Verfahren zur Herstellung eines luftdicht verschlossenen Paketes und danach hergestelltes Paket
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines luftdicht verschlossenen Paketes und ein danach hergestelltes Paket.
Beim Verpacken von nicht entgastem, geröstetem und gemahlenem Kaffee ist schon bekannt, die in diesem eingeschlossene Luft zu einem beträchtlichen Teil zu entfernen, und den Kaffee in einer inerten Schutzgasatmosphäre von Stickstoff oder Kohlendioxyd in einen Behälter einzuführen, dessen Luft zuvor entfernt und durch das genannte Schutzgas ersetzt worden ist, wonach der gefüllte Behälter dann luftdicht zum fergen Paket verschlossen wird. Dabei ist die Verwendung des einen oder andern von zwei hauptsächlichen Behältertypen bekannt, nämlich entweder eines w nig- stens annähernd steifen, diffusionsfesten Behälters z. E. aus Blech, oder eines Behälters in der Form eines in der Querrichtung luftdicht verschlossenen Rohrgebildes aus einem biegsamen, von einer Rolle abgezogenem Material.
Die Steifheit des erstgenanten Behältertyps erlaubt einen beträchtlichen Gasdruck im Innern des fertig ers:egelten Pakets ohne Gefahr einer Deformation oder Aufreissens.
Der andere Behältertyp weist zufolge der Biegsamkeit seiner Wandung eine Gestalt auf, von der nur das Maximal- und das Minimalvolumen vorbestimmt ist.
Daher hängt das Volumen des entsprechenden Paketes von dessen innerem Gasdruck ab, wenigstens innerhalb der Grenzen, wie sie bestimmt sind einerseits von der verpackten lEXaffeemengs und anderseits vom maximalen Aufnahmevolumen des Behälters entsprechend der Kapazität eines gleichlangen Kreiszylinders.
Aus technischen Gründen muss der Schuizgasdruck in der Verpackungvorrichtung, weil ja die Verpackung in Abwesenheit von Luft ausgeführt werden muss, den Druck der Umluft übersteigen, da ja sonst Luft in die Vorrichtung und damit auch in den abzufüllenden Behälter gelangen würde. Daher nimmt Behälter des zweitgenannten Typs beim Verlassen der Verpackungsvorrichtung im versiegelten Zustand eine Gestalt an, die wenigstens annähernd der maximalen Aufnahmefähigkeit dieses Typs entspricht und für die Verteilung aus technischen Gründen unförmig ist.
Um aber die Verwendung des deformierbaren Weich -Pakettyps dennoch zu ermöglichen, ist schon vorgeschlagen worden, den Behälter aus einem für das Gas nicht undurchlässigen Material herzustellen, das also sowohl für den Luftsauerstoff wie auch für ein oder mehrere im Paketinnere vorhandene inerte Gase durchlässig ist, wobei die Diffusionsgeschwindigkeit der letztgenannten Gase noch ein Mehrfaches derjenigen des Luftsauerstoffes betragen kann. Beim Lagern oder Aufbewahren des luftdicht verschlossenen Paketes verringert sich deshalb dessen Volumen all mählich, trotz dem Freisetzen von Kohlenstoffdioxyd aus der verpackten Kaffeemenge.
Obschon die Diffusion von Çauerstoff in das Paket verhältnismässig gering ist, bewirkt sie doch eine allmähliche Zerstörung des KafTeearomas.
Die vorliegende Erfindung bietet nun eine Lösung des jvm aWeich - Pakettyp für den vorliegenden Zweck inhärenten Problems, und zwar ohne dass die zulässige Lagerungsdauer des so gepackten Kaffees verkürzt würde.
Diese Lösung sieht ein Verfahren vor zum Herstellen eines luftdicht verschlossenen Paketes durch Einführen eines nicht entgasten Einfüllgutes in einen Behälter und luftdichtes Verschliessen von dessen offenem Ende, während das Behälterinnere mit einer wenigstens annähernd sauerstofffreien Atmosphäre eines äusseren Schutzgases in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschliessen der im Behälter vorhandene Schutzgasteil entfernt wird, um das Entgasen des verpackten Einfüllgutes zu ermöglichen.
Ein gemäss dem erwähnten Verfahren hergestelltes lutfdicht verschlossenes Paket, gefüllt mit nicht entgastem, geröstetem und gemahlenem Kaffee, der selbst ein inertes Gas emittiert und durch Einwirken des Luftsauerstoffs leicht beschädigt wird, wobei die Paketwand eine querverschlossene Röhre aus einem biegsamen Folienmaterial ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Paket undurchlässig ist und weder durch das zu verpackende Einfüllgut, noch durch das teilweise aus dem Einfüllgut austretende inerte Gas bis zu seinem maximalen Fassungsvermögen gefüllt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Packung der Erfin dung g ist in der Zeichnung veranschaulicht, und aus der nachstehenden Spezialbeschreibung erhellt auch das Verfahren zum Herstellen dieser neuartigen Pakkung. Es zeigt:
Fig. 1 ein Shema einer Anlage zum Herstellen der Packung, und
Fig. 2 eine Eeinzelheit der Packung.
Die Verpackungsvorrichtung nach Fig. 1 ist gegen über Umluft isoliert und reicht von einem Einlauf 1, wo der zu verpackende Kaffee eingeführt wird, bis zu einem Auslauf 2, wo die fertigen, verschlossenen Pakete abgeliefert werden.
Der Einlauf 1 besteht aus zwei Einfülltrichtern 3 und 4, deren Auslass 5 und 6 durch eine Ventilvorrichtung 7 mit dem Einlass 8 einer Speisekammer 9 einer Beschickungsvorrichtung 10 verbunden ist, welch' letztere eine Förderschraube in einem nach unten offenen Einfüllrohr 11 aufweist. Längs dem Rohr 11 ist eine schlauchbildende Vorrichtung angeordnet, mit einer als innerem Formgebungsdorn dienendem und das Rohr 11 koaxial umschliessenden Hülse 12, nebst einem zum Längsschweissen dienenden Organ 13 und einem Formgebungskragen 14.
Von einer Vorratsrolle 16 wird ein bahnförmiges Verpackungsmaterial 15 abgewickelt und über den Kragen 14 wird die Bahn 15 nach unten gezogen und hüllt dabei die Hülse 12 ein, wobei ihre beiden Längsränder vom Organ 13 in Zusammenarbeit mit der Hülse 12 in einer luftdichten Längsnaht zusammengeschweisst werden.
Die oberen Enden der beiden Einfülltrichter 3, 4 sind mittels eines Deckels 17, 18 hermetisch ver schliessbar und je mit einer Absaugleitung 19, 20 und einer Gaszuleitung 21, 22 verbunden. Die beiden Lei tungen 19, 20 sind durch ein Zweiwegventil 23 mit einer Vakuumpumpe V verbunden, und die beiden Leitungen 21, 22 durch ein weiteres Zweiwegventil 24 mit einem dritten Zweiwegventil 25, das an die Ausgänge von zwei Reduzierventilen 26, 27 verschiedener Kapazität angeschlossen ist. Die beiden Ventile 26,
27 sind ausgangsseitig durch eine Leitung 28 mit einem Vorwärmer und einem Filter an eine Batterie von
Kohlensäureflaschen 29 angeschlossen.
Der Auslass des einen oder andern Einfüllrichters kann durch das Ventil 7 mit der Speisekammer 9 der Beschickungsvorrichtung 10 verbunden werden. Die Auslässe 5, 6 der beiden Trichter 3, 4 sind je mit einem elektrisch betriebenen Zubringer 30, 31 versehen, der der Speisekammer 9 der Beschickungsvorrichtung 10 eine solche Menge von Einfüllmaterial in der Kammer 9 während dem Verpackungsvorgang wenigstens annähernd konstant bleibt. Zu diesem Zweck ist der Rührer 32 der Kammer 9 mit einem elektrischen Gleitkontaktglied versehen, das während der Rotation des Rührers sich gleitend an den Kontaktring 33 an der Innenwand der Kammer 9 legt. Der so gebildete Kontakt gehört einem den beiden Zubringern 30, 31 gemeinsamen elektrischen Stromkreis an und öffnet diesen, wenn das Niveau des Einfüllgutes desjenigen des Kontaktringes 33 erreicht.
Das obere Ende der Formgebungshülse 12 ist mittels einer Stirnwand 34 satt an das Einfüllrohr 11 der Beschickungsvorrichtung angeschlossen. Mittels eines Rohrstutzens 35 ist der vom Rohr 11, der Hülse 12 und deren Stirnwand 34 eingeschlossene Raum durch ein Ventil 36 mit einem eine biegsame Wandung aufweisenden Ausgleicher 37 verbunden, der seinerseits durch mit Ventil versehene Rohrleitungen 38, 39 direkt an die Kammer 9 bzw. die Gaszuleitung 28 angeschlossen ist.
Der Formgebungskragen 14 ist wenigstens in seinem oberen Teil in einer Kammer 41 eingeschlossen, deren Oberende dicht an der Formgebunghülse 12 anliegt, während das untere Ende dicht an die zylindrische Verlängerung 40 des Kragens 14 angeschlossen ist, und die Kammer 41 selbst ist durch einen Rohrstutzen 43 mit einem Reduzierventil 42 an die Gaszuleitung 28 angeschlossen. Als Durchlass für das Verpak kungsmaterial 15 weist die Kammer 41 einen Eintrittsschlitz 44 auf, und das Rohr oder der Schlauch 45 wird aus dem Material 15 gebildet, wenn dieses die Kammer 41 durch den im wesentlichen kreisringför- migen Austritt zwischen der Hülse 12 und der Verlängerung 40 des Kragens 14 läuft.
Die Verlängerung 40 des Formgebungskragens 14 weist einen Längsschlitz auf, ausgefluchtet mit derjenigen Zone, wo die beiden Längsränder des Materials beim Bilden des Rohres oder Schlauches einander überlappen. In diesem Schlitz befindet sich das Schweissorgan 13.
Im Zwischenraum zwischen der Hülse 12 und dem Rohr 11 ist ein Rohr 46 abgedichtet eingesetzt, dessen unteres Ende in eine Düse 47 übergeht, die etwas unter das freie Ende des Rohres 11 vorspringt, während sein anderes Ende durch ein Ventil 48 mit einem Vakuumgefäss 49 verbunden ist, in dem das Vakuum mittels einer an das Gefäss 49 angeschlossenen Vakuumpumpe 50 aufrechtgehalten wird.
Das freie Ende des Auslaufrohres 11 und gegebenenfalls das entsprechende Ende der Formgebungshülse kann mit einem dichtsitzenden, leicht wegnehmbaren Deckel (nicht gezeigt) verschlossen werden.
Die beiden Ventile 48, 36 sind mechanisch so mit einander verbunden, dass sich das eine öffnet, wenn sich das andere schliesst, und umgekehrt. Diese beiden Ventile werden in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Verpackungsvorgang betätigt und von einem durch die Verpackungsmaschine angetriebenen Nocken 51 gesteuert.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Verpakkungslage ist wie folgt:
Zwecks Vereinfachung sei angenommen, der Fülltrichter 3 sei mit ungelüftetem, geröstetem und von einem nichtgezeigten Mahler gemahlenem Kaffee gefüllt. Das untere Ende des Auslaufrohrs 11 ist durch den oben erwähnten Deckel verschlossen, und das Ventil 7 ist so eingestellt, dass der Auslass 5 des Trichters 3 mit der Kammer 9 der Beschickungsvorrichtung 10 in Verbindung steht.
Bei einem für die Zuleitung 21 geschlossenen Gaszuleitungsventil 24' ist die Verbindung zwischen der Absaugleitung 19 und der Vakuumpumpe mittels des Ventils 23 hergestellt, wodurch der Trichter 3 zusammen mit seinem Auslass 5, die Beschickungsvorrichtung 10 mit ihrem Einlass 8, die Kammer 9 und das Rohr 11, und möglicherweise der von der Hülse 12, der Stirnwand 34 und dem Auslaufrohr 11 eingeschlossene Raum, zusammen mit der Rohrleitung 35 einem Vakuum unterworfen werden.
Wenn in diesem System das gewünschte Vakuum erreicht ist, wird die Verbindung zwischen der Leitung 19 und der Vakuumpumpe 24 unterbrochen, worauf mittels des Ventils 24' die Verbindung zwischen der Gasspeiseleitung 21 und der Leitung 28, und damit mit der Kohlensäurebatterie 29 hergestellt wird. Zu diesem Zweck wird das Ventil 25 zuerst für die Gaszufuhr durch das Reduzierventil 26 eingestellt. Das Ventil 26 weist den grösseren Durchsatz auf als das Ventil 27 und dient zum raschen Auffüllen des unter Vakuum befindlichen Systems mit Kohlensäure, so dass sich in diesem System ein leichter Kohlensäureüberdruck einstellt.
Nach Erreichen des gewünschten Druckes wird das Ventil 25 verstellt, so dass nun Gas durch das Ventil 27 erhalten wird, das vorzugsweise dazu dient, während des Betriebes den Gasdruck auf jeden Fall in den beiden Trichtern 3, 4 aufrechtzuhalten. In Verbindung damit, oder schon früher, wird der Ausgleicher 37 im gewünschten Umfang mit dem Schutzgas gefüllt.
Von der Vorratsrolle 16 wird Material 15 abgezogen und durch den Schlitz 44 in die Kammer 41 geführt, wo es doppelt über den Oberteil des Formgebungskragens 14 abgebogen und in den Raum zwischen der Kragenverlagerung 40 und der Formgebungshülse 12 geleitet wird, wobei es um letztere ein Rohr 45 bildet. Die beiden einander überlappenden Längsränder des Materials 15 werden mittels des Schweissorgans 13 durch Wärmeverschluss zu einem Längssaum vereinigt. Das so gebildete Rohr 45 wird an der Düse 47 und dem untern Ende des Rohres 11 vorbei nach unten gezogen zwischen die beiden miteinander zusammenarbeitenden Schweissbacken 52, 53 die sich im Einklang längs der Röhre 45 hin- und herbewegen und zusammenstossen, um die Röhre 45 in der Querrichtung fest zu verschliessen.
Bevor die beiden Bakken die Röhre wieder freigeben, ziehen sie diese um eine, der Paketlänge entsprechende Strecke nach unten.
Schon vor diesem Zeitpunkt ist das Ventil 42 ge öffnet worden, um Schutzgas durch die Leitung 43 in die Kammer 41 zu leiten.
Nachfolgen wird der das untere Ende der Röhre 11 verschliessende Deckel entfernt. Da dieses Rohrende vom verschlossenen Röhrenende umgeben ist, landet der Deckel in der Röhre 45 oder, besser, in einer Paketeinheit, wie sie durch die beiden Schweissbacken 52, 53 von zwei aufeinanderfolgenden Querverschlüssen bestimmt wird, von welcher Paketeinheit der Dekkel später entfernt werden kann, um für die nächstfolgende Ingangsetzung aufbewahrt zu werden, Um die ursprünglich in der Kammer 41 vorhandene Luft vor Beginn des eigentlichen Verpackungsvorganges zu entfernen, lässt man die beiden Schweissbacken 52, 53 einige Arbeitshübe ausführen, wodurch die Röhre 45 in eine Anzahl leerer Pakete eingeteilt wird, bevor man der Beschickungsvorrichtung erlaubt, Kaffee in die Röhre 45 abzugeben.
Um Kaffee in die Röhre 45 abzugeben, muss der Zubringer 30 in Betrieb gesetzt werden, sodass Kaffee in die Kammer 9 der Beschickungsvorrichtung 10 gelangt, und zwar bis zu dem durch den Kontaktring 33 bestimmten Niveau. Zudem muss nach Erreichen eines ausreichenden Einfüllniveaus in der Kammer 9 die Vorrichtung 10 in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Verpackungsvorgang die beabsichtigte Menge von Gut abwärts durch das Rohr in die Röhre 45 fördern.
Um in der Schutzgas-Atmosphäre der Beschikkungsvorrichtung 10 und im Raume zwischen der Formgebungshülse 12 und dem Ausgaberohr 11 einen zweckdienlichen Überdruck aufrechtzuhalten, sind die Ventile der beiden Röhren 38 bzw. 35 offen gegenüber dem Ausgleicher 37.
Während des Verpackungsvorganges sind kleinere, regelmässig wiederkehrende und wenigstens lokale Druckschwankungen in der mit Schutzgas gefüllten Anlage unvermeidlich. Solche Schwankungen werden veranlasst, einerseits durch das Atmen der Röhre 45 bei der beim Schweissen auftretenden Deformation, und anderseits durch die beim Beschicken auftretende Neuverteilung von dem Kaffee in der Anlage. Zudem wird bei jedem Röhrenvortragshub ein neuer Raum in der gasgefüllten Anlage gebildet. Um diese Druck änderungen zu egalisieren und auf jeden Fall eine Tendenz zum Ansaugen von Umluft durch unvermeidliche Leckstellen in der das Schutzgas enthaltenden Anlage zu vermeiden, ist der Ausgleicher 37 aus einem biegsamen Wandmaterial hergestellt und kann daher sein Volumen in zeitlicher Übereinstimmung mit den eben erwähnten Änderungen ändern.
Der Ausgleicher 37 arbeitet somit als Lunge . Dieser biegsame Ausgleicher kann natürlich durch irgendeine andere Kon struktion ersetzt werden, die eine äquivalente Funktion ausüben kann.
Frisch gerösteter und gemahlener Kaffee setzt während mehereren Tagen Kohlendioxyd frei. Dieser Vorgang geht natürlich unmittelbar nach dem Mahlen geschwinder vor sich. Daher müsste beim Verpacken von gemahlenem Kaffee in einem Überdruck von Schutzgas und in dichte Weichpackungen der Kaffee während etwa 3-12 Stunden gelüftet werden, um ein weiteres Ausdehnen des Paketvolumens zu vermeiden.
Dieses Lüften beansprucht jedoch nicht nur Zeit und Platz, sondern ist in der Meinung der meisten Kaffee Experten direkt schädlich für den Kaffee. Somit löst dieses Lüften nichtkontrollierbare Vorgänge aus, bei denen unter anderem die flüchtigen Öle des Kaffees sich oxydieren und dadurch das Aroma boeinträcll- tigen.
Bei der beschriebenen Verpackungsanlage steht das obere Ende des durch Querverschluss in das fertige Paket 55 überzuführenden Sackes 54 mit dem Ausgleicher 37 in Verbindung, der zufolge seiner weichen Wandung ein ziemlich unbeschränktes Atmen > des Sackes 54 erlaubt. Um den Kaffee unmittelbar nach dem Mahlen verpacken zu können, muss im Paket schon beim Verpacken Platz für diejenige Kohlensäure vorgesehen werden, die sich nach dem Verschliessen des Paketes aus dem Kaffee freisetzen wird.
Dies bedeutet in erster Linie, dass das Paket so bemessen wird, dass die ins Auge gefasste Kaffeemenge nur einen Teil des maximalen Paketvolumens einnimmt. Zudem muss im fertigen Paket 55 unmittelbar nach dessen Verschliessen und ungeachtet des Druckes des Schutzgases in der Anlage, ein Unterdruck herrschen, bei dem das Paket einen kleineren Raum einnimmt als seinem maximalen Volumen entspricht, sodass bei der nachträglichen Freisetzung von Kohlensäure aus der verpackten Kaffeemenge das Paket sein Volumen vergrössern kann, aber innerhalb der maximalen volumetrischen Kapazität des Paketes.
Bei dem dargestellten und beschriebenen Aus führungsbvispiel wird dies dadurch erreicht, dass für eine kurze Zeit unmittelbar bevor die beiden I Klemm- backen 52, 53 den offenen Sack 54 in das Paket 55 überführen, die beiden Ventile 38, 36 umgestellt werden, wodurch das Ventil 48 nach Schlissen des Ventils 36 geöffnet wird. Dadurch wird zwischen der Düse 47 und dem Vakuumtank 49 die Verbindung hergestellt, diese aber zwischen dem von der Formgebungshülse 12 und dem Auslaufrohr 11 gebildeten Raum und dem Ausgleicher 37 unterbrochen.
Die Düse 47 weist eine solche Form auf und ist in Bezug auf die jetzt fast geschlossene Öffnung des Sackes 54 an dessen oberen Ende so angeordnet, dass bei der vom Vakuum des Gefässes 49 g verursachten augen- blicklichen Ansaugung durch die Düse 47 praktisch alles dem Sack 54 zugeführte Schutzgas aus der Anlage entfernt wird, ebenso wie der darin enthaltene Sauer stoffrest, wobei der Sack 54 im unmittelbaren Zusammenhang mit dieser Entfernung dicht verschlossen wird, Zufolge der Tatsache, dass der Ausgleicher 37 während der plötzlichen, von der Düse 47 herbeigeführten Ansaugung wirkungsvoll vom betreffenden Teil der Anlage ausgeschaltet wird, wird nicht einmal ein Teil der Saugwirkung das Volumen des Ausgleichers 37 auf Kosten der gewünschten Volumenänderung des Sackes 54 ändern.
Die Entfernung des Schutzgases aus dem Sack 54 wird mittels eines solchen Vakuums bewerkstelligt, und zwar so kurzzeitig, dass die Kaffeeteilehen im Sach 54 mechanisch nicht beeinflusst werden, d. h. diese Teilchen bleiben nahe beisammen. Somit kann der Sack 54 verschlossen werden ohne Gefahr zu laufen, dass die Kaffeeteilehen aufwärts in die Verschlusszone gesaugt werden und an der Verschlusstelle haften bleiben und dadurch die Dichtheit des Verschlusses in Frage stellen.
Nachdem der Sack 54 verschlossen ist, werden die beiden Ventile 48, 36 wieder in ihre Normalstellung gebracht, in der das Ventil 48 geschlossen, und das Ventil 36 offen ist.
Natürlich kann das fremde Schutzgas auch auf andere Art und Weise aus dem Sack entfernt werden als durch lokales und augenblickliches Wegsaugen durch die Sacköffnung. So kann die gewünschte Verminderung des Paketvolumes auch herbeigeführt werden durch Einwirkenlassen eines äusseren Verformungsdruckes auf den Sack 54. Dabei besteht aber das Risiko, dass die notwendige Druckausübung zufolge der zur Verfügung stehenden kurzen Zeit eine weitgehende Neuverteilung der Kaffeeteilchen im Sack 54 verursacht, wobei einige dieser Teilchen im oberen Querabschluss landen und möglicherweise Leckstellen veranlassen könnten. Um diesem Übelstand zu begegnen, können sich relativ komplizierte mechanische Mittel als notwendig erweisen.
Fig. 2 zeigt eine wichtige Einzelheit des Paketes.
Da das Paket aus einem meist dünnen Blattmaterial hergestellt ist und ferner schon kurz nach der Herstellung einen Gasinnendruck aufweist, der dahin wirkt, die Paketwände voneinander zu trennen, werden die innern Paketecken an den entsprechenden Querabszhluss- enden beim Manipulieren des Paketes beträchtlichen
Beanspruchungen ausgesetzt, falls die Querabschlüsse
56 auf an sich bekannte Art und Weise auf der ge samen Länge der Abschlüsse mit einer geraden innern
Grenzlinie 57 versehen werden. Trifft dies zu, dann verbindet diese gerade innere Grenzlinie die Querab schlussrippe 56 mehr oder weniger schwenkbar oder scharnierartig mit dem Paketkörper und ist betrebt, die Paketwand längs dieser Rippe aufzureissen beim wiederholten Verschenken der Rippe 56 um die ge nannte Linie 57.
Natürlich ist das Risiko des Zerreis sens besonders ausgeprägt an den Enden der Grenz linie 57, wo die Paketwand unter einem spitzen Win kel in eine Ecke gefaltet ist.
Beschreibungsgemäss ist jetzt die innere Grenzlinie
57 des Querabschlusses 56 an ihren beiden Enden ein oder auswärts gekrümmt (57a bzw. 57b) wodurch ihre Scharnierachsennatur behoben ist und sich unter dem Gesichtswinkel der Spannungsverteilung eine vorteilhaftere Eckenform ergibt.
Obschon beim vorliegenden Beispiel als äusseres, in die Verpackung eingegebenes Schutzgas Kohlendioxyd oder Kohlensäure verwendet wird, kann natürlich auch irgendein anderes geeignetes inertes Gas, wie z. B. Stickstoff verwendet werden.