DE60302783T2

DE60302783T2 - Verfahren und verpackungsmaschine zur herstellung von verschlossenen packungen für schüttbare lebensmittel aus vorgeschnittenen zuschnitten aus bahnförmigem verpackungsmaterial

Info

Publication number: DE60302783T2
Application number: DE60302783T
Authority: DE
Inventors: Paolo Benedetti; Alf Lindgren
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: CA2485075A1; MXPA04010728A; KR100977936B1; RU2314978C2; CN100556761C; HK1081159A1; BR0309738B1; KR20040106456A; ITTO20020367A0; US20050198924A1; AU2003240584A1; UA79456C2; ATE312761T1; CN1649771A; WO2003093113A1; ES2254936T3; CA2485075C; EP1501728A1; RU2004135324A; JP2005524581A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von versiegelten Verpackungen für schüttbare bzw. fließfähige Nahrungsmittel aus vorgeschnittenen Zuschnitten aus bahnförmigem Verpackungsmaterial.
Stand der Technik
Bekanntermaßen werden viele schüttbare Nahrungsmittel wie Fruchtsaft, UHT-(ultrahoch erhitzte)Milch, Wein, Tomatensauce etc. in Verpackungen verkauft, die auf vollautomatischen Verpackungsmaschinen aus einer Abfolge von Bahnen aus Verpackungsmaterial hergestellt werden, die so gefaltet werden, dass gegenüberliegende Kanten aufeinander gelegt und versiegelt werden und auf diese Weise im Wesentlichen rohrförmige oder stulpenförmige Rohlinge gebildet werden, die an beiden Enden offen sind.
Das Verpackungsmaterial kann ein einlagiges oder mehrlagiges Kunststoffmaterial, ein Polymermaterial, ein mineralgefülltes Polymermaterial oder ein beschichtetes kartonartiges Material beinhalten.
Zum Beispiel weist ein bekanntes kartonartiges Verpackungsmaterial eine mehrlagige Struktur auf, die eine Schicht aus Papiermaterial enthält, die auf beiden Seiten mit Schichten aus Heißsiegel-Kunststoffmaterial, z.B. Polyethylen, beschichtet ist, und im Fall von aseptischen Verpackungen für lange haltbare Produkte, wie z.B. H-Milch, eine Schicht eines Sperrmaterials beinhaltet, welches z.B. durch eine Aluminiumfolie gebildet wird, und die auf eine Schicht des Heißsiegel-Kunststoffmaterials aufgebracht und ihrerseits mit einer weiteren Schicht eines Heißsiegel-Kunststoffmaterials bedeckt wird, welche schließlich die Innenseite der Verpackung bildet, die mit dem Nahrungsmittelprodukt in Kontakt kommt.
Um versiegelte Verpackungen auf herkömmlichen Verpackungsmaschinen herzustellen, werden die schlauchförmigen Rohlinge bzw. Zuschnitte auf entsprechende Formdorne geführt, die entlang eines bestimmten Wegs bewegbar sind. Genauer werden die Zuschnitte in einem Eingangsabschnitt nacheinander auf die entsprechenden Formdorne geführt; werden jeder gefaltet und an einem Ende entlang dieses Weges versiegelt; und werden von den Dornen an einem Ausgabeabschnitt entfernt, wo sie auf einen Förderer geführt und in einen aseptischen Teil der Verpakkungsmaschine überführt werden, wo jeder sterilisiert und befüllt wird. Wie bekannt, kann die Achse jedes Formdorns horizontal und parallel oder quer und vertikal in Bezug auf seine Fortbewegungsrichtung sein.
Genauer werden die gefalteten Enden der Zuschnitte normalerweise dadurch versiegelt, indem die Enden zwischen den jeweiligen Enden der Formdorne und einem beheizten Druckelement gepresst werden, um eine Reihe von Behältern zu erhalten, die jeweils ein offenes Ende aufweisen, durch das der Behälter mit dem Nahrungsmittelprodukt gefüllt werden kann.
Das versiegelte Ende kann entweder das obere Ende oder den Boden der fertigen Verpackung definieren.
Die offenen Behälter werden durch den jeweiligen Förderer in den aseptischen Teil der Verpackungsmaschine und unter eine Vorwärmstation mit steriler heißer Luft geführt. Das Vorwärmen dauert normalerweise zwei Maschinenzyklen, und die sterile Luft wird aus einem Vorratsbehälter gezogen und durch elektrische Widerstandsheizer erwärmt.
Die vorgewärmten Behälter werden dann zu einer Sterilisationsstation geführt, wo in sie ein Sterilisierungsmittel in Form von Dampf injiziert wird. Dieses basiert normalerweise auf Wasserstoffperoxyd (H₂O₂), welches in der nachfolgenden Trocknungsstation entfernt wird.
Der Zweck des Vorwärmschrittes ist sicherzustellen, dass die Oberflächentemperatur des Behälters in der Sterilisierungsstation ein paar Grad höher ist als die Kondensationstemperatur des Wasserstoffperoxyddampfes; denn jegliches zurückbleibendes Peroxydkondensat ist in der Trocknungsstation schwer zu entfernen, welche allein dazu ausgelegt ist, den Dampf zu entfernen. Das Kondensat kann daher in dem verpackten Produkt bleiben.
Die im verpackten Produkt erlaubte Menge an restlichem Sterilisierungsmittel wird durch strenge Verordnungen geregelt, wobei die Höchstmenge im Bereich von 0,5 ppm (parts per million) liegt.
Verpackungsmaschinen des obigen Typs werden verbreitet und in zufrieden stellender Weise in einem breit gefächerten Bereich von Nahrungsmittelindustrien verwendet, und die Leistung der Sterilisierungsstation insbesondere übererfüllt die die Sterilität regelnden Erfordernisse der Verpackungen und der Menge an zurückbleibendem Sterilisierungsmittel.
Innerhalb der Industrie besteht jedoch ein gefühltes Bedürfnis an weiterer Verbesserung, insbesondere was die Eliminierung von zurückbleibendem Sterilisierungsmittel betrifft.
Das Vorwärmen mit steriler heißer Luft gewährleistet keine gleichmäßige Temperatur über die gesamte erwärmte innere Oberfläche der Behälter, so dass die Temperatur von gewissen Oberflächenbereichen, z.B. den Eckbereichen, unterhalb der Kondensationstemperatur von Wasserstoffperoxyddampf liegen kann, was zu einer lokalisierten Kondensation des Dampfes und zu den oben beschriebenen Konsequenzen führt.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von versiegelten Verpackungen für schüttbare bzw. fließfähige Nahrungsmittel aus vorgeschnittenen Zuschnitten aus bahnförmigem Verpackungsmaterial anzugeben, welches dazu geeignet ist, eine einfache, wirksame und kostengünstige Lösung für den oben genannten Nachteil bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von versiegelten Verpackungen für schüttbare Nahrungsmittel aus vorgeschnittenen Zuschnitten aus bahnförmigem Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von versiegelten Verpackungen für schüttbare Nahrungsmittel aus vorgeschnittenen Zuschnitten aus bahnförmigem Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 2 bereitgestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Verpackungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, zur Herstellung von versiegelten Verpackungen für schüttbare Nahrungsmittel aus vorgeschnittenen Zuschnitten aus bahnförmigem Verpackungsmaterial;
2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie II-II in 1 zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht eines Behälters mit einem versiegelten Ende und einem offenen Ende zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht eines halbfertigen Behälters mit einem offenen Ende und einem Ende zeigt, das mit einem Stutzenabschnitt mit einem Schraubverschluss versiegelt ist.
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
Die Nummer 1 in 1 bezeichnet als Ganzes eine Verpackungsmaschine zur Herstellung von versiegelten Verpackungen (nicht gezeigt) für schüttbare Nahrungsmittel aus im Wesentlichen rohrförmigen oder hülsenförmigen vorgeschnittenen Zuschnitten 2 aus bahnförmigem Verpackungsmaterial mit gegenüberliegenden offenen Enden 3, 4 und einem kreisförmigen oder vieleckigen Querschnitt.
Wie oben erwähnt, kann das Verpackungsmaterial ein beschichtetes kartonartiges Material enthalten, einlagiges oder mehrlagiges Kunststoffmaterial, Polymermaterial oder mineralgefüllte Polymere.
Die Verpackungsmaschine 1 umfasst im Wesentlichen eine Siegelstation 5 zum Versiegeln eines (3) der Enden 3, 4 der Zuschnitte 2, um entsprechende Behälter 6 zu bilden, die am gegenüberliegenden Ende (4) offen sind; und eine Sterilisierungsstation 7 zur Sterilisierung der Behälter 6, bevor sie mit dem Nahrungsmittel befüllt werden.
Genauer werden an der Siegelstation 5 die Zuschnitte 2 entlang eines Weges geführt, der die Form eines Kreisbogens mit einer vertikalen Achse A hat, und werden dann – auf eine bekannte Weise, die nicht beschrieben wird, da sie für die vorliegende Erfindung nicht relevant ist – aufeinander folgenden Arbeits gängen zum Falten und Versiegeln der Enden 3 unterworfen. Die versiegelten Enden 3 können sowohl das obere Ende als auch den Boden der fertigen Verpackungen definieren. Die Enden 3 können dadurch versiegelt werden, dass die inneren Oberflächen der rohrförmigen Zuschnitte miteinander versiegelt werden, um einen halbfertigen Behälter 106 mit einem offenen Ende gemäß 3 zu bilden, oder indem mit dem Ende 3 des rohrförmigen Zuschnitts 2 durch Siegeln ein Stutzenabschnitt 207 verbunden wird, der z.B. aus Kunststoffmaterial hergestellt ist und mit einem Verschluss 208 wie z.B. einem Schraubdeckel und/oder einer zerreißbaren Membran versehen ist, um einen halbfertigen Behälter 206 mit einem offenen Ende gemäß 4 herzustellen.
Die Zuschnitte 2 werden durch die Zuführstation 5 durch ein drehbares Element 8 des Achse A geführt, die eine Reihe von außen gelegenen Formdornen 9 aufweist, die jeweils in die Zuschnitte 2 eingreifen und Längsachsen parallel zur Achse A aufweisen.
Die Dorne 9 sind in winkelmäßig gleichmäßig beabstandeten Paaren angeordnet; und die Dorne 9 in jedem Paar sind im Hinblick auf die Achse A in einer Radialrichtung ausgerichtet.
Alternativ können die Längsachsen der Dorne 9 horizontal und parallel oder quer zur Zuführungsrichtung sein.
Die Zuschnitte 2 werden nacheinander auf jeweilige Dorne 9 am Eingangsabschnitt 10 der Siegelstation 5 geführt, und werden von den Dornen 9 bei einer Ausgangsstation 11 entfernt, die im gezeigten Beispiel etwa 270° von dem Eingangsabschnitt 10 entfernt ist, mit Bezug auf die Achse A. Die Dorne 9 werden von den jeweiligen Behältern 6 dadurch abgelöst, dass die Dorne 9 entlang ihrer jeweiligen Längsachsen. zurückgezogen werden.
In der Sterilisierungsstation 7 werden die Behälter 6 durch einen Förderer 12 (schematisch in 1 gezeigt) entlang eines geraden Weges geführt und werden daraufhin durch Injektion eines Sterilisierungsmittels in Form von Dampf, z.B. Wasserstoffperoxyd, sterilisiert und dann getrocknet, um gegebenenfalls zurückbleibendes Sterilisierungsmittel von den Behältern 6 zu entfernen.
Um sicherzustellen, dass die Temperatur auf der inneren Oberfläche der Behälter 6 in der Sterilisierungsstation 7 einige Grade höher ist als die Kondensationstemperatur des Wasserstoffperoxyddampfes, werden die Behälter 6 zunächst vorgewärmt.
Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Behälter 6 dadurch vorgewärmt werden, dass die Dorne 9 erhitzt werden. Zu diesem Zweck kann jede beliebige Art von Heizmittel verwendet werden, z.B. ein thermostatisch geregelter elektrischer Widerstandsheizer 13, wie in 2 gezeigt.
Jeder Dorn 9 wird auf eine Temperatur geheizt, die zwischen der Umgebungstemperatur und 95°C liegt, und vorzugsweise zwischen 50°C und 95°C.
Jeder Heizer 13 wird thermostatisch geregelt durch einen Sensor 14 zum Erfassen der Temperatur des jeweiligen Dorns 9 oder einer damit zusammenhängenden Größe und zum Liefern eines entsprechenden Temperatursignals an eine Regeleinheit 15, die den Heizer 13 entsprechend regelt.
Die in den 1 und 2 gezeigte Verpackungsmaschine ist dazu ausgelegt, parallelepiped geformte Behälter 6 herzustellen; eine Verpackungsmaschine zum Herstellen von im Wesentlichen zylindrischen Behältern 106, 206 wird sich von der Verpackungsmaschine 1 nur darin unterscheiden, dass sie mit im Wesentlichen zylindrischen Dornen ausgestattet ist.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der obigen Beschreibung deutlich.
Insbesondere ist eine eigene Station zum Vorwärmen der Behälter 6, 106, 206 oberhalb der Sterilisierungsstation 7 nicht mehr nötig, da das Vorwärmen direkt auf den Dornen 9 der drehbaren Elemente 8 durchgeführt wird, so dass sich die Länge des Förderers 12 sowie die zur Herstellung jeder Verpackung benötigte Gesamtzeit verringern. Darüber hinaus führt das Beheizen der Dorne dazu, dass die gesamte innere Oberfläche der Behälter 6, 106, 206 gleichmäßig erwärmt wird, und verringert somit erheblich das Risiko der Kondensation von Wasserstoffperoxyddampf beim Sterilisieren der Behälter 6, 106, 206, und erlaubt so die Verwendung von höheren Peroxyddampfkonzentrationen, ohne das Risiko, dass zurückbleibendes Sterilisierungsmittel in dem verpackten Produkt bleibt.
Schließlich haben Experimente gezeigt, dass das Vorheizen der Behälter 6, 106, 206 durch Beheizen der Dorne weniger Energie benötigt als auf bekannten Maschinen, die eine eigene Vorwärmstation mit Heißluft aufweisen.
Offensichtlich können an der Verpackungsmaschine 1 und dem damit implementierten Verpackungsverfahren Änderungen vorgenommen werden, ohne jedoch den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer verschlossenen Verpackung für schüttbare bzw. fließfähige Lebensmittel aus einem im Wesentlichen rohrförmig vorgeschnittenen Zuschnitt (2) aus bahnförmigem Verpackungsmaterial mit entgegengesetzten offenen Enden (3, 4), bei dem das Verfahren folgende Verfahrensstufen aufweist: Zuführen des Zuschnitts (2) auf einen relativen Formdorn (9); Verschließen bzw. Versiegeln eines Endes (3) des Zuschnitts (2) auf dem Dorn (9) zur Formung eines Behälters (6, 106, 206), der am anderen Ende (4) offen ist; Entfernen bzw. Abziehen des Behälters (6, 106, 206) von dem Dorn (9) und Sterilisieren des Behälters (6, 106, 206) durch Injizieren eines Sterilisierungsmittels in Form von Dampf vor dem Füllen desselben mit dem fließfähigen Lebensmittel, bei dem das Verfahren auch die Verfahrensstufe des Vorerwärmens des Behälters (6, 106, 206) vor dem Sterilisieren aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensstufe des Vorerwärmens des Behälters (6, 106, 206) durch Erhitzen des Dornes (9) durchgeführt wird.
Verpackungsmaschine (1) zur Herstellung von verschlossenen Packungen von schüttfähigen bzw. fließfähigen Lebensmitteln aus im wesentlichen rohrförmig vorgeschnittenen Zuschnitten (2) aus bahnförmigem Verpackungsmaterial, bei dem die entgegengesetzten Enden (3, 4) offen sind, mit einer Verschließ- bzw. Versiegelungsstation (5) zum Versiegeln eines Endes (3) der Zuschnitte (2) zur Formung entsprechender Behälter (6, 106, 206), die am anderen Ende (4) offen sind, und mit einer Sterilisierungsstation (7) zum Sterilisieren der Behälter (6, 106, 206) durch Injizieren eines Sterilisierungsmittels in Dampfform, bei dem die Versiegelungsstation (5) eine Anzahl von Formdornen (9) aufweist, welche die Zuschnitte (2) aufnehmen und längs eines vorgegebenen Weges befördern, längs dessen jeder Zuschnitts (2) in einen entsprechenden Behälter (6, 106, 206) mit einem offenen Ende (4) überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschluss- bzw. Versiegelungsstation (5) Erwärmungsmittel (13) zum Erhitzen der Dorne (9) aufweist, um Wärme dem betreffenden Behälter (6, 106, 206) zuzuführen, ehe diese der Sterilisierungsstation (7) zugeführt werden.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Erwärmungsmittel einen elektrischen Widerstandsheizer (13) für jeden Dorn (9) aufweisen.
Maschine nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel zum elektrostatischen Steuern der Temperatur der Dorne (9).