CN101378968B - 具有用于在食品罐中提供顶部空间控制的盖的可膨胀容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于容纳食品的罐的盖，所述盖承受作为灭菌或至少巴氏杀菌的大于50°的热处理。盖(1)具有可以与罐主体接合的环圈(2)以及密封布置在所述环上的盖盘(3)，所述环可以与罐主体边缘部分紧密且密封地相连。环圈包括指向盖的垂直中心轴线(8)并相对于水平平面(15)轴向向外倾斜(11)的扁平腹板(6)。盖盘(3)通过径向外部环带(3a)被密封在倾斜扁平腹板上。由环带环绕的中心区域(3b)以拱形或盆形方式向内部轴向向内预成形并由此得到稳定。在罐密闭之后，其承受热处理。在该热处理过程中(在密闭罐中)发生压力改变时，盖盘从预成形位置(3b)变为轴向向外定向的盆形/拱形位置(3b’)。在密闭罐冷却之后，盖盘(3)恢复到，至少基本上准确地恢复到其预成形位置。

Description

具有用于在食品罐中提供顶部空间控制的盖的可膨胀容器

技术领域

本发明涉及用于容纳食品的罐的盖，其承受50℃以上的灭菌或至少巴氏杀菌形式的热处理。还涉及用于盖的生产以及用于确保密封的密封性的方法。

背景技术

所提及的盖具有用于与罐主体接合的环圈，所述盖可以与罐主体边缘稳固且紧密地相连并且尤其由金属制成，封盖表面形式的“盖隔膜”(隔膜或盘)以这样的方式固定在环圈上(用于与罐主体接合)，即，为了罐的打开，所述盘可以从可接合的环圈上拉开或者可以通过拉动从其上剥离。这一方面涉及剥离箔片，另一方面涉及在边缘被撕开或将会进一步被撕开的箔片。

已知这种封盖的多种设计，参见US-A 4,211,338(Bublitz)。这些盖的难点在于高温度，至少在50℃以上，因为它们通常在连续式高温蒸锅(蒸馏罐)中处于灭菌或巴氏杀菌过程。在作用于盖上的压力差的作用下盖将泄漏或者盖隔膜自身开始与环圈脱离，或者罐以在密封线处形成后续泄漏的方式受到破坏。

因而，这些罐在高温蒸锅(间歇蒸馏罐台站)中大部分得到杀菌，所述高温蒸锅装有用于产生外部空气或蒸气压力以向盖的外表面上施加足够的与密闭罐中的内部压力相对的反压力，由于存在这种反压力，盖尤其是盖隔膜将会免受太高的压力差ΔP。

可以不或不需要付出更大的努力使“连续式高温蒸锅”装有适于连续通道的这种反压力装置。

因蒸气环境而具有反压力的连续式高温蒸锅(用于巴氏杀菌或灭菌过程)一定在盖表面上产生达1.6bar(0.16MPa)的低永久反压力，但它们在不发生损坏的情况下不足以稳定通常的“剥离盖”。

除此之外，盖表面在罐冷却之后不能形成任何光滑、精美的表面，这样损害了用户对产品的接受度并导致通过扫描仪检查的任何类型的铭刻或条形码的模糊。

发明内容

本发明的目的是通过一种剥离型盖来解决上述问题，所述盖可以在不发生断裂、破裂或平坦的(表面定向的)盖盘在或从可接合环圈上分离的危险的情况下在连续式高温蒸锅(在其中主要是高温并因而在罐中存在高压)中对已填充且密闭的罐进行安全灭菌。

在罐被冷却之后，所述盖还具有合乎要求的外观。

为此，根据本发明的一方面，提供一种用于容纳食品的罐主体的盖，其中在罐主体密闭之后，密闭的罐可以承受热处理巴氏杀菌或灭菌过程，

-所述盖具有用于与罐主体边缘部分紧密接合的环圈以及密封布置在环圈上或可固定在环圈上的平坦的或表面定向的封盖盘，其中环圈包括向盖的垂直中心轴线延伸并以相对于水平平面成角度倾斜的扁平腹板，所述倾斜沿罐主体向上或轴向向外定向；

-封盖盘通过径向外部环带密封固定在扁平腹板上，并且由环带环绕的其余中心部分以盆形方式向内部轴向预成形并出于这一原因以这样的方式得到稳定，

即，使得盆形封盖盘在至少巴氏杀菌的压力提高过程中会改变，从预成形的第一位置变为成盆形轴向向外的第二位置，并且在冷却之后至少基本上自动恢复到预成形的第一位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在其中填充和保持食物或食品的罐所用的盖，其中在具有所述盖的罐主体密闭之后，罐承受作为温度处理的巴氏杀菌或灭菌过程的环境，所述盖具有用于与罐主体的边缘部分接合的环圈，从而在罐主体与盖之间提供牢固且密封的连接，所述盖还具有固定在环圈上的盖盘，其中环圈包括相对于水平平面以大于10°的角度向上或向外倾斜的扁平腹板，盖盘通过径向外环带密封固定在所述扁平腹板上，其中盖盘由可以通过深拉延变形得到固化或硬化的材料构成或者包括该材料的层，并且由环带环绕的中心部分具有因深拉延过程而连续凸出的第一形状，这一形状保持硬度或稳定性，从而使所述中心部分能够：

-在密闭罐内的温度处理过程中产生的内部压力下变为向外成形的凸起，以及

-在所述压力减少时使所述部分恢复到连续凸出的第一形状。就在与“环圈”(用于与罐主体接合)一起工作的罐密闭件上固定或提供密封性来说，本发明还包括用于“确保”罐密闭件在连续式高温蒸锅中进行灭菌过程中具有密封性。

为此，本发明提供一种用于在填充有食品的至少一个罐的灭菌或巴氏杀菌过程中使罐封闭件具有密封性的方法，该方法在不具有任何反压力的连续式高温蒸锅或蒸馏罐系统中进行操作，所述罐利用包括环圈和盖盘的盖得到密闭，所述盖盘利用外部环带固定在相对于水平平面成角度轴向向外和向下倾斜的内部扁平腹板上，其中在将盖连接在已填充的罐上之前，盖盘的通过外部环带限定的中心部分被预成形为光滑的盆形或具有不带任何阶梯的平坦表面的盆形，通过深拉延步骤以及通过使所述中心部分的材料成形而实现的成形过程是凝固、固化或硬化之一，使得其在罐穿过高温蒸锅或蒸馏罐系统的过程中所经历的密闭罐的顶部空间内增加的压力下变为轴向向外凸出的形状，该形状与预成形形状镜面对称并在密闭罐随后被冷却时利用相同的表面区域自动恢复到原始盆形。

本发明还提供一种用于在包含食品的罐在连续式高温蒸锅中进行灭菌或巴氏杀菌过程中使罐封闭件具有密封性的方法，所述罐利用具有环圈和盖盘的盖得到密闭，盖盘利用其外环带固定在相对于水平平面成角度轴向向下和径向向外倾斜的内部扁平腹板上，其中在连接盖时，已填充的罐中的顶部空间充分减小，在连接之前盖的盖盘具有由外部环带限定并通过深拉延以盆形方式变形的中心部分，这时，中心部分向着盖的下侧轴向下降更多，该中心部分位于环圈的最下部分下方几毫米。

本发明还提供一种用于在罐在连续式高温蒸锅中进行灭菌和巴氏杀菌之一操作的过程中使罐封闭件具有密封性的方法，所述罐包含食品并利用盖得到密闭，所述盖具有用于与罐主体接合的环圈和盖盘，盖盘利用其外部环带固定在相对于水平平面成向下角度向外倾斜的内部扁平腹板上，

-其中，在盖被装配到已填充的罐上之前，盖盘的由外部环带限定的中心部分利用深拉延重新成形为无起伏或无起皱的拱形，该拱形在某种程度上用于具有83mm直径的罐，中心部分的中心距水平平面达到5mm到6mm之间的轴向距离，所述水平平面被设定为延伸穿过外部环带与中心部分之间的过渡部分。

本发明还涉及一种用于生产盖封闭件的方法，所述盖封闭件用于包含食品的罐，该盖在连续式高温蒸锅中进行灭菌或巴氏杀菌过程中提供密封性，所述罐由作为盖的罐密闭件密闭，其中

(i)罐密闭件由适于与罐主体接合的环圈以及具有外部环带并密封固定在内部扁平腹板上的盖盘制成，

(ii)在将盖连接在已填充的罐上之前，盖盘的由外部环带限定的中心区域通过深拉延重新成形为光滑盆形或具有平坦表面的拱形作为原始形状，所述中心区域的材料由此在如下范围得到固化或硬化，

-在其经过高温蒸锅台的过程中罐的顶部空间中增大的压力下，中心区域变为相对于原始形状镜面对称的轴向向外凸出的形状，并且在罐随后的冷却过程中，中心区域自动基本上恢复到其原始形状。

本发明还提供一种用于使包含食品的罐所用的罐密闭件在灭菌或巴氏杀菌过程中并在连续式高温蒸锅中承受温度或压差ΔP时得到密封的方法，

(a)其中罐利用罐密闭件得到密闭，每个罐密闭件包括可接合的环圈和盖盘，所述盘通过外部环带固定在扁平腹板上，所述外部环带预先或之后以轴向向外和向上倾斜的角度相对于水平平面变形以形成倾斜的扁平腹板；

(b)每个盖盘的每个中心区域由外部环带限定并且通过重新成形变形为拱形，并且其中心区域轴向下降到盖的下侧，中心区域的最低点达到所述环圈的最下区域下方几毫米；

从而在密闭件布置在罐主体上时使每个已填充的罐中的顶部空间得到实质上的减小。

本发明还提供一种用于生产盖密闭件的方法，所述盖密闭件适用于在大于50℃的热处理过程具有低或没有任何反压力的连续式高温蒸锅，尤其是在包含食品的罐的灭菌或巴氏杀菌过程，

-所述盖具有用于与罐主体接合的环圈和具有外部环带的盖盘，所述带密封在内部轴向向外倾斜的扁平腹板或轴向向外倾斜的内部扁平腹板上：

-其中，在将盖固定到已填充的罐上之前，盖盘的由外部环带限定的中心区域通过密封重新成形方式而重新成形为无起伏的拱形；

-对于具有大约83mm直径的罐来说，所述重新成形被形成为使中心区域的中心达到距设定水平平面超过5mm或在5mm到6mm之间的轴向距离，所述水平平面经过外部环带与中心区域之间的过渡区域。

本发明并不局限于用于圆形横截面的罐的盖，而是还可以将同样的效果和同样的优点应用于其它圆周或横截面形状的罐例如椭圆、矩形、具有圆角的矩形或正方形形状的罐(罐主体)。

盖盘的“拱形或盆形预成形”(或变形)使得在利用食物或食品进行填充之后以及利用盖密闭每个罐时，可以使罐中顶部空间得到实质性的减小，因为曲线形状的中心基本上向下突伸超过环圈的布置在罐主体内最内部的区域。如果在对罐内部进行加热过程中形成内部压力，则拱形或盆形的盘部会改变，尤其是急剧变到与原始位置镜面对称、此时是面向外部的凸出位置，从而导致顶部空间有实质的扩大并因而降低热处理过程中在罐内形成的压力。

这种变化功能通过对中心部分预成形而至少使该部分上的盖盘硬化来实现。为此采用平坦材料，材料本身或材料层因深拉延过程而变得更硬。因而，由此产生保持硬度或稳定性的一定形状作为密封。所述稳定性沿整个盘表面在环圈内径向分布。盘表面被称为平坦的或“区域定向的”，因为该表面具有侧向延伸，但位于弯曲的盘上，是平坦的，但不是扁平的。

所述稳定性实现了在向外定向凸出时获得实际上相同、但相反或对称的盘形状。其相当于对称的原始拱形，而没有增加表面面积、无需塑性预成形、尤其是没有盘的“拉伸”。在温度降低之后，盖盘的中心部分在冷却时再次恢复到其预成形的原始形状，这一点无需借助任何其它条件(因在内部空间和“盘下”形成真空)。

罐的盖便于销售所具有的光滑拱形或盆形(预成形凸起)非常精美并且不会遇到涉及消费者满意度的任何问题。

所述方法是用于生产包含食品的罐所用的盖封闭件。盖在通过连续式高温蒸锅中进行灭菌或巴氏杀菌过程中提供密封性。所述罐由作为盖的罐封闭件密闭。罐封闭件由环圈(适于与罐主体接合，所谓的“Deckelring”)和具有外部环带的盖盘制成。带密封布置在内部扁平腹板上。在将盖连接到已填充的罐上之前，盖盘的中心区域通过深拉延重新成形为具有平坦表面的光滑盆形或拱形，作为“原始形状”。外部环带限制了中心区域(对于圆形盖来说是环绕中心区域)。该中心区域的材料通过深拉延过程(步骤)得到固化或硬化，达到如下程度，即，在罐经过高温蒸锅台过程中在罐顶部空间内增大的压力下，中心区域变为镜面对称的轴向向外凸出的形状。所述对称是相对于“原始形状”而言。在密闭罐随后的冷却过程中，中心区域自动恢复到“原始形状”。至少是基本上相同。

所要求保护的盖使已填充的罐在连续式高温蒸锅内的适当高温和压差下可以易于得到灭菌或巴氏杀菌并且不具有任何危险，也就是不需要任何措施来产生从外部(非蒸汽压力)另外作用的反压力。蒸汽压力(蒸气压力)规律地形成，比大气压力更高，但不足以高到支承盖的外表面上的力。

(中心部分)的预成形形状的尺寸可以很容易地被调节到罐的直径和容积。同样，用于与固定盘外部环带的罐主体接合的环圈的扁平腹板的倾斜度以如下方式相对于水平平面得到调节，即，扁平腹板表面的虚延伸部分最多延伸到与在压力下向外凸出的拱形或对称盆形的中心部分相切。腹板的倾斜度向上定向；当罐主体作为参考时是“轴向向外”，其通过盖盘和盖环密闭。

优选的盖适用于密闭具有83mm直径的罐。预成形盖盘的深度在5mm到6mm之间，大约5.6mm，其最低点在用于与罐主体接合的环圈的最低点下方大约3mm。对于圆形横截面的盖来说，凸起与球形部分相一致。扁平腹板的角度优选在相对于水平的22°到25°之间。在此，实际上完全避免了剥离力。

预成形盖盘的光滑/平坦盆形/拱形表面不分布任何起伏或凹槽或受到它们的干扰。

具有盖且已填充的罐可以在不具有附加反压力措施的实践中已知的任何已知的连续式高温蒸锅中至少被巴氏杀菌，尤其是被灭菌。因受到热处理，其中的食品可得到长期保存。

根据盖密闭件的生产方法。盘在中心区域的预成形以同样的方式进行。所述方法尤其是在利用腹板随后向上/向外的倾斜变形而密封在平坦扁平腹板的过程中允许采用已经使用的机械。盘表面可以施加在已经倾斜的扁平腹板上或者仍然为平面并将在热密封之后倾斜的扁平腹板上。

附图说明

下文利用示意性附图和作为示例的实施方式更详细地说明本发明。

图1表示根据本发明一个示例的盖的剖视图。

图2以更大比例表示在用于与罐主体接合的环圈与盖隔膜之间的过渡区域。

图3表示具有预定直径的罐的具体示例的示意性剖视图。

图4表示预成形盖盘的具体示例的示意图。

图5表示该具体示例的示意性侧视图。

图6是在理论计算中罐主体上的盘的2D球形(未示出任何环圈)。

图6a是图6所示的2D示意图。

图7表示图6a的3D模型。

图7a是用于说明力和拉伸应力的3D示意图。

具体实施方式

从图1中可以看到，盖1具有适于与罐主体接合的外环圈2和盖盘3。

环圈2(用于与罐主体接合，简言之：“盖环”，接合环或“环圈”)例如由金属片制成。其包括作为“扩张凸缘”的外边缘部分4，用于与罐主体的开口的边缘24牢固且液密地相连，如图3所示。凸缘4通过心壁5与大体上径向向内突出的扁平腹板6相连。周向延伸的扁平腹板6以相对于垂直于盖1的垂直线轴8延伸的水平平面成大于零度的角度轴向向外倾斜或偏斜。扁平腹板6的径向内边缘尤其通过卷边7向内部轴向弯曲并以无菌形式得到设计。其还可以由相对较钝的内边缘替换。在其它罐形状的情况下，盖形状和用于与罐主体接合的“环圈”相应得到适配(从水平方向上看)。

盖盘3包括外部连续环带3a，如果盘3在紧固条13中例如通过接触密封或感应密封(压力密封、超声密封、激光密封)与环圈2紧密连接，所述环带3a至少部分地从外部封盖住环圈的扁平腹板6。该环带3a限定中心部分3b(提供其外部限制)，两者之间的过渡部分3c在盘与环圈连接之后位于卷边7的区域内。

盖盘的中心封盖部分3b通过深拉延过程制成。可以在于紧固条13中连接盖盘3和环圈2之前或之后实施该过程。稳定再成形仅涉及中心部分。其沿盘的整个表面得到实施。

预成形在轴向向内方向上将中心部分3b转化成拱形或盆形，盆的边缘处于到外部环带3a的过渡部分3c中并且盘的最低中心3d明显地位于穿过图2所示的环圈2的最低点的水平平面18下方，尤其至少为几毫米。该平面还与示例中图3所示的平面E2相对应。

作为优选，如果盘本身包括通过深拉延过程得到固化或硬化的材料例如铝或类似材料，或者至少包含这样的一层，则是有利的。出于这一原因，预成形的中心部分3b具有内部形状(或尺寸)稳定性。这对于得到精加工、密闭和热处理的罐包装的整个外观是有利的。

在灭菌过程中，如果在利用盖密闭(同样参见图3)的已填充的罐的内部产生温度并因而产生压力，则预成形中心部分将会改变，尤其是急剧改变，从其“凹印(die sunk)”、无起伏的拱形/盆形变为实际上轴向向外凸出的镜面对称形状(对于圆形罐来说是球形)，如图1和图3中以虚线3b’示出的外形。

由于在预成形过程中实现的盖盘材料的硬化或固化，中心部分3b的膨胀性在实践中因而为零，使得即使在连续式高温蒸锅中进行(热)处理过程中在罐中形成高压，也可以预先(通过计算)确定中心部分的向外凸出形状。

2-D模型

图6是在内部压力下具有拱形盘(预成形薄膜)的罐并且在图6a横截面图中示出凸形盘。图6和图6a表示在内部过压下具有拱形盘的罐的二维示意图。预成形拱形盘的二维模型在内部过压P下具有凸形。在图中给出了表示该几何图形的参数。

D是密封区域的内部直径，其不同于罐的直径，h是拱形挠度，y和z是坐标轴，α是拱形与y轴的角度。容积的增加、凸拱形的角度和半径可以利用以下公式得到计算：

$\mathrm{\ΔV}\left(h\right)=\frac{1}{6}{\mathrm{\πh}}^3+\frac{1}{8}\mathrm{\πh}{D}^2\left[m{m}^3\right]$

$\mathrm{\α}(y,h)=\sin \left(\frac{8\mathrm{yh}}{D^2+4h^2}\right)\left[\mathrm{rad}\right]$

$\mathrm{\ρ}\left(h\right)=\frac{4h^2+D^2}{8h}\left[\mathrm{mm}\right]$

3-D模型

图7是在具有x，y和z；

Θ(Theta)和ρ(rho)的3-D坐标系统中的凸拱形盘。图7a表示在拱形盘任意选择的一小部分(段)上及其部分横截面上的力F。

拱形盘上的应力

拱形盘上的拉伸应力可以直接根据图7a采用通过压力和表面部分倍乘已知的力得到计算。该力必须在拱形盘的侧面的长度(1)和厚度(e)上进行分配。

长度

厚度＝e[mm]

因此通过以下公式给出所有侧面上的拉伸应力

${\mathrm{\σ}}_1={\mathrm{\σ}}_2={\mathrm{\σ}}_3={\mathrm{\σ}}_4=\frac{\mathrm{P\ρ}}{2e}[N/m{m}^2]$

拱形盘的曲率半径可以利用罐尺寸参数进行表达。拱形盘上的拉伸应力是

${\mathrm{\σ}}_1=P\frac{4h^2+D^2}{16\mathrm{eh}}N/m{m}^2\→\mathrm{MPa}$

在该公式中

P是压力[N/mm²]

ρ是凸拱形盘的半径

e是拱形盘厚度

h是拱形盘的挠度

D是密封区域的内径

倾斜密封区域(密封条)

密封区域以密封区域向上(轴向向外或向上)且平行于拱形盘倾斜的方式“弯曲”。在这种情形下仅在密封区域存在剪应力并且不再存在剥离应力。盘上的拉伸应力与密封区域上的剪应力适用以下关系

$\mathrm{\σe}={\mathrm{\σ}}_{s}w\⇒{\mathrm{\σ}}_s=\frac{e}{w}\mathrm{\σMPa}$

在这种情况下剪应力通过以下公式计算

${\mathrm{\σ}}_s=\frac{F}{w}=\frac{\mathrm{P\ρ}}{2w}=P\frac{D^2+4h^2}{16\mathrm{wh}}\mathrm{MPa}$

如图1所示，盆形的深度10a和凸起的深度10b在实践中相等。参照平面15，(由10a限定的)深度部分的容积等于(由10b限定的)深度部分的容积。变形盖盘的中心的深度/距离代表着相对于中心平面15或E3形成的容积。在利用盖3密闭罐主体时，通过拱形/盆形容积(在15与3b之间)降低罐的顶部空间H，而在灭菌过程中执行加热时，通过总容积12(从深度10a和10b)扩大顶部空间的容积。

二者有助于明显降低最大发生压力并确保密闭罐在经过高温蒸锅时免受破坏。可以获得小于1bar(0.1MPa)的压力，在不对盘预成形的情况下该压力将明显大于这一值，例如为1.5bar(0.15MPa)。所实现的压力降低量通常取决于所填入的食品温度。在填充热食品时，在盘上产生的最大压力差低于采用冷填充例如玩赏动物食品作为“食品”时的压力差。

中心部分3b的成形/形成稳定性也就是避免永久变形(无塑料变形或者最多是通过弹性模量产生的剩余弹性变形)的作用在于，在得到最终灭菌的罐冷却时，所述预成形部分3b在实践中恰好重新呈现原始的拱形/盆形。在两个状态或位置下或者根据盘的形状3b和3b’，在盘中不包含任何起伏。盆或拱是光滑的(还被称为凸起的，但在凸起中具有平坦表面)。

中心部分保持其面积(形成一封套)的事实使得可以提前计算灭菌过程中最大期望压力下其凸出的测量值，使得用于与罐主体接合的环圈2的扁平腹板6的倾斜角度11可从开始被调节到准确值。该角度决不小于中心部分3b凸起处的正切角(竖邻倾斜的扁平腹板)。角度11优选被选定为更大，使得当在连续式高温蒸锅中形成最大内部压力时，实践中专用的剪应力作为固定在扁平腹板上的盘3的环带3a上最终力而起作用，而没有任何剥离力。

角度11被设定为大于20°。中心部分的半径或横向尺寸(在与圆形形状具有偏差的情况下)用9表示。图2中的附图标记16强调盆形的部分3b向下突出明显位于平面18下方，该平面18穿过环圈2的最低部分(或点)。

预成形的尺寸以及倾斜角度取决于罐的容积和径向尺寸并且因而还取决于盖的尺寸。在承载压力条件下凸起的半径越小，盖盘上的机械应力越小。

盖盘3的适当材料是薄金属，优选为铝，其被用于直径83mm的主体。也可以通过以下方式采用其它尺寸，直径范围处于基本上50mm到100mm之间(用于欧洲)，尤其具有常规尺寸：73mm，99mm，65mm，83mm；对于由钢板制成的容器(主体)而言情况类似。

罐主体由涂有清漆的铝或钢板制成。

环圈2优选由涂有清漆的铝的制成，外清漆层是可热密封的密封层，在密封部分13中与环圈密封相连。环的材料还可以是代替金属的塑料材料或塑料/金属复合物，例如通过注塑过程产生，在环的成形开口中具有或不具有插入件或者具有在前插入的盖盘。同样可以采用由钢制成的环圈。

代替在环上的可热密封层，环2还可以由聚合物层压或模压而成。环的层压在环圈的切断和成形之前完成。

在优选实施方式中，与环圈(用于与罐主体接合)相连的盖盘优选包括几层：

涂敷清漆层

打印层

铝层(大约70μm，在30μm-100μm的范围内)

挤压聚合物层(具有大约12g/m²-30g/m²的材料)

挤压聚合物层是粘结层和剥离层的复合层。同样可以采用其它挤压物和层压物。

盖盘3在中心部分3b被重新成形(深拉延)为凸形，如图1中以3b所示。在该实例中，凸形3b具有110mm的半径。盖层在最初未向上倾斜的连接区域13上密封固定在初始水平的扁平带上。环2的支承连接区域的扁平带6随后向上变形以获得相对应水平平面18/E2测定的大约24°的角11的倾斜位置。这一点适用于83mm直径的罐和环。

利用水平扁平腹板6比利用已经倾斜的扁平腹板更容易实现盖盘3的环带3a的密封。因而，盖盘3仍然可以不具有其本身的任何预成形形状，而仅在作为密封条的连接区域13中进行的密封之后具有相应的预成形形状。在此，中心区域3b通过重新成形方式而被预成形为盆形并得到固化或硬化，从而可以在内部过压下几乎不发生任何弹性变形，但是能够变为实践中镜面对称、向外凸出的盆/拱形。中心区域下降到平面18下方更多，使得在初始盆形3b的最低点与该平面(在预成形状态下)之间存在几毫米。

在中心区域3b重新成形之后，可以实现扁平带6(或腹板)在向上方向上的重新成形。这样实现了其在连接上大于20°的倾斜。

在未示出的一个优选实施方式中，这两个重新成形件、具有固化、硬化特征的盖盘的盆形凸出，以及向用于与主体接合的环圈提供环形倾斜部分，可以在实践中同时实现。

在实例中，具有密封条13，其在环的初始水平定向的扁平带6上作为仍然未预成形的盖盘3的连接区域，这一点通过实施具有以下参数的密封来形成。

υ＝190℃    温度

P＝150kg     压力

t＝300msec   密封时间。

在扁平腹板6向上倾斜之后，向内凸的盆/拱形具有作为深度10a的如上文所示的最大偏差，该深度在5mm到6mm之间，在多个测试的探测内平均值为大约5.6mm。

图3再次说明了能够扩大的盖的重要优点。

盖23被示出处于其在牢固且密封固定在罐主体20上之后的位置，其充满食品21并随后得到密闭。以22或水平面E1标出象征性填充高度，充满空气或蒸气的顶部空间H位于该高度上方。罐的轴线由25表示。环圈(用于与罐主体接合)和罐主体边缘在容器端部24以常规方式通过双接缝24a相互连接(在图3中左手侧以接合方式表示，并且在右手侧以放置方式表示)。环圈的扁平腹板与盖盘的环带之间的连接区域由26表示。中心部分27a被深拉延为拱形/盆形。其深度30得到放大表示以清楚地示出其达到与罐主体接合的环圈的最低部分(平面E2)下方。由其深度30限定的盆容积使顶部空间H降低同样的容积，而被分配给双箭头31并由中心部分限定成凹拱形/盆形和凸出凸起形状的容积表示在热灭菌过程中利用最大压力载荷ΔP实现的顶部空间H的容积扩大。扁平腹板的虚线延伸部28使得扁平腹板角度大于凸起27b的正切角度11变得清楚。

用于具有83mm直径的罐的盖被设定为另一实践示例。预成形盖盘的拱形/盆形深度10a/30处于5mm到6mm之间，大约5.6mm，盆的最低点30d位于环圈最低点下方大约3mm。对于图4和5所示的盖的圆形横截面来说，凸起与球形部分相一致。角度11在22°到25°之间。在此，实际上完全避免了剥离力。

图4和5中的附图标记与之前采用的附图标记相一致。图4还示出用于撕开盘3(具有密封环带3b和中心盘3a)的突片。

光滑/平坦拱形/盆形表面不分布任何起伏或凹槽。罐可以得到至少巴氏杀菌，尤其是灭菌，同时盖处于不具有反压力装置的每个已知的连续式高温蒸锅中。

Claims (42)

1.一种用于容纳食品的罐主体的盖，其中在罐主体密闭之后，密闭的罐可以承受热处理巴氏杀菌或灭菌过程，

-所述盖(1)具有用于与罐主体边缘部分紧密接合的环圈(2)以及密封布置(13)在环圈上或可固定在环圈(2)上的平坦的或表面定向的封盖盘(3)，其中环圈包括向盖的垂直中心轴线(8)延伸并以相对于水平平面(15)成角度(11)倾斜的扁平腹板(6)，所述倾斜沿罐主体向上或轴向向外定向；

-封盖盘(3)通过径向外部环带(3a)密封固定在扁平腹板(6)上，并且由外部环带环绕的其余中心部分(3b)以盆形方式向内部轴向预成形并出于这一原因以这样的方式得到稳定，

即，使得盆形封盖盘在至少巴氏杀菌的压力提高过程中会改变，从预成形的第一位置变为成盆形轴向向外的第二位置，并且在冷却之后至少基本上自动恢复到预成形的第一位置。

2.一种用于在其中填充和保持食物或食品的罐所用的盖，其中在具有所述盖(1)的罐主体密闭之后，罐承受作为温度处理的巴氏杀菌或灭菌过程的环境，所述盖具有用于与罐主体的边缘部分接合的环圈(2)，从而在罐主体与盖之间提供牢固且密封的连接，所述盖还具有固定在环圈上的盖盘(3)，其中环圈包括相对于水平平面(15)以大于10°的角度(11)向上或向外倾斜的扁平腹板(6)，盖盘(3)通过径向外部环带(3a)密封固定在所述扁平腹板上，其中盖盘由可以通过深拉延变形得到固化或硬化的材料构成或者包括该材料的层，并且由外部环带(3a)环绕的中心部分(3b)具有因深拉延过程而连续凸出的第一形状，这一形状保持硬度或稳定性，从而使所述中心部分(3b)能够

-在密闭罐内的温度处理过程中产生的内部压力下变为向外成形的凸起，以及

-在所述压力减少时使所述中心部分(3b)恢复到连续凸出的第一形状。

3.如权利要求1或2所述的盖，其特征在于，当参照被假定为穿过外部环带(3a)与内部中心部分(3b)之间的过渡区域(3c)的水平平面(15)时，中心部分(3b)的中心在处于该中心部分的所述向外凸出位置时距水平平面(15)的第一距离与处于所述盆形形状时距该水平平面的第二距离基本上相等。

4.如权利要求1或2所述的盖，其特征在于，轴向距离的大小以如下方式进行设计，即，在密闭罐在连续式高温蒸锅或蒸馏罐系统中经历灭菌和巴氏杀菌之一的过程中，因中心部分(3b)的形状在压力增加时从内部盆形变为外部盆形，在密闭罐(1)顶部空间中产生的顶部空间容积的增加将最大压力限制到不会损坏盖的值。

5.如权利要求1或2所述的盖(1)，其特征在于，扁平腹板(6)的倾斜角度(11)与中心部分(3b)的中心距水平平面(15，E3)的距离一致，所述中心部分以如下方式被预成形为盆形，即，处于热处理过程中在环圈(2)的扁平腹板(6)与盘(3)的外部环带(3a)之间的密封连接区域上形成的最大压力下，在外部环带上至少没有作用任何实质的剥离力。

6.如权利要求1所述的盖(1)，其特征在于，扁平腹板(6)的倾斜角度(11)被选定为大于20°。

7.如权利要求1或2所述的盖(1)，其特征在于，所述盖适合并适用于具有大约83mm直径的罐，其中被预成形为盆形或拱形的预成形中心部分(3b)的中心离穿过外部环带(3a)与内部中心部分(3b)之间的过渡区域(3c)的水平参考平面(15)的轴向距离在5mm到6mm之间。

8.一种用于在填充有食品的至少一个罐的灭菌或巴氏杀菌过程中使罐封闭件具有密封性的方法，该方法在不具有任何反压力的连续式高温蒸锅或蒸馏罐系统中进行操作，所述罐利用包括环圈(2)和盖盘(3)的盖(1)得到密闭，所述盖盘利用外部环带(3a)固定在相对于水平平面(15)成角度(11)轴向向外和向下倾斜的内部扁平腹板(6)上，其中在将盖(1)连接在已填充的罐上之前，盖盘(3)的通过外部环带(3a)限定的中心部分(3b)被预成形为光滑的盆形或具有不带任何阶梯的平坦表面的盆形，通过深拉延步骤以及通过使所述中心部分(3b)的材料成形而实现的成形过程是凝固、固化或硬化之一，使得其在罐穿过高温蒸锅或蒸馏罐系统的过程中所经历的密闭罐的顶部空间内增加的压力下变为轴向向外凸出的形状，该形状与预成形形状镜面对称并在密闭罐随后被冷却时利用相同的表面区域自动恢复到原始盆形。

9.一种用于在包含食品的罐在连续式高温蒸锅中进行灭菌或巴氏杀菌过程中使罐封闭件具有密封性的方法，所述罐利用具有环圈(2)和盖盘(3)的盖(1)得到密闭，盖盘(3)利用其外部环带(3a)固定在相对于水平平面(15)成角度(11)轴向向下和径向向外倾斜的内部扁平腹板(6)上，其中在连接盖(1)时，已填充的罐中的顶部空间充分减小，在连接之前盖(1)的盖盘(3)具有由外部环带(3a)限定并通过深拉延以盆形方式变形的中心部分(3b)，这时，中心部分向着盖的下侧轴向下降更多，该中心部分位于环圈(2)的最下部分(17)下方几毫米。

10.一种用于在罐在连续式高温蒸锅中进行灭菌和巴氏杀菌之一操作的过程中使罐封闭件具有密封性的方法，所述罐包含食品并利用盖(1)得到密闭，所述盖(1)具有用于与罐主体接合的环圈(2)和盖盘(3)，盖盘(3)利用其外部环带(3a)固定在相对于水平平面(15)成向下角度(11)向外倾斜的内部扁平腹板(6)上，

-其中，在盖(1)被装配到已填充的罐上之前，盖盘(3)的由外部环带(3a)限定的中心部分(3b)利用深拉延重新成形为无起伏或无起皱的拱形，该拱形被弯成对于具有83mm直径的罐，中心部分(3b)的中心距水平平面(15，E3)达到5mm到6mm之间的轴向距离，所述水平平面(15，E3)被设定为延伸穿过外部环带(3a)与中心部分(3b)之间的过渡部分(3c)。

11.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，接合环圈(2)的径向扁平腹板(6)具有倾斜角度(11)，该角度以在已填充和密闭的罐经过连续式高温蒸锅过程中施加最大压力的方式与中心部分的两层(27a，27b；)的轴向深度相一致，所述压力不对环圈(2)的扁平腹板(6)上的外部环带(3a)的密封部分(13)提供任何剥离作用。

12.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，在将盖盘密封到环圈(2)的扁平腹板(6)上之前或之后，盖盘(3)的中心部分(3b)得到深拉延。

13.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，外部环带(3a)通过热密封连接在扁平腹板(6)上。

14.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，顶部空间(H)中的压力基本上不会超过1bar或0.1MPa，并在灭菌过程中达到灭菌温度。

15.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述角度(11)在22°到25°之间。

16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过对所述中心部分进行深拉延来降低中心部分(3b)的内部拉伸应力，从而在经过高温蒸锅或蒸馏罐台过程中以在中心部分(3b)上具有表面压力的压力载荷降低外部环带(3a)与倾斜扁平腹板(6)之间紧固位置(13)的应力或载荷。

17.如权利要求16或8所述的方法，其特征在于，中心部分通过深拉延形成一定形状，该形状由环圈的内部空间决定，所述中心部分比扁平腹板更位于径向内部并且因承受由热引发的表面压力而达到偏转，所述偏转使中心部分位于其材料范围内并同样使扁平腹板(6)上的紧固位置(13)受到拉伸应力，所述拉伸应力低于中心部分的应力极限，由此避免了塑性变形、撕裂以及破裂中的一个或多个。

18.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，作为使外部环带(3a)和扁平腹板(6)相连的紧固位置的密封区域(13)上的应力取决于在中心部分(3b)上具有给定厚度和给定压差的中心部分的载荷或拉伸应力。

19.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，通过选定被实施为扁平腹板(6)上的密封接合的密封区域(13)的宽度来改变施加表面压力时中心部分(3b)上的应力。

20.一种用于生产盖封闭件的方法，所述盖封闭件用于包含食品的罐，该盖在连续式高温蒸锅中进行灭菌或巴氏杀菌过程中提供密封性，所述罐由作为盖(1)的罐密闭件密闭，其中

(i)罐密闭件由适于与罐主体接合的环圈(2)以及具有外部环带(3a)并密封固定在内部扁平腹板(6)上的盖盘(3)制成，

(ii)在将盖(1)连接在已填充的罐上之前，盖盘(3)的由外部环带(3a)限定的中心区域通过深拉延重新成形为光滑盆形或具有平坦表面的拱形作为原始形状，所述中心区域的材料由此在如下范围得到固化或硬化，

-在其经过高温蒸锅台的过程中罐的顶部空间(H)中增大的压力下，中心区域变为相对于原始形状镜面对称的轴向向外凸出的形状，并且在罐随后的冷却过程中，中心区域自动基本上恢复到其原始形状。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，盖盘(3)的中心区域仅在外部环带(3a)密封固定在环圈(2)的扁平腹板(6)上之后才得到深拉延。

22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，环圈(2)的扁平腹板(6)在盖盘(3)密封固定在环圈(2)的扁平腹板(6)上之后向上重新成形，扁平腹板在密封时仍然为平面。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，盖盘的下降深拉延和扁平腹板(6)的向上重新成形基本上同时发生。

24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，盖盘(3)的中心区域在其固定在环圈(2)的扁平腹板(6)上之前得到深拉延。

25.如权利要求20所述的方法，其特征在于，密封固定发生在已经倾斜的扁平腹板上。

26.如权利要求8-10中任意一项所述的方法，其特征在于，扁平腹板(6)的倾斜角度(11)被形成为大于20°并且小于30°。

27.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，其用于具有83mm直径的罐主体，其中以盆形方式预成形的中心区域的中心的轴向距离因重新成形而从穿过外部环带(3a)与内部中心部分(3b)之间的过渡区域(3c)的水平参考平面(15)向下偏移5mm到6mm。

28.如权利要求20-21中任意一项所述的方法，其特征在于，外部环带(3a)通过热密封被固定在扁平腹板(6)上。

29.如权利要求8-10或20中任意一项所述的方法，其特征在于，固化或硬化基本上沿整个中心区域分布或作用。

30.一种用于使包含食品的罐所用的罐密闭件(1)在灭菌或巴氏杀菌过程中并在连续式高温蒸锅中承受温度或压差(ΔP)时得到密封的方法，

(a)其中罐利用罐密闭件(1)得到密闭，每个罐密闭件包括可接合的环圈(2)和盖盘(3)，所述盖盘通过外部环带(3a)固定在扁平腹板(6)上，所述外部环带(3a)预先或之后以轴向向外和向上倾斜的角度(11)相对于水平平面(15)变形以形成倾斜的扁平腹板(6)；

(b)每个盖盘(3)的每个中心区域由外部环带(3a)限定并且通过重新成形变形为拱形，并且其中心区域轴向下降到盖的下侧，中心区域的最低点(30d)达到所述环圈(2)的最下区域(17)下方几毫米；

从而在密闭件(1)布置在罐主体上时使每个已填充的罐中的顶部空间(H)得到实质上的减小。

31.一种用于生产盖密闭件的方法，所述盖密闭件适用于在大于50℃的热处理过程具有低或没有任何反压力的连续式高温蒸锅，

-所述盖(1)具有用于与罐主体接合的环圈(2)和具有外部环带(3a)的盖盘，所述带密封在内部轴向向外倾斜的扁平腹板(6)或轴向向外倾斜的内部扁平腹板(6)上；

-其中，在将盖(1)固定到已填充的罐上之前，盖盘(3)的由外部环带(3a)限定的中心区域通过密封重新成形方式而重新成形为无起伏的拱形；

-对于具有大约83mm直径的罐来说，所述重新成形被形成为使中心区域的中心达到距设定水平平面(15，E3)超过5mm或在5mm到6mm之间的轴向距离，所述水平平面经过外部环带(3a)与中心区域之间的过渡区域(3c)。

32.如权利要求4所述的盖，其特征在于，连续式高温蒸锅与密闭罐的外侧不具有任何或仅具有很小的反压力环境。

33.如权利要求8所述的方法，其特征在于，倾斜角度大于10°。

34.如权利要求8所述的方法，其特征在于，密封性的提供是固定密封。

35.如权利要求8所述的方法，其特征在于，高温蒸锅是连续式高温蒸锅。

36.如权利要求8或35所述的方法，其特征在于，连续式高温蒸锅中的反压力低于1.6bar或0.16MPa。

37.如权利要求9所述的方法，其特征在于，密封性的提供是形成密封。

38.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述轴向距离为5.6mm。

39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述高温蒸锅在对密闭罐灭菌时至少基本上不具有反压力。

40.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述大于50℃的热处理过程是包含食品的罐的灭菌或巴氏杀菌过程。

41.如权利要求6所述的盖(1)，其特征在于，扁平腹板(6)的倾斜角度(11)被选定为小于30°。

42.如权利要求10所述的方法，其特征在于，其用于具有83mm直径的罐主体，其中以盆形方式预成形的中心区域的中心的轴向距离因重新成形而从作为参考平面的所述水平平面(15)向下偏移5mm到6mm。

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