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Die
Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine und ein Verfahren zum
Herstellen von Packungen nach den Oberbegriffen der Ansprüche
1 und 13.
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Zur
Herstellung von Packungen durch Verpacken von Packgut in Verpackungen
sind bereits Maschinen im Handel erhältlich, bei denen
muldenförmige, mit Packgut gefüllte Verpackungen
mit einer Deckelfolie geschlossen und/oder versiegelt werden. Auf
diese Weise lassen sich beispielsweise Vakuumverpackungen oder Packung
mit Inertgasfüllung verwirklichen.
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Bei
der Verpackung bestimmter Lebensmittel, beispielsweise von Obst
und Gemüse wie Spargel, Salat oder dergleichen haben geschlossene
Verpackungen den Nachteil, dass beim Reifeprozess in der Verpackung
Gase, insbesondere Äthylen und Kohlendioxid entstehen,
die die Haltbarkeit beeinträchtigen.
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Äthylen
beschleunigt den Reifevorgang und verkürzt demnach die
Haltbarkeit des betreffenden Produktes. Kohlendioxid verursacht
unter anderem unerwünschte Gärungsprozesse und
wirkt somit auch der Haltbarkeit entgegen. Wünschenswert
für eine gute Haltbarkeit von derartigem Produkt ist möglichst
ein gleichbleibender Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre
im Inneren der Packung von ungefähr 5% unter Entfernung
unerwünschter Gase, wie Kohlendioxid und Äthylen.
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Hierzu
ist es bekannt, in den Deckelfolien Mikroperforationen vorzusehen.
Diese Mikroperforationen können entweder bereits in der
zur Deckelfolie zu verarbeitenden Rohfolie vorperforiert sein, was
jedoch den Nachteil hat, dass für verschiedene zu verpackende
Produkte aufgrund gegebenenfalls unterschiedlicher Äthylen-
und Kohlendioxidentwicklung im Packungsinneren die Vorhaltung einer
großen Zahl unterschiedlich vorperforierter Rohfolien erforderlich
ist. Um die Vorhaltung einer solchen Vielzahl von unterschiedlich
vorperforierten Rohfolien entbehrlich machen zu können,
wurde beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
EP 07 008 157 eine Verpackungsmaschine
vorgeschlagen, die eine Perforationseinheit zum Perforieren der
Deckelfolie bei der Herstellung der mit Packgut gefüllten
Packungen aufweist.
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Die
hiermit erzielten Erfolge sind zwar gut, zur Reduzierung von Verlusten,
aufgrund trotz längerer Haltbarkeit verdorbener Waren,
besteht der Wunsch, die Haltbarkeitsdauer noch weiter zu erhöhen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Verpackungsmaschine vorzuschlagen,
die die Herstellung hierzu geeigneter Verpackungen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Verpackungsmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale
gelöst. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes
Verfahren gemäß dem Anspruch 13.
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Durch
die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der
Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine
dadurch aus, dass eine Perforationseinheit zum Perforieren der Unterfolie
vorgesehen ist, aus welcher mit Packgut zu füllende Verpackungsmulden
geformt und nach ihrer Befüllung verschlossen, insbesondere
versiegelt werden.
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Der
Perforierung der Unterfolie liegt die Erkenntnis zugrunde, dass
damit eine bessere Abfuhr von die Haltbarkeit des zu verpackenden
Produktes beeinträchtigenden Gasanteilen möglich
ist, als dies vergleichsweise nur bei Perforierungen der die Mulde verschließenden
Deckelfolie der Fall ist. So wurde herausgefunden, dass insbesondere
CO2 besser aus dem Verpackungsinneren durch
die von der Perforationseinheit der Unterfolie zugefügten
Mikroperforierungen entweichen kann, da Kohlendioxid schwerer als
Luft ist. Daher kann, insbesondere bei tieferen Packungsmulden,
während der Lagerung sich andernfalls im Verpackungsinneren
stauendes Kohlendioxid in vorteilhafter Weise nach unten aus der
Verpackung entweichen.
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In
besonders vorteilhafter Weise kann die Perforationseinheit so ausgebildet
sein, dass die Perforation wenigstens in dem Bereich der Unterfolie vorgesehen
ist, durch den nach dem Verschließen der Verpackung die
Verpackungsmulde ausgebildet ist. Beispielsweise kann in einer ersten
Ausführungsform der herzustellenden Verpackungsmulde die Ausbildung
von Mikroperforierungen an deren Bodenseite erfolgen. Alternativ
und/oder zusätzlich kann auch die Ausbildung von Mikroperforierungen an
einer oder mehreren der Seitenwände der zu bildenden Verpackungsmulde
vorgesehen sein, gegebenenfalls auch in einem entsprechenden Übergangsbereich
zwischen Boden und Seitenwand der Verpackungsmulde.
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Zur
Perforierung der Unterfolie kann die Perforationseinheit entweder
in einer zur Muldenherstellung vorgesehenen Formstation angeordnet
sein, so dass gleichzeitig mit der Formung der Mulde die Perforierung
erfolgen kann. Denkbar ist aber auch, wiederum alternativ oder zusätzlich,
das Vorsehen einer Perforationseinheit in einer, vorzugsweise der
Formstation in Verarbeitungsrichtung der Unterfolie vorgeordneten
Heizstation zur Vorwärmung der Folie. Damit ist es beispielsweise
möglich, die Folie im noch flachen Zustand zu perforieren.
Dabei kann die Unterfolie je nach gewünschtem Perforationsergebnis
in kaltem und/oder beheiztem Zustand perforiert werden.
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Zur
Einflussnahme auf die Größe und/oder die Form
der zu erzeugenden Perforierungen kann in vorteilhafter Weise ein
diesbezüglich variables Perforationswerkzeug vorgesehen
sein.
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In
einer möglichen Ausführungsform kann hierfür
ein mechanisch arbeitendes Perforationswerkzeug vorgesehen sein,
welches zum Beispiel wenigstens einen Perforationsdorn umfasst.
Als Perforationsdorn wird erfindungsgemäß sowohl
eine sehr dünne, feine Nadel verstanden, mit der Perforierungen
erzeugt werden können, durch die der oben beschriebene
Gasaustausch möglich ist. Weiter erfasst werden sollen
hiervon aber auch Perforationswerkzeuge, die Perforierungen mit
größerem Durchmesser erzeugen, so dass beispielsweise
Wasser hierdurch aus dem Verpackungsinneren austreten kann. Damit
kann zum Beispiel der Bildung von Staunässe entgegen gewirkt
werden.
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Die
Form des Perforationswerkzeugs bzw. der dadurch erzeugten Perforierung
kann vorzugsweise rund sein, denkbar sind aber auch andere Formen,
wie länglich, oval, geschlitzt und/oder anderweitig konturierte
Perforationsränder.
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Die
Anzahl der Perforationen kann entsprechend der Menge und/oder der
Atmungsaktivität des zu verpackenden Packgutes angepasst
werden. Insbesondere ist es hierbei auch möglich zu berücksichtigen,
dass bei gegebenenfalls sich abschlagender Feuchtigkeit zum Teil
Perforationsöffnungen hierdurch so verschlossen werden,
dass der gewünschte Gasaustausch nicht in dem vorgesehenen
Maße erfolgen kann, so dass gegebenenfalls eine vergleichsweise
erhöhte Anzahl an Mikroperforationen vorgesehen wird, um
den so reduzierten Gasaustausch auszugleichen.
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Andererseits
kann auch bei geeigneter Formgebung des Muldenbodens, z. B. an einer
vertieften Stelle eine etwas größere Perforation
vorgesehen sein, durch die Wasser und/oder Wasserdampf entweichen
kann. Die Größe dieser Perforation kann unter
Berücksichtigung der auftretenden Wasseransammlung so gewählt
werden, dass diese zum überwiegenden Teil durch darin gesammeltes Wasser
gegen zu hohen Luftaustausch geschlossen ist und andererseits aber
dennoch ein Entweichen des sich im Packungsinneren ansammelnden
Wassers ermöglicht.
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Der
wenigstens eine Perforationsdorn kann in einer bevorzugten Ausführungsform
an einem Formstempel zur Ausformung der Packungsmulde angeordnet
sein. Dadurch kann während der Formung der Mulde die Folie
gleichzeitig in dem für das damit zu verpackende Produkt
erforderlichen Maße perforiert werden. In besonders vorteilhafter
Weise ist hierbei in einem komplementären Gegenstück
des Formstempels, also beispielsweise einer Formschale, an entsprechender
Stelle wenigstens eine zum wenigstens einen Perforationsdorn komplementäre Öffnung
zu dessen Aufnahme vorgesehen. Bei Vorsehen mehrerer Perforationsdorne
sind entsprechend wenigstens die gleiche Anzahl an Aufnahmeöffnungen
in der Formschale vorgesehen.
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In
einer hierzu abgewandelten Ausführungsform kann der wenigstens
eine Perforationsdorn auch an dem zum Formstempel komplementären Formwerkzeug
wie Formplatte und/oder Formschale ausgebildet sein. In diesem Fall
sind entsprechende Eintauchmöglichkeiten für den
wenigstens einen Perforationsdorn in die Oberfläche des
Formstempels vorzusehen.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens
eine Perforationsdorn beheizbar. Hierdurch können die Perforationsöffnungen zusätzlich
zum mechanischen Durchstechen der Folie angeschmolzen werden, so
dass nach dem Wiedererstarren der Folie ein fester und in der Form gleichbleibender
Perforationsrand geschaffen werden kann. Zum Beispiel ist es hiermit
möglich, eine zylindrische Öffnung zu erzeugen,
insbesondere in etwa in Foliendicke. Damit kann insbesondere hinsichtlich
der Größe und Form eine sehr präzise
Perforationsöffnung in der Unterfolie geschaffen werden, so
dass insgesamt durch die Summe der derart in der Verpackungsmulde
ausgebildeten Perforationen eine längere Haltbarkeit der
darin zu verpackenden Produkte erzielt werden kann.
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Besonders
vorteilhaft kann eine solche Perforation der Unterfolie ihre Wirkung
auf die Beeinflussung der Atmosphäre im Inneren der Verpackung entfalten,
wenn in unterschiedlichen Höhen der Verpackungsmulde Perforationsöffnungen
vorgesehen sind, so dass hierdurch eine Gaszirkulation im Packungsinneren
unterstützt bzw. ermöglicht wird.
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Neben
der Ausbildung von Perforationsöffnungen im Wandbereich
der Mulde, insbesondere im oberen Wandbereich, kann in einer weiter
abgewandelten Ausführungsform durch eine Kombination mit einer
perforierten Deckelfolie diese vorteilhafte Gasaustauschmöglichkeit
ebenfalls erreicht werden bzw. unter Umständen sogar noch
verbessert werden. Denn die schwereren Gasanteile können
nach unten durch die bodennahen Öffnungen entweichen und die
leichteren Gasanteile nach oben durch die deckelnahen Perforationen
und/oder durch in der Deckelfolie ausgebildete Perforationen.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann der Packungsboden
so gestaltet sein, dass auch beim Übereinanderstapeln die
Perforationsöffnungen im Bereich des Packungsbodens nicht verschlossen
werden. Z. B können hierzu Erhebungen und/oder Vertiefungen
vorgesehen werden, die einen Gasaustausch mit der Umgebung ermöglichen.
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Im
Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum
Herstellen von Packungen entsprechend des Oberbegriffs des Anspruchs 14,
das sich dadurch auszeichnet, dass die Unterfolie mit einer Perforationseinheit
perforiert wird. Die hierfür verwendete Perforationseinheit
weist die gleichen Merkmale auf, wie oben zur erfindungsgemäßen
Verpackungsmaschine beschrieben. Auch eine Verpackungsschale nach
Anspruch 15 soll von der Erfindung umfasst sein.
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Ausführungsbeispiel:
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Nachfolgend
werden anhand der beigefügten Figuren vorteilhafte und
zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Verpackungsmaschine zum Herstellen
von Packungen;
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2–7 eine
erste Ausführungsform einer Perforationseinheit zum Perforieren
einer Unterfolie und
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8 eine
weitere Ausführungsform einer Perforationseinheit.
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Die
in der 1 schematisch und perspektivisch dargestellte
Verpackungsmaschine 1 zieht aus einer Folienrolle 2 die
so genannte Unterfolie oder auch Muldenfolie 3 ab und formt
daraus mittels der Formstation 4 Mulden 5 aus.
In der hier gezeigten Darstellung ist stromaufwärts vor
der Formstation 4 eine Heizstation 13 zum Vorwärmen
der Unterfolie 3 vor der Verformung durch die Formstation
vorgesehen.
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In
der in Förderrichtung der Unterfolie der Formstation 4 nachfolgenden
Füllstrecke 6 werden die Packungsmulden 5 mit
zu verpackendem Packgut 7 befüllt, weiter stromabwärts
mit einer von einer Folienrolle 9 abgezogenen Deckelfolie 8 verschlossen,
in einem Siegelwerkzeug 10 versiegelt und am Ausgang der
dargestellten Verpackungsmaschine 1 mittels einer Schneideeinheit 11 abgetrennt.
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Erfindungsgemäß ist
eine Perforationseinheit zur Ausbildung von Perforationsöffnungen 14, 15 in
der Unterfolie vorgesehen, um einen besseren Gasaustausch zwischen
der in der Packungsmulde vorherrschenden Atmosphäre und
der Umgebung der betreffenden Packung zur Erhöhung der
Haltbarkeit der darin verpackten Produkte zu ermöglichen.
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Die
Perforationseinheit 12 kann entweder in der Formstation 4 und/oder
auch in der Heizstation 13 angeordnet sein. Der Aufbau
einer ersten möglichen Ausführungsform einer solchen Perforationseinheit
ist beispielhaft in den 2 bis 7 dargestellt
und in der 8 eine davon abgewandelte, zweite
mögliche Ausführungsvariante.
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In
der 2 ist die Formstation 4 in Schnittdarstellung
in geöffneter Position gezeigt. Sie umfasst das über
der Folie 3 beispielhaft gezeigte Oberteil 4.1 mit
dem darin angeordneten Stempelwerkzeug 18 und das unterhalb
der Folie 3 angeordnete Unterteil 4.2, welches
in diesem Fall als Formschale ausgebildet ist. Das Unterteil 4.2 weist
Dornaufnahmen 20 in der Form von Aussparungen für
hier beispielhaft am Stempelwerkzeug 18 angeordnete Perforationsdorne 19 auf.
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Während
der Herstellung der Packungen wird die Folie 3 in Richtung
des Pfeiles 21 durch die Verpackungsmaschine hindurch bewegt,
wobei sie beispielsweise in der in Transportrichtung vor der Formstation 4 angeordneten
Heizstation 13 bei Bedarf vorgewärmt werden kann
und anschließend in diesem Ausführungsbeispiel
in der Formstation 4 zu einer Packungsmulde 5 verformt
und gleichzeitig mit den am Formstempel 18 angeordneten
Perforationsdornen 19 perforiert wird. Zur Verformung und
Perforierung werden Unterteil 4.2 und Formstempel 18 mit daran
angeordneten Perforationsdornen 19 entsprechend der beiden
Pfeile 22, 23 gegeneinander bewegt, bzw. nach
Formgebung und Perforierung zur Freigabe der so geformten Mulde 5 wieder
auseinander in die in der 2 dargestellte
Position.
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In
der 3 ist das Unterteil 4.2 gegen das Oberteil 4.1 der
Formstation 4 gefahren und die Folie 3 klemmend
dargestellt. Der Pfeil 23 symbolisiert die hierfür
vorgesehene Schließbewegung des Unterteils 4.2.
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Die 4 symbolisiert
den Verformvorgang der Unterfolie 3 zur Ausbildung einer
Packungsmulde 5 durch eine Senkbewegung des Stempelwerkzeugs 18 in
Richtung des Pfeiles 22. Die Perforationsdorne 19 sind
hierbei in die Unterfolie 3 bereits durchstoßender
Position unterhalb deren gespannter Ebene dargestellt. Durch weiteres
Absenken des Stempelwerkzeugs 18, entsprechend der Darstellung
der 5, wird die Packungsmulde 5 ausgeformt.
Die Perforationsdorne 19 ragen hierbei in die für
sie vorgesehenen Dornaufnahmen 20 im Unterteil 4.2. Nach
dem Erkalten der Folie wird das Stempelwerkzeug 18 entsprechend
der Pfeilrichtung 22 wieder aus der so geformten Schale 5 zurückgezogen
(vgl. 6). Im Anschluss daran oder gegebenenfalls auch
gleichzeitig wird das Unterteil 4.2 in Pfeilrichtung 23 nach
unten hinweg bewegt, so dass die gerade geformte Packungsmulde 5 frei
liegt und in Transportrichtung der Unterfolie 3 durch die
Verpackungsmaschine 1 hindurch entsprechend der Pfeilrichtung 21 weiterbewegt
werden kann, wie in 7 dargestellt. Die von den Perforationsdornen
erzeugten Perforationsöffnungen 18 sind hier beispielhaft und
schematisch im Boden 16 der Packungsmulde 5 zur
besseren Visualisierung als kleine Kreise dargestellt.
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In
der 1 sind neben Perforationsöffnungen 14 im
Boden 16 der Packungsmulden 5 auch Perforationsöffnungen 15 an
den Packungswänden 17 schematisch für
eine weitere Ausführungsform einer Unterfolienperforation
dargestellt.
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Die
Perforationsdorne können bezüglich ihrer Größe,
insbesondere ihres hinsichtlich der Perforation wirksamen Durchmessers,
ausgehend von einer dünnen, feinen Perforationsnadel, zur
Erzeugung einer Perforationsöffnung für einen
Gasdurchtritt, bis hin zu einem vergleichsweise dickeren Dorn hin
je nach Anwendungsfall variieren, der zur Ausbildung einer Perforationsöffnung
mit größerem Durchmesser vorgesehen ist, durch
welche auch ein Abfluss an Flüssigkeit aus dem Packungsinneren
möglich ist. Vorzugsweise kann hierdurch sich im Packungsinneren
ansammelnder Wasserdampf und/oder kondensiertes Wasser, z. B. zur
Vermeidung von Staunässe, entweichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung können
die Perforationsdorne bzw. Perforationsnadeln relativ beweglich
zum Stempel ausgebildet sein, insbesondere in Verformungsrichtung.
Gleiches gilt alternativ oder zusätzlich für am
Formboden und/oder an einer Formwand oder mehreren Formwänden
ausgebildete Perforationsdorne, wie beispielhaft und schematisch
durch die Richtungen der Pfeile 19.1 in den 7 und 8 dargestellt.
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Eine
von der oben beschriebenen, abweichende Ausführungsform
einer Perforationseinheit 12 ist in der 8 dargestellt.
Hierbei sind in zur bisher beschriebenen Ausführungsform
umgekehrter Weise die Perforationsdorne 19 am Unterteil 4.2 und die
komplementären Dornaufnahmen 20 am Stempelwerkzeug 18 ausgebildet.
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In
einer weiter abgewandelten Ausführungsform kann entsprechend
der beiden hier beschriebenen Ausführungsformen die Perforationseinheit 12 beispielsweise
alternativ oder auch zusätzlich in der zur Erwärmung
der Unterfolie 3 vorgesehenen Heizstation 13 angeordnet
sein.
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Zusätzlich
kann zur weiteren Optimierung des Gasaustausches zwischen Innenraum
der Packungsmulden und deren Umgebung durch eine Perforierung der
Oberfolie 8 entsprechend der in der 1 dargestellten
Positionen 24 eine weitere Verbesserung der Gaszirkulation
im Packungsinneren erzielt werden.
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- 1
- Verpackungsmaschine
- 2
- Folienrolle
- 3
- Unterfolie
- 4
- Formstation
- 5
- Packungsmulde
- 6
- Füllstrecke
- 7
- Packgut
- 8
- Deckelfolie
- 9
- Folienrolle
- 10
- Siegelwerkzeug
- 11
- Schneideinheit
- 12
- Perforationseinheit
- 13
- Heizstation
- 14
- Perforationsöffnung
- 15
- Perforationsöffnung
- 16
- Boden
- 17
- Wand
- 18
- Stempelwerkzeug
- 19
- Perforationsdorn
- 20
- Dornaufnahme
- 21
- Pfeil
- 22
- Pfeil
- 23
- Pfeil
- 24
- Perforationsöffnung
- 4.1
- Oberteil
- 4.2
- Unterteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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