CN102834321A - 用于食品的金属罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属罐（40），它用于保存在它封闭之后通过热处理进行消毒的食品，该罐由一体式体部和盖（42）构成，该体部形成该罐的底部（41）和侧壁（43），该盖组装至该体部以便将该体部封闭，该侧壁（43）的最小厚度为该底部（41）的中央部分的厚度的20%至60%。根据本发明，该罐（40）的高度为其宽度的1.5倍至3.5倍，该罐的底部（41）和/或盖（42）具有呈向外凸出形状的中央壁部（411，421），该中央壁部通过向外开口的周向凹槽（410）连接至该侧壁（43）。

Description

用于食品的金属罐

技术领域

本发明涉及一种金属罐，该金属罐用来保存在所述罐封闭之后通过热处理进行消毒的食品。

背景技术

如图1所示，罐传统上由折叠并焊接以形成体部的矩形薄金属板部分10形成，在该体部的两个端部组装有由金属板形成的底部11和盖12。这种罐称为“三部件”式罐，因为它涉及焊接或封接在一起的三个单独元件。

最近，如图2所示，已经通过拉伸称为坯料的薄金属板来形成单个整体式体部20来生产罐，该单个整体式体部包括罐体的底部和侧壁。然后由薄金属板板件形成的盖23可以将该罐封闭。这种底部和侧壁形成单个部件的罐称为“两部件”式罐。

如作为图2中罐的剖视图的图3所示，根据罐中的高度，这种罐具有在坯料初始厚度的+25%到-25%范围内的可变厚度。

已经开发出另一种通常称为DWI （“拉伸和壁展薄拉伸”）技术的拉伸技术，该技术使得形成其侧壁被展薄拉伸的“两部件”式罐成为可能。图4是这种罐30的剖视图。该罐的底部31的中心的厚度“e”基本等于已被拉伸的坯料的厚度。该底部的厚度在厚度“e”的+0%和-15%之间，因为其成形容易导致局部略微变薄。另一方面，壁33的厚度“e'”被减小为底部中心的厚度“e”的20%。盖32具有形成它的薄金属板的厚度“e″”。

这种DWI技术使得生产重量比其他类型的罐更轻的罐（以下称为“壁展薄拉伸的罐”）成为可能。它们的特性使它们作为饮料罐是有利的，但它们仍不太适合于用作食品的罐。实际上，食品的罐必须允许在其封闭后通过热处理消毒，该热处理会引起罐的内压发生正变化和负变化。

大多数经常使用的壁展薄拉伸的罐，特别是饮料罐不适合于这种压力变化。因此，这种罐用于容纳食品的应用并未引起人们注意，因而很少用来容纳食品。

发明内容

本发明的一个目的是克服这些现有技术缺陷。

特别地，本发明的一个目的是利用最优量的材料提供一种金属罐，该罐用来保存在该罐封闭后通过热处理进行消毒的食品（食物产品）。

本发明的另一个目的是一种罐，该罐便于在封闭后通过热处理进行消毒，并且消耗最少量的能量。

本发明的目的还包括使之有可能至多利用与现有技术的罐使用的那些材料和元件相同或相似的材料和元件来制造和容易实现该罐。

下面将变得更为清楚的目的以及其他目的通过一种金属罐来实现，该金属罐用来保存在所述罐封闭之后通过热处理进行消毒的食品，该罐由形成所述罐的底部和侧壁的一体式（整体式）体部以及组装至该体部从而将所述体部封闭的盖构成，该侧壁的最小厚度在该底部的中央部分的厚度的20%和60%之间，根据本发明，所述罐的高度在该罐的宽度的1.5倍和3.5倍之间，优选在1.7倍和3倍之间，所述罐的底部和/或盖具有呈向外凸出形状的中央壁部，该中央壁部通过向外开口（敞开）的周向凹槽连接至所述侧壁。

这种罐可以利用最优的材料量来制造，并且可以进行消毒热处理，而不会造成任何损坏，并且比现有技术的罐消耗更少的能量。

优选地，所述罐的内部压力高于大气压力。

该特征与根据本发明的罐的其他特征一起对罐的刚性作出贡献。

有利地，所述周向凹槽具有连接至凸出的中央壁部的第一壁部、连接至与罐的侧壁相连的周向区域的第二壁部、以及形成圆形（倒圆）形状的底部；并且

-所述第一壁部与所述罐的轴线形成在2°和45°之间的角；

-所述第一壁部和所述中央壁部之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状（圆形部，圆角）；

-所述凹槽的深度在1mm和7mm之间；以及

-所述凹槽的底部的圆形形状具有小于5mm的半径。

具有这些特征的底部或盖提供了一种对内部压力具有良好抗性的罐。

根据有利的实施方式，所述盖由钢基材料的盘构成，所述罐的容量为212ml、425ml或850ml，这些容量分别与直径为52mm、65mm和83mm的盖相关联。

根据有利的实施方式，所述盖由铝盘构成，所述罐的容量为212ml、425ml或850ml，这些容量分别与直径为52mm、63.7mm或81.5mm的盖相关联。

盖尺寸和标准罐容积的这些组合使得可以遵循食品包装商的需要并且利用现有的盖和封接（压接，卷边接合）设备来实施本发明。

根据一种有利的实施方式，在所述罐的侧壁上形成有线脚（加强筋，珠缘，凸缘），从而增加所述罐对外部压力的抵抗。

本发明还涉及一种金属罐的一体式体部，该金属罐用来保存在该罐封闭之后通过热处理进行消毒的食品，该体部包括底部和侧壁，该侧壁的最小厚度在该底部的中央部分的厚度的20%和60%之间，根据本发明，所述体部的高度在该体部的宽度的1.5倍和3.5倍之间，该底部具有向外凸出形状的中央壁部，该中央壁部通过向外开口的周向凹槽连接至所述侧壁。

该体部使得可以制造如上所述的罐。

优选地，该体部的周向凹槽具有连接至凸出中央壁部的第一壁部、连接至与所述罐的侧壁相连的周向区域的第二壁部、以及形成圆形形状的底部；并且

-该第一壁部与所述罐的轴线形成在2°和45°之间的角；

-该第一壁部和所述中央壁部之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状；

-所述凹槽的深度在1mm和7mm之间；以及

-所述凹槽的底部的圆形形状具有小于5mm的半径。

根据一种有利的实施方式，在所述体部的侧壁上形成有线脚，从而增加所述罐对外部压力的抵抗。

附图说明

从下面结合附图对优选实施方式的描述将更清楚地知道本发明的其他目的、优点和特征，所述优选实施方式不用于限制本专利申请的目的和范围，在附图中：

-图1是构成根据现有技术的“三部件”型罐的元件的示意图；

-图2是构成根据现有技术的“两部件”型罐的元件的示意图；

-图3是图2的罐的剖视图；

-图4是现有技术的壁展薄拉伸的罐的剖视图；

-图5是根据本发明的实施方式的罐的剖视图。

具体实施方式

通过传统拉伸工艺生产的“三部件”罐和“两部件”罐具有在所使用的坯料的厚度的+25%和-25%之间变化的厚度。为使制造这种给定容量的罐所用的金属的量最优化，罐的直径“D”接近于该罐的高度“h”。

因此，用于容纳食品的罐的行业已经定义了标准尺寸，特别是通过标准EN13025至13029定义了标准尺寸，从而例如以如下直径实现盘形的盖：

－对于容量为850ml的罐来说为99mm；

－对于容量为425ml的罐来说为83mm；

－对于容量为212ml的罐来说为65mm。

这些通常使用的尺寸使得可以以最佳的材料量获得其直径与高度相差不超过20%的罐。

由于其厚度小，壁展薄拉伸的罐的体部的侧壁对于外部应力来说自然不会具有令人满意的刚性。

用于加强该刚性的传统技术包括在罐的体部上形成线脚以提高其对侧向外部压力的抵抗。然而，这些线脚无助于罐对竖直作用力的抵抗。

图5是根据本发明优选实施例的柱形罐40的示意性剖视图。该罐的侧壁43已经利用“DWI”技术被展薄拉伸。因而，该侧壁的最小厚度“e'”为底部41的中间的厚度“e”的20%至60%，优选为30%至50%。

为加强该罐的刚性，在将罐封闭之前向该罐的内容物添加一种物质，该物质气化时在罐内部产生过压。该物质例如可以是液态氮，该物质具有使加压的罐变得刚硬以及提高该罐对侧向外部压力和垂直作用力二者的抵抗的作用。

与饮料罐不同，用于食品的罐必须在封闭之后通过热处理进行消毒。这种消毒包括将罐的内容物加热到约110℃至150℃（优选在110℃和135℃之间）的温度，该消毒在罐内产生达到约3巴的压力增加。这种增加对于压力可以达到5巴的加压罐来说更为重要。

通常，罐的侧壁在这种压力作用下经受非常小的变形。只有底部和盖变形而允许罐膨胀，由此限制消毒过程中内压的增加。对于具有给定容积的罐，底部和盖的尺寸越大，它们的可能的膨胀就越大。

本领域技术人员因而至今都认为，为了在封闭后经受热处理，壁展薄拉伸的罐必须相对于其高度具有足够大的底部和盖。实际上，这些罐具有容纳食品的常用比例，它们的直径接近于高度。

如本发明人确定的，为使制造这种给定容量的壁展薄拉伸的加压罐所用的金属的量最优化，罐的高度“h”必须大于其直径“D”。因而，该高度必须在直径“D”的1.5倍和3.5倍之间，优选在1.7倍和3倍之间。

结果，用来容纳食品的罐的传统比例使得时至今日都不可能将壁展薄拉伸的罐的材料的量最优化。本领域技术人员往往认为使用壁展薄拉伸的罐用于食品没有什么用处。

图5中所示的罐40具有为其直径“D”的1.7至3倍的高度“h”，这使得可以使制造罐所用的金属最优化。

为了允许对该罐40进行热处理而又不产生过大的内部压力，盖42和底部41具有特殊形状，它们的中央壁部421和411均具有向外凸出的形状，并分别通过向外开口的周向凹槽420和410连接至罐的侧壁。该特殊形状便于在内部过压情况下底部和盖的弹性变形。这种类型的底部和盖本身是已知的，并且在文献EP 1813540中进行了特别的描述。

盖42因而具有：

－中央壁部421；

－周向区域422，用于使盖42与罐的侧壁43接合；

－周向凹槽420，它具有连接至中央壁部421的第一壁部423、连接至周向区域422的第二壁部424和形成圆形形状的底部425。

在该盖42中，第一壁部423与罐的轴线形成约45°并且无论如何都在2°和45°之间的角；第一壁部423和中央壁部之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状；凹槽422的深度在1mm和7mm之间；并且凹槽的底部425的圆形形状具有小于5mm的半径。

同样，底部41具有：

－中央壁部411；

－与罐的侧壁43连接的周向区域412；

－周向凹槽410，它具有连接至中央壁部411的第一壁部413、连接至周向区域412的第二壁部414和形成圆形形状的底部415。

在该底部中，第一壁部413与罐的轴线形成约45°并且无论如何都在2°和45°之间的角；第一壁部413和中央壁部411之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状；凹槽410的深度在1mm和7mm之间；并且凹槽的底部415的圆形形状具有小于5mm的半径。

具有这些特征的凹槽410和420分别有利于罐40的底部和盖变形。因此，当罐40在其热处理过程中被加热时，其内部压力的增加致使底部41和盖42发生临时的可逆变形，这增加了罐的内部容积。该容积增加使得可以将罐40的有效压力限制在不会冒损坏罐的危险的值。

盖42和底部41提供了对内部压力的更好的抵抗，因此可制造能通过热处理来消毒的壁展薄拉伸的加压罐，该罐的高度与直径的比例可以以使所使用的材料量最优化的方式选择。

在本发明的其他可能实施方式中，可以仅将盖或仅将底部设置成对内部压力展现出良好的抵抗。

还需要注意的是，本发明不限于所示出的底部和盖的轮廓。其它允许罐支承高压力的轮廓也能实施，例如文献EP1813540中描述的那些。

罐的容积尤其通过标准EN13025至13029而标准化。因此，为了最优化罐而对罐比例进行修改必须优选在保持相同容积的情况下进行。

而且，罐的盖的尺寸也是标准化的。对于罐制造商来说，遵守这些标准十分重要，因为用于封闭罐的盖不是由罐制造商而是由填充罐的食品包装商来使用。因而，所使用的盖必须适合于由食品包装商使用的封接机。

为了修改罐的罐比例而不用必须使用非标准直径的盖，发明人已经想到，对于每个标准容量确定罐的尺寸，以使得罐能由用来封闭较低容量的罐所通用的标准盖来封闭。

因此，对于用由钢基材料形成为圆盘的盖封闭的罐，有利的是使用：

－对于容积为212ml的罐，盖的直径为52mm；

－对于容积为425ml的罐，盖的直径为65mm；

－对于容积为850ml的罐，盖的直径为83mm。

对于用由铝基材料形成为圆盘的盖封闭的罐，有利的是使用：

－对于容积为212ml的罐，盖的直径为52mm；

－对于容积为425ml的罐，盖的直径为63.7mm；

－对于容积为850ml的罐，盖的直径为81.5mm。

这些组合使得可以容易地制造比例接近于最优比例的罐。

具有本发明的特征的罐相比于现有技术的罐可以使用更少的能量更快速地进行热消毒。实际上，这些罐的比例允许它们与外界具有更大的热交换表面，这有利于罐的加热。而且，罐中待加热的食品的厚度（稠度）小，这是因为罐的宽度小。侧壁越薄，它们就越好地传递热。最终，在罐消毒过程中受热的金属材料的总量更小，这消耗较少的能量。

具有本发明的特征的罐还可以具有使得它们适合于更有效且更紧凑地存储的尺寸。因此，举例来说，所使用的货盘类型具有1200mm的长度，800mm的宽度，则其高度必须在1000mm和1030mm之间。

在这种货盘上，可以存储1860个直径为73mm、高度为101.54mm的425ml的传统罐。这些罐存储为10层，每层186个。另一方面，根据本发明，可以存储1960个直径为65mm、高度为128.08mm的相同容积的罐。这些罐因而被存储为8层，每层245个。本发明因而使得每个货盘可以比现有技术中多放100个罐，也就是说，在运输24个货盘的卡车中，可以多放置2400多个罐。因此，本发明给运输成本带来了显著的节省。

应注意的是，盖的尺寸不必等于罐的侧壁的壁厚。实际上，可以在该侧壁的顶部处设置缩颈，以便封接尺寸小于壁的宽度的盖。在一些情况下，还可以封接尺寸大于罐的宽度的盖。

本发明可以应用于利用尺寸在20mm和153mm之间的盖封闭的罐。然而，优选的是应用于由尺寸在52mm和99mm之间的盖封闭的罐。

在本发明的一个具体实施方式中，可以以这样的方式对罐的侧壁进行成形，即在其中形成线脚，以便提高罐对外部压力的抵抗。

本发明主要适合于柱状罐、准柱状罐、具有多边形（六边形、八边形）横截面的罐、侧壁略微“桶状”凸出的罐、或者形状不同但往往具有相同比例的罐。

与盖无关地，形成罐的底部和侧壁的罐体部也在本申请的范围内，特别是当该罐体部具有这样的特征时，该特征使得该罐体部在与没有成形为可变形的通用盖相关联时允许该罐体部形成根据本发明的罐。

Claims (9)

1.一种金属罐（40），用于保存在该罐封闭之后通过热处理进行消毒的食品，该罐包括一体式体部和盖（42），该体部形成该罐的底部（41）和侧壁（43），该盖组装至该体部以便将该体部封闭，该侧壁（43）的最小厚度为该底部（41）的中央部分的厚度的20%至60%，

其特征在于，该罐（40）的高度为该罐的宽度的1.5倍至3.5倍，以及该罐（40）的底部（41）和/或盖（42）具有呈向外凸出形状的中央壁部（411，421），该中央壁部通过向外开口的周向凹槽（410，420）连接至该侧壁（43）。

2.根据权利要求1所述的罐（40），其特征在于，该罐的内部压力高于大气压力。

3.根据权利要求1或2所述的罐（40），其特征在于，所述周向凹槽（410，420）具有第一壁部（413，423）、第二壁部（414，424）和形成圆形形状的底部（415，425），该第一壁部连接至该凸出的中央壁部（411，421），该第二壁部连接至一周向区域，该周向区域与该罐的侧壁相连；以及，其特征在于：

-该第一壁部（413，423）与该罐的轴线形成2°至45°的角；

-该第一壁部（413，423）和该中央壁部（411，421）之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状；

-该凹槽（410，420）的深度在1mm至7mm之间；以及

-该凹槽的底部（415，425）的圆形形状具有小于5mm的半径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的罐（40），其特征在于，该盖

（42）由钢基材料的盘构成，该罐的容量为212ml、425ml或850ml，这些容量分别与直径为52mm、65mm和83mm的盖相关联。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的罐，其特征在于，该盖（42）由铝盘构成，该罐的容量为212ml、425ml或850ml，这些容量分别与直径为52mm、63.7mm和81.5mm的盖相关联。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的罐，其特征在于，在该罐的侧壁（43）上形成有线脚，以便增加该罐对外部压力的抵抗。

7.一种金属罐（40）的一体式体部，该罐用于保存在该罐封闭之后通过热处理进行消毒的食品，该体部包括底部（41）和侧壁（43），该侧壁

（43）的最小厚度为该底部（41）的中央部分的厚度的20%至60%，其特征在于，

该体部的高度为该体部的宽度的1.5倍至3.5倍，以及所述底部（41）具有向外凸出形状的中央壁部（411），该中央壁部通过向外开口的周向凹槽（410）连接至该侧壁（43）。

8.根据权利要求7所述的罐的一体式体部，其特征在于，所述周向凹槽（410）具有第一壁部（413）、第二壁部（414）和形成圆形形状的底部（415），该第一壁部连接至凸出的中央壁部（411），该第二壁部连接至一周向区域（412），该周向区域连接该罐（40）的侧壁（43）；以及，其特征在于：

-该第一壁部（413）与该罐的轴线形成2°至45°的角；

-该第一壁部（413）与该中央壁部（411）之间的连接部形成半径大于0.5mm的圆形形状；

-该凹槽（410）的深度在1mm和7mm之间；以及

-该凹槽的底部（415）的圆形形状具有小于5mm的半径。

9.根据权利要求7或8所述的罐（40）的一体式体部，其特征在于，在该体部的侧壁（43）上形成有线脚，以便增加该罐对外部压力的抵抗。

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