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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Verpacken eines Materials, insbesondere eines Nahrungsmittelprodukts,
in ein Verpackungsbehältnis.
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Bei
der Verpackung eines Nahrungsmittelprodukts in ein Verpackungsbehältnis
besteht in der Regel der Wunsch, so keimarm wie möglich
oder keimfrei zu arbeiten, damit das verpackte Erzeugnis eine bestimmte
Mindestzeit gelagert werden kann, ohne daß innerhalb der
Verpackung befindliche Keime, Bakterien oder sonstige Mikroorganismen
durch ihre Vermehrung zu einem Verderben des Produkts führen.
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Hierfür
sind aus der Praxis unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt. Beispielsweise
kann das Nahrungsmittelprodukt und/oder das Verpackungsbehältnis
vor dem Verpackungsvorgang mit einem inerten, keimfreien und/oder
bakteriziden Schutzgas oder einer bakteriziden Strahlung beaufschlagt
werden, womit jedoch bestimmte Nachteile und häufig ein
erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand verbunden ist, ohne
daß in allen Fällen eine zuverlässig
keimfreie oder praktisch keimfreie Verpackung erreicht werden kann.
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Die
Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Verpacken eines Materials in einem Verpackungsbehältnis
zu schaffen, mit dem bzw. der eine weitestgehend keimfreie Verpackung
ohne übermäßigen konstruktiven oder verfahrenstechnischen
Aufwand erreicht werden kann.
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In
verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zum Verpacken eines Materials in einem Verpackungsbehältnis,
mit den Schritten: Bereitstellen einer Gasatmosphäre mit überhitztem
Dampf in einem Gehäuse, Zuführen eines Materials
in die Gasatmosphäre, Zuführen eines Verpackungsbehältnisses
in die Gasatmosphäre, Einfüllen des Materials
in das Verpackungsbehältnis, Verschließen des
Verpackungsbehältnisses, und Herausbewegen des gefüllten
und verschlossenen Verpackungsbehältnisses aus der Gasatmosphäre.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß die Gasatmosphäre, wenigstens
in einer horizontalen Teilschicht, eine Temperatur von mehr als
100°C, 120°C, 140°C, 160°C oder
180°C aufweist. Die Gasatmosphäre kann Umgebungsdruck
oder auch einem erhöhten oder reduzierten Druck aufweisen.
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Zweckmäßigerweise
ist die Gasatmosphäre ein Gemisch aus einer ersten Komponente,
bestehend aus Luft und/oder einem anderen Gas, und Wasserdampf als
zweite Komponente und weist einen Dampfanteil, wenigstens in einer
horizontalen Teilschicht, von mindestens 50 Gew.-%, 60 Gew.-%, 70
Gew.-%, 80 Gew.-%, 90 Gew.-%, 95 Gew.-%, 98 Gew.-% oder 99 Gew.-%
auf, oder besteht nur aus Dampf.
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Es
kann vorgesehen sein, daß das Material vor dem Verpacken
durch Verweilen in der Gasatmosphäre während einer
vorbestimmten Zeitspanne getrocknet wird.
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Das
Material kann in einer Konservendose oder einem Schraubdeckelglas
oder auch in einer Folien- oder Schlauchbeutelverpackung verpackt werden.
Im letztgenannten Fall kann vorgesehen sein, daß die Schlauchbeutelverpackung
innerhalb der Gasatmosphäre ausgehend von einer Folienbahn
mittels einer Form-, Füll- und Siegelvorrichtung geformt,
gefüllt und versiegelt wird.
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In
vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die Aufgabe
der Erfindung durch eine Vorrichtung zum Verpacken eines Materials
in einem Verpackungsbehältnis gelöst, mit einem
Gehäuse zum Aufnehmen einer Gasatmosphäre mit überhitztem
Dampf, wobei das Gehäuse eine Einlaßöffnung
und eine Auslaßöffnung aufweist, einem Mittel
zum Erzeugen einer Gasatmosphäre mit überhitztem
Dampf innerhalb des Gehäuses, einer ersten Transporteinrichtung
zum Transportieren des Materials durch die Einlaßöffnung
in das Gehäuse und zu einer Verpackungseinrichtung, wobei
das Material durch die Verpackungseinrichtung in ein Verpackungsbehältnis
verpackt wird, einer zweiten Transporteinrichtung zum Transportieren
des Materials von der Verpackungseinrichtung durch die Auslaßöffnung
aus dem Gehäuse.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, daß die erste und zweite Transporteinrichtung
voneinander unabhängig sind oder durch Teilbereiche ein
und derselben Transporteinrichtung gebildet sind.
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Die
Einlaßöffnung kann auf gleicher Höhe liegen
wie die Auslaßöffnung.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die Einlaßöffnung
an einem freien Ende eines Leit- oder Einlaßkanals angeordnet
ist, der sich von dem Gehäuse nach unten erstreckt.
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In
entsprechender Weise kann vorgesehen sein, daß die Auslaßöffnung
an einem freien Ende eines Leit- oder Auslaßkanals angeordnet
ist, der sich von dem Gehäuse nach unten erstreckt.
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Es
kann vorgesehen sein, daß eine Entlüftungsleitung
mit dem Gehäuse in Verbindung steht und auf einer Höhe
unterhalb des Gehäuses und oberhalb der Einlaßöffnung
eine Ausgangsöffnung aufweist.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß eine Absaugleitung mit dem Gehäuse
in Verbindung steht und über einen Ventilator zu einem
Kondensator geführt ist.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn die erste Transporteinrichtung dampfdurchlässige
Schalen trägt, in denen das zu verpackende Material aufgenommen
ist.
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Entlang
eines Teilbereichs der ersten Transporteinrichtung kann ein über-
oder unterdruckbeaufschlagter Strömungskanal angeordnet
sein, der mit einem unteren Bereich des Gehäuses in Verbindung steht.
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Hierbei
kann eine Strömungsführung oder Dichteinrichtung
zwischen dem Strömungskanal und dem Teilbereich der ersten
Transporteinrichtung angeordnet sein, um eine Durchströmung
der Transporteinrichtung, insbesondere der Schalen, zu gewährleisten.
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Die
Verpackungseinrichtung kann als Form-, Füll- und Siegeleinrichtung
für Schlauch- oder Folienbeutel oder als Füll-
und Verschlußeinrichtung für Dosen oder Gläser
ausgebildet sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele, wobei
auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
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2 eine
Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 zeigt,
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2a eine
Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 in einer
Variante zeigt,
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3 einen
vergrößerten Ausschnitt aus 2 zeigt,
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3a,
b eine Einzelheit zu 1 bis 3 zeigt,
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4 eine
Ausführungsform einer Kippbetätigung von Schalen
zeigt,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer ersten vergrößerten
Ausschnitt aus 2 zeigt,
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6 eine
Seitenansicht der Vorrichtung nach 5 zeigt,
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7 ein
Detail aus 5 zeigt,
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8 eine
schematische Draufsicht auf eine Schlauchbeutelverpackung als Beispiel
für ein Verpackungsbehältnis zeigt,
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9 eine
Ansicht in Förderrichtung einer Transporteinrichtung für
Schlauchbeutel zeigt,
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10 eine
Draufsicht auf einen Abschnitt der Transporteinrichtung mit daran
gehaltenen Schlauchbeuteln zeigt,
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11 eine
Draufsicht auf einen Abschnitt der Transporteinrichtung ohne Schlauchbeutel
zeigt,
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12a und 12b Seitenansichten
von einer Konservendose bzw. einem Schraubglas als weitere Varianten
von Verpackungsbehältnissen zeigen,
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13 eine
Ansicht in Transportrichtung einer anderen Transporteinrichtung
zeigt,
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14 eine
Draufsicht auf einen Abschnitt der Transporteinrichtung nach 13 mit
daran gehaltenen Verpackungsbehältnissen zeigt,
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15 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Variante der Vorrichtung nach 1 und 2 zeigt,
mit einem Extruder,
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16 eine
Seitenansicht der Vorrichtung nach 15 zeigt,
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17 eine
Seitenansicht einer zweiten Variante der Vorrichtung nach 1 und 2 zeigt, mit
einer Zuförderstation mit Schleuse, und
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18 Dichtewerte
von überhitztem Dampf, trockener Luft und feuchter Luft
zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 4 wird zunächst
eine erste Ausführungsform einer im ganzen mit 1 bezeichneten
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verpacken eines
Materials, insbesondere eines Nahrungsmittelprodukts, erläutert.
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Die
Vorrichtung 1 besteht zunächst aus einem Gehäuse 2 mit
einer Bodenwand 4, einer rechten Seitenwand 6a,
einer linken Seitenwand 6b, einer Rückwand 8,
einer entsprechenden, nicht dargestellten Vorderwand sowie einer
oberen Wand 10. In der Bodenwand 4 sind eine Reihe
von Öffnungen für den Durchtritt von noch zu erläuternden
Transporteinrichtungen eingearbeitet. Die Bodenwand 4 ist
im wesentlichen horizontal angeordnet und besteht in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus zwei leicht V-förmig geneigt
zueinander positionierten Bodenwandteilen 4a, 4b.
Diese Anordnung dient dazu, Kondensat zu dem den tiefsten Punkt
des Innenraums des Gehäuse bildenden Verbindungs- oder Übergangsbereich
zwischen den beiden Bodenwandteilen 4a, 4b fließen
zu lassen.
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Die
nicht dargestellte vordere Wand ist im wesentlichen parallel zu
der hinteren Wand 8 und schließt abdichtend an
die seitlichen Ränder der oberen Wand, der Seitenwände
und der Bodenwand an, so daß das Gehäuse 2,
abgesehen von den Öffnungen in der Bodenwand 4,
einen allseits umschlossenen Innenraum umgrenzt.
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Eine
Transporteinrichtung 12 erstreckt sich durch eine Einlaßöffnung 14 in
der Bodenwand 4 aufwärts in Richtung zu der oberen
Wand 10, verläuft horizontal entlang der oberen
Wand in einem vertikalen Abstand von dieser und dann wieder abwärts
in Richtung auf die Bodenwand 4 und durch eine Austragöffnung 16 aus
dem Gehäuse heraus. Die Transporteinrichtung 12 trägt
an einem in 1 bis 3 nicht
im einzelnen dargestellten Tragmittel, etwa einem Band, Seil, Kette
oder Kettenpaar, eine Anzahl von Bechern oder Schalen 18.
Jede Schale 18 weist eine Bodenwand 18a und eine
wannenförmig umlaufende Seitenwand 18b auf und
ist zur Aufnahme einer bestimmten Menge eines zu verpackenden Nahrungsmittelprodukts
bestimmt. Bodenwand 18a und/oder Seitenwand 18b ist
bzw. sind durchlöchert oder bestehen aus Streckmetall o. ä.,
um einen ungehinderten Durchtritt der in dem Gehäuse 2 befindlichen
Gasatmosphäre zu ermöglichen.
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Anstelle
der Schalen kann ein Förderband als Transporteinrichtung
vorgesehen sein, auf dem sich das zu verarbeitende Material befindet,
z. B. ein ebenes oder im Querschnitt trogförmig gewölbtes, ggf.
durchlöchertes Förderband.
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Das
Tragmittel der Transporteinrichtung 12 kann bspw. über
Umlenkrollen mit horizontaler Drehachse geführt sein, die
im Bereich von Umlenkstellen 20 angeordnet sein können,
unweit der oberen Wand 10.
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Zweckmäßigerweise
sind die Schalen 18 jeweils an einer horizontalen, oberhalb
ihres Schwerpunkts verlaufenden Schwenkachse 22 frei pendelnd an
dem Tragmittel aufgehängt, so daß sie ihre aufrechte
Orientierung mit nach unten weisender Bodenwand trotz der Richtungsänderungen
des Tragmittels beibehalten.
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Im
Bereich eines horizontalen, quer zu der Laufrichtung der Transporteinrichtung 12 verlaufenden Übergabeförderers 26 können
die Schalen 18 um die Schwenkachse 22 gekippt
werden, damit ihr Inhalt über ein Leitblech 28 auf
den oberen Bereich des Übergabeförderers 26 gelangt.
Die Schalen können hierbei bspw. um 120°, 150° oder
180° gekippt werden. Nach Durchlaufen des Bereichs des Übergabeförderers 26 können
die Schalen wieder zurück in ihre ursprüngliche
Orientierung gekippt werden. Hierfür können an
den Schalen quer zur Förderrichtung 13 vorstehende
Mitnehmer, etwa Stifte o. ä., vorgesehen sein, die mit
ortsfesten oder auch bewegbaren Betätigungselementen oder
Steuerflächen zusammenwirken, um die Schalen zu kippen.
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4 erläutert
eine Variante der Transporteinrichtung 12 zur Betätigung
der Kippbewegung der Schalen 18, wie sie auch der Darstellung
in 1 und 2 zugrundeliegt. Das Tragmittel 24,
beispielsweise ein parallel geführtes Kettenpaar, ist entlang
des dargestellten Verlaufs geführt und in regelmäßigen
Abständen über schwenkbare Aufhängungen 24a mit
Schalen 18 verbunden. Die Schalen weisen jeweils ein Paar
Führungszapfen 24b auf, die in Führungsschie nen 25 geführt
sind. Die Führungsschienen 25 weisen im Bereich
des Übergabeförderers 26 einen veränderlichen
Abstand zu dem Tragmittel 24 auf, so daß sich
die in 4 dargestellte Kipp- bzw. Schwenkbewegung der
Schalen 18 ergibt, und darin aufgenommenes Material auf
den Übergabeförderer 26 gelangt. Die
Schalen werden in einer gegenüber der Eintragstellung um
180° gedrehten Austragstellung (Bodenwand oben) aus der
Austragsöffnung herausbewegt.
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Ein
Abgabeende 30 des Übergabeförderers 26 befindet
sich oberhalb eines Endes einer Anordnung von Pufferförderbändern 34a, 34b, 34c,
deren jeweilige Enden versetzt übereinander angeordnet sind
und die für eine Förderung von durch den Übergabeförderer 26 aufgebrachten
Produkten in entgegengesetzten Förderrichtungen 36 konzipiert
sind, so daß sich eine Puffer- oder Speicherwirkung ergibt. Ein
Abgabeende 38 des untersten Pufferförderbands 34c ist
oberhalb eines Aufnahmetrichters 40 einer beispielhaft
dargestellten Verpackungseinrichtung 50 angeordnet. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Verpackungseinrichtung 50 die
notwendigen Mittel zum Verpacken von Nahrungsmittelprodukten in
Schraubgläsern auf.
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Zum
Zwecke der Verpackung von Nahrungsmittelprodukten in Schraubgläsern
ist eine weitere Transporteinrichtung 60 vorgesehen, die
sich durch eine Eintrittsöffnung 62 in der Bodenwand 4 aufwärts in
Richtung auf die obere Wand 8 erstreckt und an einer Umlenkstelle 64 im
Bereich der oberen Wand 8 zurück nach unten umgelenkt
ist, um auf einem zwischen der oberen Wand und der Bodenwand befindlichen
Niveau an einer Umlenkstelle 66 in eine horizontale Richtung
umgelenkt zu werden. Die Verpackungseinrichtung 50 ist
im Bereich eines sich an die Umlenkstelle 66 anschließenden
horizontalen Abschnitts (und nach einer horizontalen Umlenkung 67) der
Transporteinrichtung 60 angeordnet. Nach Passieren der
Verpackungseinrichtung 50 durchläuft die Transporteinrichtung 60 eine
weitere Umlenkstelle 68 und verläßt das
Gehäuse durch eine Auslaßöffnung 70 in
der Bodenwand 4 nach unten.
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Die
Transporteinrichtung 60 weist ein Tragmittel 72 auf,
welches in Form eines einzelnen strangförmigen, Zugkraft
aufnehmenden und flexiblen Elements wie Band, Seil oder Kette oder
aber in Form von zwei derartigen Elementen, die parallel und mit
gegenseitigem Abstand angeordnet sind, ausgebildet sein kann. An
dem Tragmittel 72 sind in regelmäßigen
gegenseitigen Abständen Haltemittel zur Aufnahme eines
Verpackungsbehältnisses, hier Schraubglas, angeordnet.
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Während 3 eine
vergrößerte Ausschnittsdarstellung der Transporteinrichtung 60 in Form
einer Seitenansicht zeigt, ist in 13 und 14 das
Tragmittel 72 mehr im einzelnen dargestellt. Es weist in
diesem Ausführungsbeispiel zwei parallele Kettenstränge 74 auf,
an denen jeweils ein nachgiebiges Haltemittel 76 befestigt
ist. Beide Haltemittel 76 sind symmetrisch zu einer Längsmittelebene
des Transportmittels 72 mit einer wellenförmigen
Kontur versehen, und bestehen aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten
in Bezug auf die zu haltenden Verpackungsbehältnisse, so
daß diese bei Führung der Kettenstränge 74 in
festem gegenseitigem Abstand sicher gehalten werden. 14 zeigt
eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Tragmittels mit drei daran
gehaltenen Verpackungsbehältnissen, während 13 eine
geschnittene Ansicht in Förder- bzw. Transportrichtung
zeigt. 12a und 12b zeigen
schematisch eine Seitenansicht einer Konservendose 78 und
eines Schraubdeckelglases 79, wie sie von der in 13 und 14 erläuterten
Transporteinrichtung transportiert werden können. Obwohl
die in Kettenstränge 74 als Ketten bzw. Rollenketten
mit Kettenbolzen dargestellt sind, die in der gemeinsamen Ebene
der Kettenstränge 74 verlaufen, versteht es sich,
daß die Kettenstränge bei Bedarf in zwei zueinander
senkrechten Richtungen flexibel sind.
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Eine
alternative Möglichkeit der Zuführung des zu verpackenden
Nahrungsmittelprodukts in das Gehäuse ist in 15 und 16 dargestellt.
Als erste Transporteinrichtung zum Transportieren des Nahrungsmittelprodukts
in das Gehäuse ist hierbei ein Extruder 80 vorgesehen,
der in diesem Fall als sogenannter Kochextruder ausgebildet ist,
d. h. in dem und/oder an dessen Austritt, an dem das Produkt in
das Gehäuse eintritt, eine Temperatur von 100°C
erreicht oder überschritten wird, so daß das extrudierte
Produkt bereits eine stark reduzierte Keimzahl aufweist. Der Extruder 80 mündet
in das Gehäuse 2 in der Nähe der oberen
Wand 8 und arbeitet auf einen Zwischenförderer 82,
der das extrudierte Material über ein Leitblech 28 auf
die bereits beschriebenen Pufferförderbänder 34a,
b, c, übergibt, von denen es wie zuvor beschrieben zu der
Verpackungseinrichtung 50 gelangt.
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Diese
Ausführungsform bietet den Vorteil, daß eine ununterbrochen
keimfreie bzw. keimarme Arbeitsweise möglich ist, da das
Produkt nach der Extrusion nicht mehr mit Umgebungsluft in Kontakt kommt,
wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Gasatmosphäre
ergibt.
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Die
Verpackungseinrichtung 50 weist in dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel drei Stationen auf, nämlich
eine Aufnahmestation, hier gebildet durch den Aufnahmetrichter 40,
weiter eine Zugabestation, hier gebildet durch eine aus dem Gehäuse nach
außen geführte Zugabeleitung 52, mit
der in ein jeweiliges Verpackungsbehältnis an der Aufnahmestation
eingeleitetes Produkt ein oder mehrere Zusatzstoffe hinzugefügt
werden können, bspw. geschmacksbeeinflussende Stoffe oder
probiotische Zusätze, und weiterhin eine Verschlußstation
mit einer Verschließeinrichtung 54, mit der das
jeweilige Verpackungsbehältnis verschlossen ist, in diesem Beispiel
jeweils mittels eines Schraubdeckels.
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Die
Schraubdeckel oder die auf die offenen Konservendosen aufzusetzenden
und zu verbördelnden Deckel können einen durchsichtigen
Bereich nach Art eines Fensters aufweisen, damit die Produktoberfläche
innerhalb des Verpackungsbehältnisses von außen
sichtbar ist. Der durchsichtige Bereich kann sich über
den größten Teil des Deckels erstrecken, bis auf
einen für die Verschraubung bzw. Verbördelung
erforderlichen Randbereich aus Metall oder Kunststoff.
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Als
weitere Variante kann anstelle eines Schraubdeckels bei einem Glas
oder einer Dose ein Verschlußdeckel vorgesehen sein, der
nicht durch Formschluß (Schraubgewinde oder Ver bördelung), sondern
allein durch den atmosphärischen Überdruck relativ
zu dem innerhalb des fertigen Verpackungsbehältnisses befindlichen
Unterdruck gehalten wird. Zu diesem Zwecke kann der Deckel entlang seines äußeren
Umfangs mit einem nachgiebigen Dichtungsmaterial versehen sein,
welches nach Aufsetzen des Deckels mit einem oberen Rand des Verpackungsbehältnisses
abdichtend zusammenwirkt und unter Einwirkung des Atmosphärendrucks
den Deckel abdichtet.
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Wie
bereits aus 1 bis 3 andeutungsweise
hervorgeht, werden die Schraubgläser 79 in einer
nach unten offenen Stellung, d. h. mit dem verdickt dargestellten
Boden nach oben weisend, in das Gehäuse eingeführt.
Dadurch erhält die in den Gläsern enthaltene Umgebungsluft
die Möglichkeit, in der spezifisch leichteren Dampfatmosphäre „auszufließen",
so daß die Schraubgläser in gewünschter Weise
mit Dampf gefüllt sind. Um diesen Prozeß noch
bis zu der Umlenkstelle 66 fortführen zu können,
und damit die Gläser im Bereich der Verpackungseinrichtung 50,
wo sie gefüllt werden, mit ihrer offenen Seite nach oben
weisen, werden sie im Bereich der Umlenkstelle 64 um 180° gedreht. 3a und 3b erläutern
dies schematisch. Vor oder nach oder auch im Bereich der Umlenkstelle 64 befindet
sich ein sogenannter Twist 56, beispielhaft dargestellt
durch vier schraubenförmig gebogene Drahtführungen 58,
die sich jeweils über 180° erstrecken. Ein an
einem Ende des Twists zugeführtes leeres Verpackungsbehältnis,
dessen Boden schematisch verdickt dargestellt ist und sich unten
befindet, wird bei Durchlaufen des Twists durch die Drahtführungen 57 lose
geführt und dabei um 180° gedreht, so daß sich
am anderen Ende des Twists die dargestellte Position ergibt (s.
a. 2a und 17).
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Die Übergabe
der Verpackungsbehältnisse beispielsweise von den parallelen
Kettensträngen 74 (13, 14)
an den Twist und umgekehrt wird etwa dadurch ausgeführt,
daß die Kettenstränge 74 beim Einlauf
in den Twist auseinander- und am Ende des Twists wieder zusammengefahren
werden, um die Verpackungsbehältnisse freizugeben und wieder aufzunehmen.
Alternativ können die Kettenstränge 74 nach
dem Einlauf in den Twist abgesenkt und im Be reich des Endes des
Twists wieder angehoben werden, um die Verpackungsbehältnisse
freizugeben und wieder aufzunehmen.
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Obwohl
in den dargestellten Beispielen zwei Transporteinrichtungen vorgesehen
sind, die getrennt voneinander aufgebaut sind und abhängig voneinander
arbeiten, nämlich die Transporteinrichtung 12 und
die weitere Transporteinrichtung 60, könnte vorgesehen
sein, diese durch eine einzige Transporteinrichtung zu ersetzen,
die an einer Verpackungseinrichtung vorbeiläuft. Die benötigten
Verpackungsbehältnisse könnten dann entweder einem
innerhalb des Gehäuses vorhandenen Vorrat entnommen werden,
der in bestimmten Abständen aufzufüllen ist, oder
von außen mittels einer Zuführungseinrichtung
geliefert werden.
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Als
Alternative zur Verpackung in Dosen oder Schraubgläsern
kann, wie 5 bis 11 zeigen,
die weitere Transporteinrichtung 60 für den Transport
von Schlauchbeuteln 86 ausgebildet sein, die in an sich
bekannter Weise zwei rechteckige Folienabschnitte 88 aufweisen,
die an zwei oder drei Seiten miteinander versiegelt sind, so daß ein
Füllrand 90 des Schlauchbeutels noch offen ist.
Die Schlauchbeutel 86 sind beidseitig an einem Paar Greifer 92 gehalten,
die wiederum an Greiferketten 94 befestigt sind. Nach dem
Befüllen mit dem Nahrungsmittelprodukt werden die Schlauchbeutel
mit einer innerhalb des Gehäuses zwei angeordneten Versiegelungseinrichtung
entlang des Füllrands 90 durch thermoplastisches
Verschmelzen der beiden Folienabschnitte mittels einer beheizten
Siegelstange oder durch Ultraschall verschlossen.
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Wie 5 bis 7 zeigen,
können die als Verpackungsbehältnisse dienenden
Schlauchbeutel unmittelbar innerhalb des Gehäuses 2 mit
einer an sich bekannten Form-, Füll- und Siegeleinrichtung hergestellt,
gefüllt und verschlossen werden. Zur Erläuterung
dieser an sich bekannten Vorgehensweise zeigt 7 in
einer vergrößerten Teilansicht zunächst
eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Folienrolle 100,
von der bahnförmiges Folienmaterial 102 abgezogen
wird. Das Folienmaterial 102 wird über Umlenkrollen 104, 106 und 108 in
Richtung auf die obere Wand 8 des Gehäuses 2 geführt
und durchläuft anschließend zwei feste Umlenkrollen 110, 112 und
eine dazwischen angeordnete, in vertikaler Richtung bewegliche Ausgleichsrolle 114,
die der Erzielung eines gleichmäßigen Laufs des
Folienmaterials 102 dient.
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Nach Überfahren
einer weiteren Umlenkrolle 116 wird das Folienmaterial 102 zur
Anlage an eine zylindrische Außenfläche eines
Füllrohrs 120 gebracht, welches an einem oberen
Ende mit einem Aufnahmetrichter 40 versehen ist. Nicht
im einzelnen dargestellte Mittel zum Verschweißen des Folienmaterials
in Längs- und Querrichtung dienen zur Herstellung einzelner
Folienbeutel, die nach Füllung und Verschließen
durch die Auslaßöffnung 70 auf eine Abfördereinrichtung 124 gelangen,
in deren Verlauf die Abkühlung der gefüllten Schlauchbeutel
mittels einer Kühleinrichtung 126 beschleunigt
werden kann.
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Zur
Erzeugung einer gewünschten Gasatmosphäre mit überhitztem
Dampf innerhalb des Gehäuses
2, etwa wie es in
der
US 5 711 086 beschrieben
ist, dient eine Beheizungseinrichtung
130 (
1,
2,
5,
6,
15,
16),
die als elektrisches Beheizungselement oder als Wärmetauscher
ausgebildet sein kann und innerhalb eines Strömungskanals
132 angeordnet
ist, über den sie mit dem Gehäuse
2 gekoppelt
ist. Der Strömungskanal mündet einerseits in eine Öffnung
133 in
der oberen Wand
8 und andererseits in eine Öffnung
134 in der
Rückwand
10. Zur Erzeugung einer Durchströmung
des Wärmetauschers
130 ist in dem Strömungskanal
132 ein
Gebläse
136 angeordnet, mit dem eine Strömung
in Strömungsrichtung
138 erzeugt werden kann.
Obwohl die Öffnung
134 relativ tief innerhalb
des Gehäuses
2 angeordnet dargestellt ist, d.
h. in der Nähe der Bodenwand
4, kann sie höher
angeordnet werden, etwa im Bereich der oberen Wand
8, unmittelbar
unterhalb der Transporteinrichtung
12, und möglicherweise
in Förderrichtung
13 gesehen um einen Abstand
versetzt bezogen auf die Öffnung
133 in der oberen
Wand
8, in die der Strömungskanal
132 mündet,
um einen Kurzschlußeffekt zu vermeiden. Das Gehäuse
2 kann
mit Ein- und Auslaßkanälen, durch die sich die
Transporteinrichtungen erstrecken, und einer Entlüftungsleitung
versehen sein, wie in
2a erläutert ist.
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Um
die Erzeugung der erwünschten Gasatmosphäre zu
beschleunigen oder zu intensivieren, kann mittels einer nicht dargestellten
Dampfzuleitung unmittelbar überhitzter Dampf in das Gehäuse 2 eingeleitet
werden. Alternativ kann vorgesehen sein, daß eine Dampf-
oder Wasserzuleitung, bspw. ein Wasserzerstäuber, stromauf
der Beheizungseinrichtung 130 in den Strömungskanal 132 mündet,
um durch Erhitzung des Dampfs bzw. Verdampfung des Wassers eine überhitzte
Dampfatmosphäre im Bereich der Öffnung 134 einleiten
zu können.
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Unterhalb
der Öffnung 133 sind an der oberen Wand 8 zueinander
weisende Leitbleche 140 als Strömungsführung
oder Dichteinrichtung angebracht, die bewirken sollen, daß die
durch die Öffnung 133 aus dem Gehäuse 2 abgesaugte
Dampfatmosphäre vorher zu einem möglichst großen
Anteil durch die perforierte. Schale bzw. Schalen 18 strömt, die
sich gerade unterhalb der Öffnung 133 befinden. Dadurch
wird sichergestellt, daß das in den Schalen befindliche
Produkt innig mit dem überhitzten Dampf in Kontakt kommt.
Bei der Ausführung nach 15, 16 sind
zwei horizontale Leitbleche 140 vorgesehen, wobei der Zwischenförderer 82 ein
perforiertes Tragband aufweisen kann, um einen optimalen Dampfdurchtritt
zu ermöglichen.
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Zwei
weitere Leitbleche 142, 144 (1, 2, 5, 6)
sind im wesentlichen parallel zu der linken Seitenwand 6b und
mit geringem Abstand überlappend angeordnet. Die Aufgabe
dieser Leitbleche besteht darin, nach Möglichkeit zu vermeiden, daß durch
die sich bewegende Transporteinrichtung 12 übermäßige
Mengen von Umgebungsluft in das Gehäuse 2 eingetragen
werden. Ein Spalt zwischen den Leitblechen in der Nähe
der Bodenwand 4 ermöglicht einen Austritt von
Luft oder luftreicher Dampfatmosphäre mit relativ großer
Dichte.
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Ein
weiteres Leitblech 146 dient der Herausleitung von Umgebungsluft
oder umgebungsluftreichen Dampfs durch die Öffnung 62,
da mit den Behältnissen 79 unvermeidlich eine
gewisse Luftmenge in das Gehäuse gelangt.
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Alternativ
oder zusätzlich kann eine düsenartige Strömungsführung
des Dampfs mittels einer Verengung vorgesehen sein, um lokal eine
erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und dadurch verbesserten Kontakt
mit dem Produkt zu erzielen.
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Da
ein unkontrollierter Austritt von Dampfatmosphäre aus dem
Gehäuse 2 unerwünscht ist, ist eine Absaugleitung 150 vorgesehen,
die in eine Absaugöffnung 151 in der Rückwand 8 unmittelbar oberhalb
der Bodenwand 4 mündet und zu einem Kondensator 152 führt,
von dem das auskondensierte Wasser in einen Behälter 154 geleitet
wird. Die Absaugung erfolgt über ein gesteuertes Gebläse 160, dessen
Steuerung durch Temperatur- und Feuchtigkeits- bzw. Dampfgehaltsinformationen
erfolgt. Hierzu sind in dem Gehäuse Temperatur- und Dampfgehaltssensoren
angeordnet, und zwar bevorzugt je ein Temperatursensor und ein Feuchtigkeits-
oder Dampfgehaltsensor nahe der oberen Wand 10 und nahe
der unteren Wand 4 oder in der Nähe der Absaugöffnung 151.
Die Absaugöffnung 151 kann etwa in Höhe
der Bodenwand 4, in dieser oder in beliebiger Höhe
darüber vorgesehen sein. Je tiefer sie liegt, desto niedriger
ist die Temperatur des abgesaugten Dampfs.
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2a erläutert
eine Variante der Vorrichtung nach 1 und 2,
bei der zunächst die Ableitung von gesättigtem
Dampf und somit der überschüssigen Feuchte aus
dem Gehäuse anstelle durch Absaugung über die
Absaugöffnung 151 alternativ über eine
Entlüftungsleitung 153 erfolgen kann, oder beides.
Die Entlüftungsleitung 153 ist mit einem Dreiwegeventil 155 verbunden,
das außerdem über eine Verbindungsleitung 156 mit
der Absaugleitung 150 und mit einer weiteren Verbindungsleitung 157 mit
einer Öffnung 158 in der Bodenwand 4 verbunden ist.
Die Entlüftungsleitung 153 hat eine in die Umgebung
mündende Entlüftungsöffnung 159.
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Das
Dreiwegeventil 155 kann in eine erste Stellung gebracht
werden, in der die Leitungen 156 und 157 miteinander
verbunden sind, während die Leitung 153 abgesperrt
ist, so daß ein Absaugen über die Öffnungen 151 und 158 erfolgt.
Falls gewünscht, kann in der Leitung 156 ein Absperrventil vorgesehen
sein, um sicherstellen zu können, daß in der ersten
Stellung des Dreiwegeventils ausschließlich über
die Öffnung 151 abgesaugt wird.
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Das
Dreiwegeventil 155 kann in eine zweite Stellung gebracht
werden, in der die Entlüftungsleitung 153 mit
der Verbindungsleitung 157 verbunden ist, während
die Verbindungsleitung 156 abgesperrt ist und das Gebläse 160 ausgeschaltet
ist, so daß die Dampfatmosphäre innerhalb des
Gehäuses über die Öffnung 158 und
die Leitungen 157 und 153 mit der Umgebung in
Verbindung steht.
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Die
in 2a dargestellte Vorrichtung weist im Unterschied
zu der Vorrichtung nach 1 und 2 eine Anzahl
von Leitkanälen 42, 43, 44 und 45 auf,
die im Bereich der Öffnungen der Bodenwand, nämlich
der Einlaßöffnung 14, der Austragöffnung 16,
der Eintrittsöffnung 62 und der Auslaßöffnung 70, das
Gehäuse nach unten verlängern und auf einer im wesentlichen
gleichen Höhe offen enden. Die Leitkanäle umschließen
die Transporteinrichtungen 12 und 60 ein- und
ausgangsseitig und bewirken gemeinsam mit der auf einem höheren
Niveau endenden Entlüftungsleitung 153, daß überschüssiger
Dampf aus dem Inneren des Gehäuses 2 über
die Entlüftungsleitung 153 abgegeben wird, in
der zweiten Stellung des Dreiwegeventils 155. Der innerhalb
des Gehäuses befindliche Dampf hat die Tendenz, durch die
Leitkanäle nach unten zu strömen, trifft dabei
jedoch auf relativ kalte Umgebungsluft, so daß sich eine
im wesentlichen horizontale Grenzschicht in Höhe der Entlüftungsöffnung 159 in
allen Leitkanälen ausbildet. Die Höhe h0, in der
sich die Entlüftungsöffnung 159 über
der Höhe des freien Endes der Leitkanäle befindet,
kann bspw. 10%, 20%, 30% oder 50% der Höhe H des Gehäuses
betragen, wobei H der vertikale Abstand zwischen dem höchsten
und niedrigsten Punkt des Innenraums des Gehäuses bezeichnet.
Weiterhin beträgt die Höhe h0 bevorzugt zwischen
etwa 30% und 70%, bspw. 50%, der vertikalen Erstreckung hb der Leitkanäle,
ausgehend von der unteren Wand 4 oder dem tiefsten Punkt
des Gehäuses.
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In
allen Ausführungsformen kann eine Höhe hs der
Absaugöffnung 151 über der unteren Gehäusewand 4 oder
dem tiefsten Punkt des Gehäuses praktisch gleich Null sein,
oder sie kann etwa 5%, 10%, 15%, 20% oder 30% von H betragen. Eine Höhe
ht, in der sich der eigentliche Trocknungsvorgang hauptsächlich
abspielt und in der oder oberhalb der sich bevorzugt die horizontale
Teilschicht befindet, in der die Gasatmosphäre die gewünschten
hohen Temperatur- und niedrigen Sauerstoffwerte aufweist, kann etwa
50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% der Gehäusehöhe
H betragen, jeweils gemessen von der unteren Gehäusewand 4 oder
dem tiefsten Punkt des Gehäuses.
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17 zeigt
eine Seitenansicht einer zweiten Variante der Vorrichtung nach 1 und 2, wobei
das zu behandelnde Produkt, ähnlich wie bei der ersten
Variante, nicht über die erste Transporteinrichtung 12 in
das Gehäuse transportiert wird, sondern über eine
mit dem Gehäuse verbundene Zuführungseinrichtung 170 und
eine Schleuse, hier Zellradschleuse 172, unmittelbar in
den oberen teil des Gehäuses 2 und somit in den
Bereich des heißesten überhitzten Dampfs auf die
erste Transporteinrichtung 12 gefördert wird,
in diesem Falle in einzelne Schalen 18 der ersten Transporteinrichtung,
wobei der weitere Ablauf wie in 1 und 2 ist.
-
Die
Zuführungseinrichtung 170 weist einen über
eine Schleuse 174 zu befüllenden und zur Sterilisierung
mit Dampf beaufschlagbaren Druckbehälter 176 auf.
Die Sterilisationszeit ist abhängig von der Dampftemperatur
und dem geforderten F0-Wert, d. h. der geforderten Sterilisierungsqualiät.
Nach Erreichen des gewünschten F0-Werts wird der Druckbehälter über
ein Ventil drucklos gemacht, und das Produkt wird über
die Schleuse 172 unmittelbar in das Gehäuse 2 gefördert.
-
Die
Zuführungseinrichtung 170 eignet sich insbesondere
zum Zuführen von maschinell hergestellten Produktstücken,
die beispielsweise Fleisch, artifizielles Fleisch, Cerealien usw.
enthalten können. Aufgrund der Herstellungsweise ohne Extrusion
kann dabei eine koagulierte Eiweißstruktur in den Produktstücken
erhalten bleiben.
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Die
in dem Gehäuse 2, wenigstens in einer horizontalen,
einen Teil der Höhe H einnehmenden Teilschicht, herrschende
Temperatur von beispielsweise 120°C bis 180°C
verhindert eine erneute Kontamination mit Mikroorganismen vor dem
Verschließen der Verpackungsbehältnisse.
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Der
für die Sterilisation in dem Druckbehälter 176 benötigte
Dampf kann aus dem Gehäuse 2 entnommen werden
und über einen Kompressor auf ein höheres Energieniveau
gebracht werden.
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17 zeigt
weiterhin eine Extraktionseinheit 180 für flüchtige
Stoffe wie beispielsweise Aromastoffe, die in dem Kondensat enthalten
sind, das in dem Kondensator 152 anfällt und in
dem Behälter 154 gesammelt ist.
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Da
es sehr schwierig wäre, die in dem durch die Absaugöffnung 151 abgesaugten
Dampf enthaltenen flüchtigen Stoffe unmittelbar aus der
Dampfphase zu extrahieren, erfolgt dies auf an sich bekannte Weise
mittels einer Drehtellerkolonne oder Rotationskegelkolonne, auch
als Schleuderkegelkolonne oder Spinning Cone Column, SCC, bezeichnete
Vorrichtung, die das wesentliche Element der Extraktionseinheit 180 darstellt.
-
Das
die zu extrahierenden Stoffe enthaltende Kondensat wird über
eine Zuführungsleitung 182 der Einheit 180 zugeführt,
die auf einer rotierenden Welle 184 eine Anzahl von rotierenden,
konusförmigen Teller 186 trägt. Zwischen
je zwei rotierenden Teller befindet sich ein feststehender, ebenfalls
konusförmiger Teller 188, der jeweils mit dem
zylindrischen äußeren, geschlossenen Gehäuse 190 der Vorrichtung
verbunden ist.
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Neben
dem zu behandelnden Produkt wird der Extraktionseinheit im Gegenstrom
zu dem Produkt Dampf und/oder Inertgas 192 zugeführt.
Austretendes Restkondensat mit geringerem Gehalt an flüchtigen
Stoffen kann an einem Auslaß 194 entnommen werden.
-
Mit
extrahierten Stoffen angereicherter Dampf kann an einem Ausgang 196 entnommen
und nach Kondensation in einem Kondensator 198 in flüssiger
Form weiter verwendet werden.
-
Die
extrahierten flüchtigen Stoffe wie Aromen usw. können
entweder dem zu verpackenden Produkt hinzugefügt werden,
wie mit 199 angedeutet ist, etwa in Form einer Sauce, oder
aber anderweitig verwendet werden. Eine derartige Extraktion kann bei
jeder Ausführungsform der Erfindung mit Vorteil eingesetzt
werden.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 4
- Bodenwand
- 4a,
b
- Bodenwandteil
- 6a,
b
- rechte,
linke Seitenwand
- 8
- hintere
Wand
- 10
- obere
Wand
- 12
- Transporteinrichtung
- 13
- Förderrichtung
- 14
- Einlaßöffnung
- 16
- Austragöffnung
- 18
- Schale
- 18a
- Bodenwand
- 18b
- Seitenwand
- 20
- Umlenkstelle
- 22
- Schwenkachse
- 24
- Tragmittel
- 24a
- Aufhängung
- 24b
- Führungszapfen
- 25
- Führungsschiene
- 26
- Übergabeförderer
- 28
- Leitblech
- 30
- Abgabeende
(von 26)
- 34a,
b, c
- Pufferförderband
- 38
- Abgabeende
- 40
- Aufnahmetrichter
- 42–45
- Leitkanal
- 50
- Verpackungseinrichtung
- 52
- Zugabeleitung
- 54
- Verschlußeinrichtung
- 56
- Twist
- 58
- Drahtführung
- 60
- Transporteinrichtung
- 62
- Eintrittsöffnung
- 64,
66
- Umlenkstelle
- 67
- horizontale
Umlenkung
- 68
- Umlenkstelle
- 70
- Auslaßöffnung
- 72
- Tragmittel
- 74
- Kettenstrang
- 76
- Haltemittel
- 78
- Konservendose
- 79
- Schraubglas
- 80
- Extruder
- 82
- Zwischenförderer
- 86
- Schlauchbeutel
- 88
- Folienabschnitt
- 90
- Füllrand
- 92
- Greifer
- 94
- Greiferkette
- 100
- Folienrolle
- 102
- Folienmaterial
- 104,
106,
- Umlenkrolle
- 108
110, 112
- Umlenkrolle
- 114
- Ausgleichsrolle
- 116
- Umlenkrolle
- 120
- Füllrohr
- 124
- Abfördereinrichtung
- 126
- Kühleinrichtung
- 130
- Beheizungseinrichtung
- 132
- Strömungskanal
- 133,
134
- Öffnung
- 136
- Gebläse
- 138
- Strömungsrichtung
- 140
- Leitblech
- 142,
144
- Leitblech
- 146
- Leitblech
- 150
- Absaugleitung
- 151
- Absaugöffnung
- 152
- Kondensator
- 153
- Entlüftungsleitung
- 154
- Behältnis
- 155
- Dreiwegeventil
- 156
- Verbindungsleitung
- 157
- Verbindungsleitung
- 158
- Öffnung
- 159
- Entlüftungsöffnung
- 160
- Gebläse
- 170
- Zuführungseinrichtung
- 172,
174
- Schleuse
- 176
- Druckbehälter
- 180
- Extraktionseinheit
- 182
- Zuführungsleitung
- 184
- Welle
- 186
- rotierender
Teller
- 188
- feststehender
Teller
- 190
- Gehäuse
- 192
- Dampfzuführung
- 194
- Dampfaustritt
- 196
- Produktausgang
- 198
- Zuleitung
für extrahierte Stoffe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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