 16, die an seinen Ösen 18 -anderseits anschliessen,aufgehangen ist. An dem Ventilanschlussteil 21 des rostfreien Edelstahldruckbehälters 4, wie es auch Fig. 2 deutlicher zeigt, ist der Kelgelstutzen 22 angeschweisst, wobei ihm eine Uberwurfmutter 24 zugeordnet ist. Mittels des Kegelstutzens 22 ist der innere Ventilteil 26 der Füll- und Entnahmeventileinheit 8 angeschlossen. Das am Kunststoffsack 14 befindliche FUll- und Entnahmeschlauchstück 28 kann bequem nach Öffnen des Loches 30 durch Entfernen des Verschlussteils 32 erfasst und durch das Ventilanschlussteil 21 und den Kegelstutzen 22 so eingesetzt werden, dass der O-Ring 34 des FUll- und Entnahmeschlauchstückes 28 vor der Stirnfläche 36 des Kegelstutzens 22 liegt. Das Verschlussteil 32 ist dadurch schnell abnehmbar und wieder einzusetzen, weil es vom Halteteil 38 fest aufgesetzt wird, der mittels ausserhalb des Verschlussteils 32 angeordnete Halter 40 sein Gegenlager findet, wobei über die Dichtschnur 42 bei Bedarf abgedichtet sein kann. Anschliessend ist die Füll- und Entnahmeventileinheit 8 zu montieren und zur Sterilisation der Innenräume derselben wird in bekannter Weise vor der Befüllung des rostfreien Edelstahldruckbehälters 4 über das Rohr 43 Heissdampfvein- gelassen, wobei wenigstens zeitweise die Überwurfmuttern 24 so gelöst werden, dass der Heissdampf durch diese Gewindesitze entweichen kann. Der O-Dichtring 34 bildet mit dem Schlauchteil 44 und der Abdichthaut 46 das Füll- und Entnahmeschlauchstück 28,'das je nach den Einbau- und Betriebsbedingungen des Anwendungsfalles und somit auch-denen der Aussenbehältnissen entsprechend dimensioniert ist. Der O-Dichtring 34 ersetzt den bei vorhandenen Einrichtungen dieser Art verwendeten Dichtring, er ist deshalb zum Schlauchteil 44 an dessen Aussenbereich vorgesehen. Nach den jeweiligen Betriebsbe dingungen richten sich auch die Materialqualitäten und Abmessungen des Kunststoffsackes, sowie der Teile des Füll- und Entnahmeschlauchstückes 28. Die Abdichthaut 46 kann verdünnte oder eingekerbte Partien bzw. Stellen aufweisen, durch die ein leichteres Einreissen gegeben ist, wobei zweckmKsslger Weise ein Aufbruch der Abdichthaut von der Mitte aus sternförmig nach aussen in Betracht gezogen wird, damit die ReststUcke möglichst kurz sind und nicht mit den zu verschwenkenden Ventilteilen, wie der Platte 98, kollidieren. Der Schlauchteil 44 ist auf das Rohrstück 47 des Spundflansches 48, der mit Halterillen 50 zum festeren Sitz versehen ist, aufgezogen, wobei in üblicher Weise der Spundflansch 48 um das Spundloch 52 des Kunststoffsackes 14 mit diesem verschweisst ist. Die Füll- und Entnahmeventileinheit 54, nach den Fig. 3 und 4, ist für Ein- und Mehrwegaussenbehältnisse 55 vorgesehen, die aus Karton, einer Kiste oder dergleichen bestehen. Der Kegelgewindestutzen 60 ist in das Loch 58 der Kartonseitenwand 56 eingesetzt, wobei die Aussenscheibe 62 mit Gewinde auf den Kegelgewindestutzen aufgeschraubt istss und anderseitigwird die-Nutmutter 66 aufgeschraubt, die gegen die Innenscheibe 70, welche auf dem Kegelgewindestzten 60 mit ihrem Innendurchmesser Freigang hat, zur Wirkung kommt. Hierdurch wird diese innere Ventileinheit um die Kartonseitenwand 56 festspannend angeordnet, wobei der solide Sitz derselben durch die verhältnismässig grosse Ausführung der Aussen- und Innenscheibe 62 bzw. 70 erreicht wird. Die Aussen- bzw. Innenscheibe 62 bzw. 70 ist jeweils in ihrem unteren Bereich 74 verkürzt ausgeführt, so dass die FUll- und Entnahmeventileinheit 8 möglichst nah an den Boden 76 des Aussenbehältnisses 55 vorgesehen werden kann, um einen fast restlosen Auslauf der Flüssigkeit zu gewährleisten. Das einstückige FUll- und Entnahmeschlauchstück 68 wird aus dem O-Ring 80, der Abdichthaut 82 und dem Schlauchteil 78 gebildet, wobei letzteres auf dem kurzen Rohrstück 84 des Spundflansches 86 aufgezogen ist und wobei dasselbe über ein Klemmband 88 zusätzlich gehaltert wird. Der Spundflansch 86 ist mit dem Kunststoffsack 90 verschweisst. Das Einsetzen des FUll- und Entnahmeschlauchstückes 68, sowie das Anschliessen und Sterilisieren der nur kurz angedeuteten Füll- und Entnahmeventileinheit 8 erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 bereits beschrieben. In den Figuren 5 bis 9 sind einige Varianten der vorderen Partie von Füll- und Entnahmeschlauchstücken 28 bzw.68 gezeigt. Bei der Ausführung gem. den Fig. 5 und 9 ist eine einstückige Bauweise des gesamten Füll- und Entnahmeschlauchstückes 28 gewählt, wobei vom O-Dichtring 34 das Schlauchteil 44 zunächst etwas nach innen verlaufend anschliesst, damit es beispielsweise in vorhandene oder entsprechend ausgebildete Ventileinheiten eingesetzt werden kann. Die ebenfalls anschliessende Abdichthaut 46 weist verdünnt ausgeführte Sollreissstellen 100 aufs Beim Ausführungsbeispiel des FUll- und Entnahmeschlauchstückes 102 sind die Abdichthaut 104 und das Schlauchteil 106 mit dem O-Dichtring 108 durch Verschweissen hermetisch verbunden sind, wie es Fig. 6 zeigt. Die Figur 7 zeigt eine Ausführung des FUll- und Entnahmeschlauchstückes 110, bei der der O-Dichtring 112 mit der Abdichthaut 114 und dem Schlauchanschlussstück 116 einstückig hergestellt ist, wobei lezteres ebenfalls mit lIatterillen 118 versehen ist, wodurch der aufgeschobene Schlauchteil 120 einen festen Halt verfährt, Die Bauart des FUll- und Entnahmeschlauchstückes 124 nach Fig. 8 weist ein einteiliges Abdichthaut- und Schlauchanschlussstück 126 auf, das mit dem O-Dichtring 128 verschweisst ist. Veitere Hilfsgeräteteile sind für den störungsfreien Betrieb von Vorteil. So können, insbesondere für grössere Anlagen, bei denen der Flüssigkeitsdruck in Bodennähe hoch ist, für die Halterung der Auslaufschlauchstücke 28 im Bereich der Innenräume der Behältnisse Halter 96 vorgesehen sein, so dass die Aus laufs chlauchstücke 28 hier nicht zu sammengedrückt werden können, wodurch sie beschädigt werden könnten und wodurch der Auslauf der Flüssigkeit gehemmt bzw. unterbunden werden könnte. Die Halter 96 können mit den Aussenbehältnissen fest verbunden werden, sie können aber auch nur eingesetzt sein und/oder über geeignete, bekannte Mittel,wie Steckverbindungen oder dergl., lagegesichert werden.

Claims: Liquid container, consisting of a dimensionally stable outer container (4, 55) and a flexible plastic sack (14, 90) placed in this, whereby the plastic sack possesses a filling and discharge connection piece (28, 68) with a ring-shaped extension in one piece at its free end and whereby the filling and discharge connection piece is fixed in the bottom area of the outer container in the latter's filling and discharge opening, characterized in that the filling and discharge connection piece (28, 68, 102, 110, 124) is provided as a flexible piece of tubing ending with a flexible sealing ring (34, 80, 108, 112, 128), with the mouth of this being hermetically sealed by a relatively thin diaphragm (46, 82, 104, 114), and in that the sealing ring (34, 80, 108, 128) is clamped between one face (36) of a connection piece (22) or threaded connection piece (60) at the filling and discharge opening of the outer container (4, 55) and a filling and emptying valve (8) connected to this. Liquid container in accordance with claim 1, characterized in that a diaphragm (46, 82, 104, 114) possesses several thinner parts (100) or notches, which preferably extend in ray form from the center. Liquid container in accordance with claim 1, characterized in that hooks (20) or similar are provided in the top area of the outer container (4, 55) which are used to suspend the plastic sack by means of lugs (18) attached to the sack in conjunction with tensioning means. Liquid container in accordance with claim 1, characterized in that a hole (30) is provided in the outer container (4, 55) above the filling and discharge valve unit (8, 54) which can be opened and closed quickly by means of a closure part (32), whereby the hole (30) is of such a size that the operator can comfortably grasp the filling and discharge connection piece (28, 68) through it and insert this connection piece in the filling and discharge opening (31) of the outer container (4). Liquid container in accordance with claim 1, characterized in that the filling and discharge valve unit (54) is designed so that it is clamped around the side wall (56) of the box in the case of a disposable or returnable outer container (55) made of cardboard. Liquid container in accordance with claims 1 and 5, characterized in that the outer surface of the threaded connection piece (60) is provided with a thread up to the union nut (24) except for an allowance (63), onto which thread an outer washer (62) with large dimensions is screwed firmly, while an inner washer (70) with similar dimensions to the outer washer (62) is applied against the side wall (62) of the box and firmly contacted under tension by a groove nut (66), whereby the outer and inner washers (62, 70) are shortened in their bottom area (74) in such a way that the filling and discharge valve unit (54) is as close as possible to the bottom (76) and so that the outer washer (62) may be realized as an angle piece whose lower leg contacts under the bottom (76). Liquid container in accordance with claim 1 and following claims, characterized in that two or more separate filling and discharge connection pieces (28, 68, 106, 120, 102, 110, 124) are provided on the plastic sack (14, 90) and that connection pieces (22, 61) are provided for these. Liquid container in accordance with claim 1 and following claims, characterized in that holders (96) are provided in the interior of the outer container in front of the filling and discharge openings, whereby these holders may be permanently connected or just inserted, into which holders the filling and discharge connection pieces (28), particularly with bung flanges (48), can be inserted.

Inventors: MEEUWISSEN, HENRICUS, STOK, SRECKO, DIPL.-ING.
Applicants: INTERNATIONAL FLAVORS & FRAGRANCES  I F F (DEUTSCHLAND) GESELLSCHAFT MIT BESCHRAENKTER HAFTUNG
Application year: 1986
Main classification: B65D90
IPC codes: B65B55, B65D88, B65D77, B65D90