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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffalten, aseptischen Befüllen und aseptischen Verschließen von Packungsmänteln mit: einer Transporteinrichtung umfassend ein Transportband und mit dem Transportband verbundene Zellen zum Transport der Packungsmäntel, einer Einrichtung zum Auffalten und Zuführen der Packungsmäntel zu den Zellen der Transporteinrichtung, einer Einrichtung zum Sterilisieren der Packungsmäntel, einer Einrichtung zum Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel, einer Einrichtung zum Befüllen der Packungsmäntel mit Inhalten, einer Einrichtung zum Falten und Verschließen der Giebelflächen der Packungsmäntel, und mit einer aseptischen Kammer.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Auffalten, aseptischen Befüllen und aseptischen Verschließen von Packungsmänteln umfassend die folgenden Schritte: a) Auffalten und Zuführen der Packungsmäntel zu an einem Transportband befestigten Zellen, b) Sterilisieren der Packungsmäntel, c) Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel, d) Befüllen der Packungsmäntel mit Inhalten, und e) Falten und Verschließen der Giebelflächen der Packungsmäntel.
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Im Sinne der im Folgenden dargestellten und beschriebenen Erfindung wird der Begriff „aseptisch” in Übereinstimmung mit den folgenden Publikationen des VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.) verstanden:
- – „Aseptische Verpackungsmaschinen für die Nahrungsmittelindustrie: Mindestanforderungen und Rahmenbedingungen für einen bestimmungsgemäßen Betrieb" (Nr. 11/2006; Februar 2006), und
- – Merkblatt „Hygienische Abfüllmaschinen der Klasse V nach VDMA: Prüfung von Packmittelentkeimungsvorrichtungen auf deren Wirkungsgrad" (Nr. 6/Juli 2002; überarbeitete Fassung Juli 2008).
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Nach den genannten Publikationen setzt der Begriff „aseptisch” insbesondere eine Keimreduktionsrate der Abfüll- bzw. Verpackungsanlage von wenigstens vier Zehnerpotenzen voraus (wenigstens vier „Log-Stufen”; dies entspricht einer Reduktion um mindestens 99,99%). Die Keimreduktionsrate wird anhand definierter Prüfverfahren mit geeigneten Testkeimen bestimmt. Nicht jede aus dem Stand der Technik bekannte Anlage mit aseptischen oder sterilen Eigenschaften kann daher als „aseptisch” im Sinne dieser Erfindung angesehen werden.
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Verpackungen können auf unterschiedliche Weisen und aus verschiedensten Materialien hergestellt werden. Eine weit verbreitete Möglichkeit der Herstellung besteht darin, aus dem Verpackungsmaterial einen Zuschnitt herzustellen, aus dem durch Falten und weitere Schritte zunächst ein Packungsmantel und schließlich eine Verpackung entsteht. Diese Variante hat unter anderem den Vorteil, dass die Zuschnitte sehr flach sind und somit platzsparend gestapelt werden können. Auf diese Weise können die Zuschnitte bzw. Packungsmäntel an einem anderen Ort hergestellt werden als die Faltung und Befüllung der Packungsmäntel erfolgt. Als Material werden häufig Verbundstoffe eingesetzt, beispielsweise ein Verbund aus mehreren dünnen Lagen aus Papier, Pappe, Kunststoff oder Metall. Derartige Verpackungen finden insbesondere in der Lebensmittelindustrie große Verbreitung.
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Auf dem Gebiet der Verpackungstechnik sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren bekannt, mit denen flach zusammengefaltete Packungsmäntel aufgefaltet, einseitig verschlossen, mit Inhalten befüllt und anschließend vollständig verschlossen werden können.
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Klassische nicht-aseptische Vorrichtungen und Verfahren zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Verbundverpackungen sind beispielsweise aus der
EP 0 112 605 A2 oder der
US 3,060,654 bekannt. Bei diesen Anlagen werden die Packungsmäntel typischerweise von Förderbändern oder anderen Transportmitteln von einer Station zu den weiteren Stationen transportiert. Die aus der
EP 0 112 605 A2 oder der
US 3,060,654 bekannten Anlagen haben jedoch den Nachteil, dass die Packungsmäntel an keiner Stelle vor Keimen geschützt sind. Weder ist aktive Entkeimung bzw. Sterilisation vorgesehen, noch ist es vorgesehen, den durch die Sterilisation erreichten Zustand aufrecht zu erhalten. Mit diesen Vorrichtungen und Verfahren lassen sich daher nur Lebensmittel verpacken, die ohnehin innerhalb von kurzer Zeit konsumiert werden müssen oder bei denen eine durchgehende Kühlung („Kühlkette”) sichergestellt werden muss, beispielsweise Fruchtsäfte. Zum Abfüllen und Verpacken von Lebensmitteln, die selbst sterilisiert worden sind, um längere Zeit haltbar zu sein, eignen sich die aus der
EP 0 112 605 A2 oder der
US 3,060,654 bekannten Vorgehensweisen daher nicht.
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Eine Verbesserung der Haltbarkeit kann durch Anlagen erzielt werden, bei denen vor der Befüllung eine Sterilisation der Packungen erfolgt. Zudem soll der durch die Sterilisation erreichte Zustand aufrecht erhalten werden. Hierzu werden oftmals die Transportmittel, mit denen die Packungen transportiert werden – beispielsweise Förderbänder oder Dornräder – vollständig von einer Kammer umschlossen. Dies hat den Zweck, die Packungen im Anschluss an die Sterilisation vor einer erneuten Verunreinigung zu schützen. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US 4,590,734 , der
US 5,534,222 oder der
US 4,375,145 bekannt. Die Transportmittel vollständig innerhalb einer Kammer anzuordnen hat jedoch den Nachteil, dass derartige Kammern ein sehr großes Volumen aufweisen müssen, das vollständig sterilisiert werden muss oder jedenfalls steril gehalten werden muss. Ein weiterer Nachteil einer vollständigen Einhausung der Transportmittel durch eine Kammer liegt darin, dass die innerhalb der Kammer liegenden Bauteile für Reinigungs-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten schwer zugänglich sind. Zudem hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die Transportmittel nicht auf herkömmliche Weise geschmiert werden können, da übliche Schmiermittel, z. B. Öl oder Fett, regelmäßig nicht die hygienischen Anforderungen erfüllen, die in der Kammer eingehalten werden müssen.
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Das zu sterilisierende Volumen kann verringert werden, indem das Transportmittel nicht entlang seines gesamten Verlaufs von einer Kammer umschlossen wird. Stattdessen können die zu befüllenden Packungen zusammen mit dem Transportmittel in eine aseptische Kammer eingeführt und nach der Befüllung und ggf. weiteren Schritten wieder aus dieser Kammer herausgeführt werden. Es handelt sich bei derartigen Anlagen also eher um einen aseptischen „Tunnel” als um eine aseptische Kammer. Am Eingang und am Ausgang des Tunnels sind Schleusen vorgesehen, die eine Abdichtung des Tunnels – etwa durch einen „Vorhang” aus steriler Luft – sicherstellen sollen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der
WO 2011/002383 A1 bekannt. Problematisch bleibt jedoch die Tatsache, dass auch die Transportmittel – jedenfalls in einem Teilbereich der Anlage - durch den aseptischen Tunnel geführt werden und auf diese Weise Verunreinigungen, z. B. in Form von Schmiermittel oder Staub, in den Tunnel hineintragen könnten.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher dargestellte Vorrichtung ebenso wie das eingangs genannte und zuvor näher dargestellte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass trotz eines möglichst ökonomischen Einsatzes von Sterilisationsmittel eine verbesserte Hygiene bei der Befüllung von Verbundverpackungen erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 dadurch erreicht, dass die Zellen wenigstens in einem Teilbereich der Vorrichtung innerhalb der aseptischen Kammer angeordnet sind, während das Transportband außerhalb der aseptischen Kammer angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, nur das unmittelbare Umfeld der zu sterilisierenden Packungsmäntel von der aseptischen Kammer zu umschließen. Insbesondere sollen nur die Zellen, welche die Packungsmäntel tragen und führen, innerhalb der aseptischen Kammer angeordnet sein, während das Transportband, mit dem die Zellen verbunden sind, außerhalb der aseptischen Kammer angeordnet ist. Unter Zellen werden jegliche Elemente verstanden, die dazu geeignet sind, Packungsmäntel zu tragen, beispielsweise Klemmelemente, Rahmen, Behälter oder dergleichen. Unter einem Transportband wird jedes Mittel verstanden, das geeignet ist, die Zellen zu bewegen, beispielsweise Riemen, Ketten oder dergleichen. Die erfindungsgemäße Lösung ist zwar konstruktiv etwas aufwändiger, hat jedoch den erheblichen Vorteil, dass das Transportband keine Verunreinigungen in die aseptische Kammer hineintragen kann. Zudem kann das Volumen der aseptischen Kammer kleiner ausfallen, wenn das Transportband außerhalb der aseptischen Kammer verläuft. Die Auslagerung des Transportbands und das geringe Kammervolumen ermöglichen trotz eines sparsameren Einsatzes von Sterilisationsmittel (z. B. Wasserstoffperoxid) einen sehr hohen Reinheitsgrad innerhalb der aseptischen Kammer. Hieraus ergibt sich eine besondere Eignung zur Abfüllung von sehr empfindlichen Inhalten wie Lebensmitteln, Unter einer aseptischen Kammer wird ein Raum verstanden, der dazu geeignet ist, ein bestimmtes Volumen, insbesondere aseptische Luft, gegenüber einer äußeren Umgebung, insbesondere nicht-aseptischer Luft, abzuschirmen. Sterile, also weitgehend keimfreie Bedingungen können beispielsweise durch die in der
WO 2010/142278 A1 beschriebene Vorrichtung sowie durch das dort beschriebene Verfahren erzeugt werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aseptische Kammer eine Wand mit einem in Transportrichtung verlaufenden Schlitz aufweist. Diese Ausgestaltung stellt eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit dar, die Zellen innerhalb der aseptischen Kammer verlaufen zu lassen obgleich das Transportband außerhalb der Kammer verläuft. Denn die Zellen können beispielsweise durch einen schmalen Haltearm geführt werden, der sich von dem Transportband ausgehend durch den Schlitz in das innere der aseptischen Kammer hinein erstreckt und dort mit den Zellen verbunden ist. Vorzugsweise ist der Schlitz mit einer Dichtung abgedichtet.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zellen wenigstens im Bereich der Einrichtung zum Sterilisieren der Packungsmäntel, der Einrichtung zum Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel, der Einrichtung zum Befüllen der Packungsmäntel mit Inhalten, und der Einrichtung zum Falten und Verschließen der Giebelflächen der Packungsmäntel innerhalb der aseptischen Kammer angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Zellen während der genannten Schritte und zwischen den genannten Schritten durchgehend innerhalb derselben aseptischen Kammer angeordnet. Indem die Zellen nur bei den hygienisch besonders kritischen Schritten Sterilisation, Bodenfaltung/-versiegelung, Befüllung und Giebelfaltung/-versiegelung innerhalb der aseptischen Kammer angeordnet sind, kann das steril zu haltende Volumen weiter verringert werden. Die Zellen werden also vor oder während der Sterilisation in die aseptische Kammer eingeführt und während oder nach der Giebelfaltung/-versiegelung wieder aus der aseptischen Kammer herausgeführt. Bei dieser Ausgestaltung kann auch von einem aseptischen „Tunnel” gesprochen werden. Das Transportband verläuft ständig außerhalb der aseptischen Kammer.
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Vorzugsweise werden der Eingang und der Ausgang der aseptischen Kammer abgedichtet. Dies kann beispielsweise durch einen „Vorhang” aus steriler Luft erfolgen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zum Entnehmen der befüllten und verschlossenen Packungsmäntel aus den Zellen der Transporteinrichtung aufweist. Die befüllten und verschlossenen Packungsmäntel müssen aus den Zellen der Transporteinrichtung entnommen werden, damit die Zellen wieder neue, noch nicht befüllte Packungsmäntel aufnehmen können. Dies kann beispielsweise durch Greifarme erfolgen, die die Packungsmäntel an den Nähten greifen, die sich bei der Versiegelung der Giebelflächen und der Bodenflächen bilden („Flossennähte”). Vorzugsweise folgen die Greifarme hierzu kurzzeitig der Richtung und der Geschwindigkeit des Transportbandes.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Transportband und die Zellen in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass die Packungsmäntel in einer horizontalen Ebene geführt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Packungsmäntel und ggf. ihr Inhalt keinen vertikalen Beschleunigungen ausgesetzt sind. Zudem hat die Anordnung in einer horizontalen Ebene den Vorteil, dass alle Bereiche der Anlage gleich gut zugänglich sind um beispielsweise Reinigungs-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten auszuführen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Einrichtungen zum Vorfalten der Bodenflächen und der Giebelflächen der Packungsmäntel aufweist. Dabei werden diejenigen Faltlinien vorgebrochen, welche sich zwischen benachbarten Bodenflächen und benachbarten Giebelflächen respektive zwischen Bodenflächen und benachbarten Seitenflächen und zwischen Giebelflächen und benachbarten Seitenflächen befinden. Dieses Vorbrechen hat den Zweck, die Faltlinien flexibler zu machen, so dass die abschliessende Faltung schneller, einfacher und präziser erfolgen kann.
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Die Zuverlässigkeit der Vorrichtung kann erhöht werden, indem gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Vorrichtung wenigstens eine Einrichtung zum Ausschleusen von defekten Packungsmänteln aus den Zellen und – sofern die Einrichtung im Bereich der aseptischen Kammer angeordnet ist – aus der aseptischen Kammer aufweist. Defekte Packungsmäntel können einen Stillstand der Vorrichtung verursachen. Beispielsweise könnte ein nicht ordnungsgemäß gefalteter Packungsmantel aus den Zellen herausfallen. Zudem könnte eine schlechte Faltung dazu führen, dass keine ausreichend dichte Versiegelung des Bodens oder des Giebels gelingt. Sowohl ein aus der Zelle heraus gefallener Packungsmantel als auch ein undichter Packungsmantel könnte dazu führen, dass der Inhalt bei der Befüllung nicht in dem Packungsmantel verbleibt, sondern die Vorrichtung verunreinigt, was eine oftmals mehrstündige Reinigung und Desinfektion der Vorrichtung erforderlich macht. Dies kann durch Einrichtungen vermieden werden, an denen defekte Packungsmäntel ausgesondert bzw. ausgeschleust werden. Hierzu sind vorzugsweise Sensoren, insbesondere optische Sensoren vorgesehen, die den Zustand der Packungsmäntel ermitteln. Da es mit einem hohen Aufwand verbunden wäre, die defekten Packungsmäntel durch ordnungsgemäße Packungsmäntel zu ersetzen, wird stattdessen vorgeschlagen, die Befüllung und die weiteren Bearbeitungsschritte im Bereich derjenigen Zelle, die den defekten Packungsmantel oder gar keinen Packungsmantel trägt, auszusetzen oder jedenfalls anzuhalten.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Endfertigung der Packungsmäntel, insbesondere zum Anlegen der Ohren der Packungsmäntel aufweist. Die Endfertigung bringt die bereits befüllten und verschlossenen Packungsmäntel in ihre verkaufsfertige Form. Insbesondere werden bei der Endfertigung abstehende Bereiche aus Verpackungsmaterial („Ohren”) angelegt. Eine Fixierung der Ohren kann beispielsweise durch eine Behandlung mit Heißluft oder Klebstoff erfolgen. Vorzugsweise wurden die Packungsmäntel im Bereich der Endfertigung bereits aus den Zellen entnommen.
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Eine weitere Steigerung der Hygiene kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung erreicht werden, indem die Vorrichtung eine Einrichtung zur Konditionierung der Zellen, insbesondere zum Reinigen, Desinfizieren und/oder Trocken der Zellen aufweist. Vorzugsweise ist die Konditioniereinrichtung zwischen der Einrichtung zum Entnehmen der Packungsmäntel und der Einrichtung zum Zuführen der Packungsmäntel angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Zellen in diesem Bereich keine Packungsmäntel tragen, so dass die Reinigung, Desinfektion und Trocknung der Zellen besonders gründlich erfolgen kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum Befüllen der Packungsmäntel mit Inhalten ein Rundläufer ist. Beider Befüllung liegt der Vorteil eines Rundläufers vor allem in einer kompakteren Bauweise der Vorrichtung, da auch derjenige Bereich, in dem das Transportband umgelenkt wird, zur Befüllung der Packungsmäntel ausgenutzt wird. Vorzugsweise weist der Rundläufer mitrotierende Füllausläufe auf.
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Bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 11 wird die zuvor beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zellen wenigstens in einem Teilbereich des Verfahrens durch eine aseptische Kammer geführt werden, während das Transportband außerhalb der aseptischen Kammer geführt wird.
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Wie bereits zuvor für die Vorrichtung ausgeführt wurde, liegt ein Vorteil einer Auslagerung des Transportbands aus der aseptischen Kammer in einer kompakteren Form der aseptischen Kammer sowie in einer verbesserten Hygiene.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Zellen wenigstens während der Schritte b), c), d) und e) durch die aseptische Kammer geführt werden. Eine Beschränkung der Führung der Zellen in der aseptischen Kammer auf die hygienisch besonders kritischen Schritte Sterilisation, Bodenfaltung/-versiegelung, Befüllung und Giebelfaltung/-versiegelung ermöglicht eine Verringerung des steril zu haltenden Volumens. Die Zellen werden hierzu vor oder während der Sterilisation in die aseptische Kammer eingeführt und während oder nach der Giebelfaltung/-versiegelung wieder aus der aseptischen Kammer herausgeführt.
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Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass nach Schritt a) und vor Schritt b) der folgende Schritt ausgeführt wird: aa) Vorfalten der Bodenflächen und/oder der Giebelflächen der Packungsmäntel. Dabei werden diejenigen Faltlinien vorgebrochen, welche sich zwischen benachbarten Bodenflächen und benachbarten Giebelflächen respektive zwischen Bodenflächen und benachbarten Seitenflächen und zwischen Giebelflächen und benachbarten Seitenflächen befinden. Dieses Vorbrechen hat den Zweck, die Faltlinien flexibler zu machen, so dass die abschliessende Faltung schneller, einfacher und präziser erfolgen kann. Es kann vorgesehen sein, dass sowohl die Bodenflächen als auch die Giebelflächen vor Schritt b) (Sterilisieren) vorgefaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass bei der Vorfaltung entstehender Staub das Ergebnis der Sterilisation nicht beeinträchtigt. Ausreichend ist jedoch auch, dass die Bodenflächen vor Schritt c) vorgefaltet werden und dass die Giebelflächen vor Schritt e) vorgefaltet werden.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt a), insbesondere nach Schritt aa) und vor Schritt b) der folgende Schritt ausgeführt wird: ab) Ausschleusen von defekten Packungsmänteln aus den Zellen der Transporteinrichtung. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass nach Schritt c) und vor Schritt d) der folgende Schritt ausgeführt wird: ca) Ausschleusen von defekten Packungsmänteln aus den Zellen der Transporteinrichtung und aus der aseptischen Kammer. Eine Ausschleusung defekter Packungsmäntel hat vor allem den bereits zuvor beschriebenen Vorteil, dass die Vorrichtung zuverlässiger und möglichst ohne Unterbrechungen arbeitet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Packungsmäntel während Schritt d) entlang einer Kreisbahn geführt werden. Die Führung der Packungsmäntel entlang der Kreisbahn hat den Vorteil einer kompakten Bauweise der Vorrichtung. Um die durch die Rotation der Befülleinrichtung entstehenden Fliehkräfte auszugleichen, kann vorgesehen sein, dass die Packungsmäntel im Bereich der Befülleinrichtung schräg geführt werden.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass nach Schritt e) der folgende Schritt ausgeführt wird: f) Entnehmen der befüllten und verschlossenen Packungsmäntel aus den Zellen der Transporteinrichtung. Die Entnahme der Packungsmäntel ist bei einer Vorrichtung mit endlos umlaufendem Transportband erforderlich, um die Zellen erneut mit Packungsmänteln beladen zu können.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass nach Schritt f) der folgende Schritt ausgeführt wird: g) Endfertigung der Packungsmäntel, insbesondere Anlegen der Ohren der Packungsmäntel. Durch die Endfertigung werden die Packungsmäntel in einen verkaufsfertigen Zustand gebracht.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Schritt f) der folgende Schritt ausgeführt wird: h) Konditionierung der Zellen der Transporteinrichtung, insbesondere Reinigen, Desinfizieren und/oder Trocken der Zellen der Transporteinrichtung. Durch die Konditionierung der Zellen kann die Hygiene des Verfahrens weiter verbessert werden. Vorzugsweise können die Schritte g) (Endfertigung) und h) (Konditionierung) gleichzeitig erfolgen, da sich die Packungsmäntel bei der Endfertigung bereits nicht mehr in den Zellen befinden, die konditioniert werden sollen.
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Ein besonders gleichmäßiger und somit verschleißarmer Betrieb kann erreicht werden, indem nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens das Transportband und die Zellen eine konstante Geschwindigkeit aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeit des Transportbands verändert wird, wobei die Geschwindigkeit stets größer Null ist. Beispielsweise kann eine zyklische Variation der Geschwindigkeit, insbesondere eine Schwankung um einen Mittelwert, vorgesehen sein. Das Transportband soll also zu keiner Zeit angehalten werden, wie dies bei einem intermittierenden Betrieb der Fall wäre. Eine zyklische Variation der Geschwindigkeit des Transportbands ermöglicht eine Optimierung bestimmter Verfahrensschritte, beispielsweise des Einführens der Packungsmäntel in die Zellen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Transportband und die Zellen in einer horizontalen Ebene geführt werden. Wie bereits zuvor im Hinblick auf die Vorrichtung beschrieben wurde, liegt ein Vorteil der Anordnung in einer horizontalen Ebene in der Vermeidung von Vertikalbeschleunigungen sowie in einer guten Zugänglichkeit der Packungsmäntel sowie in einem einfacheren Aufbau der Vorrichtung.
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Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass innerhalb der aseptischen Kammer eine kontinuierliche Zufuhr von steriler Luft erfolgt. Die aseptische Kammer kann im Betrieb trotz Dichtungen und Schleusen nicht absolut luftdicht verschlossen werden. Um zu vermeiden, dass nicht-sterile Luft aus der Umgebung in die aseptische Kammer eindringt, wird eine kontinuierliche Zuführung von steriler Luft in die aseptische Kammer vorgeschlagen. Dies hat zur Folge, dass sterile Luft in geringen Mengen aus der nicht vollständig dichten aseptischen Kammer entweicht. Auf diese Weise wird das Einströmen von nicht-steriler Luft in die aseptische Kammer verhindert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1A einen aus dem Stand der Technik bekannten Zuschnitt zum Falten eines Packungsmantels,
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1B einen aus dem Stand der Technik bekannten Packungsmantel, der aus dem in 1A gezeigten Zuschnitt gebildet ist, im flach gefalteten Zustand,
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1C den Packungsmantel aus 1B im aufgefalteten Zustand,
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1D den Packungsmantel aus 1C im befüllten und verschlossenen Zustand,
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1E den Packungsmantel aus 1C im befüllten, verschlossenen und verkaufsfertigen Zustand,
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln in einer Draufsicht,
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3 einen Teil der in 2 dargestellten Vorrichtung im Querschnitt entlang der in 2 eingezeichneten Schnittebene III-III, und
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4 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln in einer schematischen Darstellung.
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In 1A ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Zuschnitt 1 dargestellt, aus dem ein Packungsmantel gebildet werden kann. Der Zuschnitt 1 kann mehrere Lagen unterschiedlicher Materialien umfassen, beispielsweise Papier, Pappe, Kunststoff oder Metall, insbesondere Aluminium. Der Zuschnitt 1 weist mehrere Faltlinien 2 auf, die das Falten des Zuschnitts 1 erleichtern sollen und den Zuschnitt 1 in mehrere Flächen aufteilen. Der Zuschnitt 1 kann in eine erste Seitenfläche 3, eine zweite Seitenfläche 4, eine vordere Fläche 5, eine hintere Fläche 6, eine Siegelfläche 7, Bodenflächen 8 und Giebelflächen 9 unterteilt werden. Aus dem Zuschnitt 1 kann ein Packungsmantel gebildet werden, indem der Zuschnitt 1 derart gefaltet wird, dass die Siegelfläche 7 mit der vorderen Fläche 5 verbunden, insbesondere verschweißt werden kann.
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1B zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Packungsmantel 10 im flach gefalteten Zustand. Die bereits im Zusammenhang mit 1A beschriebenen Bereiche des Packungsmantels sind in 1B mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der Packungsmantel 10 ist aus dem in 1A gezeigten Zuschnitt 1 gebildet. Hierzu wurde der Zuschnitt 1 derart gefaltet, dass die Siegelfläche 7 und die vordere Fläche 5 überlappend angeordnet sind, so dass die beiden Flächen miteinander flächig verschweißt werden können. Als Ergebnis entsteht eine Längsnaht 11. In 1B ist der Packungsmantel 10 in einem flach zusammengefalteten Zustand dargestellt. In diesem Zustand liegt eine Seitenfläche 4 (in 1B verdeckt) unter der vorderen Fläche 5 während die andere Seitenfläche 3 auf der hinteren Fläche 6 (in 1B verdeckt) liegt. In dem flach zusammengefalteten Zustand können mehrere Packungsmäntel 10 besonders platzsparend gestapelt werden. Daher werden die Packungsmäntel 10 häufig an dem Ort der Herstellung gestapelt und stapelweise zu dem Ort der Befüllung transportiert. Erst dort werden die Packungsmäntel abgestapelt und aufgefaltet, um mit Inhalten, beispielsweise mit Lebensmitteln, befüllt werden zu können.
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In 1C ist der Packungsmantel 10 aus 1B im aufgefalteten Zustand dargestellt. Auch hier sind die bereits im Zusammenhang mit 1A oder 1B beschriebenen Bereiche des Packungsmantels mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Unter dem aufgefalteten Zustand wird eine Konfiguration verstanden, bei der sich zwischen den beiden jeweils benachbarten Flächen 3, 4, 5, 6 ein Winkel von etwa 90° ausbildet, so dass der Packungsmantel 10 – je nach der Form dieser Flächen – einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist. Dem entsprechend sind die gegenüberliegenen Seitenflächen 3, 4 parallel zueinander angeordnet. Das Gleiche gilt für die vordere Fläche 5 und die hintere Fläche 6.
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Die 1D und 1E zeigen den Packungsmantel 10 aus 1C im befüllten und verschlossenen Zustand. Im Bereich der Bodenflächen 8 und im Bereich der Giebelflächen 9 entsteht nach dem Verschließen eine Flossennaht 12. Zudem bilden sich in den Randbereichen der Bodenflächen 8 und der Giebelflächen 9 abstehende Bereiche aus überschüssigem Material, die auch als „Ohren” 13 bezeichnet werden. In 1D stehen die Flossennähte 12 und die Ohren 13 ab. In 1E wurden sowohl die Flossennähte 12 als auch die Ohren 13, etwa durch Klebverfahren, angelegt. Die durch die Giebelflächen 9 entstehenden –, also oberen – Ohren 13 sind an die Seitenflächen 3, 4 angelegt, während die durch die Bodenflächen 8 entstehenden – also unteren – Ohren 13 an die Unterseite des Packungsmantels 10 angelegt sind. (Anmerkung: 1E wird noch entsprechend angepasst!) In 1E wird der Packungsmantel 10 daher in einem verkaufsfertigen Zustand gezeigt.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 14 zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln 10 in einer Draufsicht. Die Vorrichtung 14 umfasst zunächst eine Transporteinrichtung, bei der es sich in dem in 2 dargestellten und insoweit bevorzugten. Ausführungsbeispiel um ein umlaufendes, endloses Transportband 15 mit daran befestigten Zellen 16 zur Aufnahme und zum Transport der Packungsmäntel 10 handelt. Das Transportband 15 und die Zellen 16 sind vorzugsweise in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die Vorrichtung 14 umfasst zudem eine Einrichtung 17 zum Auffalten und Zuführen der Packungsmäntel 10 zu der Transporteinrichtung. Diese Einrichtung 17 umfasst eine Vereinzelungseinrichtung 18 zum Vereinzeln und Bereitstellen der flachen Packungsmäntel 10 und eine Übergabeeinheit 19. Bei der Vereinzelungseinrichtung 18 kann es sich beispielsweise um ein Magazin handeln, aus dem die flachen Packungsmäntel 10 einzeln herausgeschoben werden. Die Übergabeeinheit 19 kann beispielsweise als rotierende Trommel mit Saugelementen zum Ansaugen der Packungsmäntel 10 ausgeführt sein. Die Einrichtung 17 wird auch als „Infeed” bezeichnet.
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Nach der in
2 nicht dargestellten Vorfaltung ist eine erste Einrichtung
20 zum Ausschleusen von defekten Packungsmänteln
10 aus den Zellen
16 der Transporteinrichtung vorgesehen. Zur Detektion von beschädigten Packungsmänteln
10 kann die Einrichtung
20 einen Sensor aufweisen. Weiterhin weist die Vorrichtung
14 eine Einrichtung
21 zum Sterilisieren der Packungsmäntel
10 auf. Hierbei kann es sich um die aus der
WO 2010/142278 A1 bekannte Einrichtung handeln. Anschließend daran ist eine Einrichtung
22 zum Falten und Verschließen der Bodenflächen
8 der Packungsmäntel
10 als Teil der Vorrichtung
14 vorgesehen, auf die eine zweite Einrichtung
20 zum Ausschleusen von defekten Packungsmänteln
10 folgt. Das Verschließen der Bodenflächen
8 kann durch eine Aktivierung des Verpackungsmaterials mit Heißluft oder durch geeignete Schweiß- oder Klebverfahren erfolgen. Die Einrichtungen
20,
21,
22 sind in einem Bereich angeordnet, in dem die Zellen
16 der Transporteinrichtung entlang einer Geraden geführt werden.
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Weiterhin umfasst die in 2 gezeigte Vorrichtung 14 eine Einrichtung 23 zum Befüllen der Packungsmäntel 10 mit Inhalten. Diese Einrichtung 23 ist als Rundläufer ausgeführt, so dass die Packungsmäntel 10 auch im Bereich dieser Einrichtung 23 entlang einer Kreisbahn geführt werden. Nach der Befüllung werden die Packungsmäntel 10 in eine Einrichtung 24 zum Falten und Verschließen der Giebelflächen 9 der Packungsmäntel 10 geführt. Das Verschließen der Giebelflächen 9 kann ebenfalls durch eine Aktivierung des Verpackungsmaterials mit Heißluft oder durch geeignete Schweiß- oder Klebverfahren erfolgen. Die Vorrichtung 14 umfasst zudem eine Einrichtung 25 zum Entnehmen der nunmehr befüllten und verschlossenen Packungsmäntel 10 aus den Zellen 16 der Transporteinrichtung. Diese Einrichtung 25 kann beispielsweise Greifarme und ein Förderband aufweisen, um die aus der Transporteinrichtung entnommenen Packungsmäntel 10 von der Vorrichtung 14 wegzuführen, Die Einrichtung 25 wird auch als „Outfeed” bezeichnet. Weiterhin ist eine Einrichtung 26 zur Endfertigung der Packungsmäntel 10 vorgesehen, worunter beispielsweise das Anlegen und Ankleben der abstehenden „Ohren” 13 der Packungsmäntel 10 verstanden wird, Schließlich ist eine Einrichtung 27 zur Konditionierung der Zellen 16 vorgesehen. Diese Einrichtung 27 ist zwischen dem „Outfeed” 25 und dem „Infeed” 17 angeordnet und befindet sich daher in einem Bereich, in dem die Zellen 16 keine Packungsmäntel 10 tragen. Auf diese Weise können die Zellen 16 von der Einrichtung 27 besonders gut konditioniert werden, worunter beispielsweise eine Reinigung, Desinfizierung oder Trocknung der Zellen 16 verstanden wird.
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Die in 2 gezeigte Vorrichtung 14 zeichnet sich durch eine speziell ausgebildete aseptische Kammer 28 aus. Die Zellen 16 der Transporteinrichtung sind wenigstens im Bereich der Einrichtungen 21, 22, 23 und 24 innerhalb der aseptischen Kammer 28 angeordnet. Auf diese Weise kann der in der Einrichtung 21 durch die Sterilisation erreichte Grad an Keimfreiheit in den folgenden Einrichtungen 22, 23 und 24 weitgehend erhalten bleiben. Das Transportband 15 verläuft hingegen stets außerhalb der aseptischen Kammer 28.
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3 zeigt einen Teil der in 2 dargestellten Vorrichtung 14 im Querschnitt entlang der in 2 eingezeichneten Schnittebene III-III. Es handelt sich bei der gewählten Ansicht um einen Querschnitt durch die aseptische Kammer 28. Die aseptische Kammer 28 weist eine Wand 29 auf, die die Zellen 16 der Transporteinrichtung umschließt. Die Zellen 16 weisen eine Rückwand 30, Seitenwände 31 und – in 3 nicht dargestellte – Federelemente auf. Die Federelemente sind aus einem elastischen Material, beispielsweise Federstahl oder einem flexiblen Kunststoff hergestellt und dienen dazu, die Packungsmäntel 10 in den Zellen 16 festzuhalten bzw. festzuklemmen. Die Größe der Zelle 16 ist derart auf die Größe des Packungsmantels 10 abgestimmt, dass sowohl die Bodenflächen 8 als auch die Giebelflächen 9 der Packungsmäntel 10 nach unten bzw. nach oben aus der Zelle 16 herausragen. Dies erleichtert die Zugänglichkeit der Boden- und Giebelflächen 8, 9, so dass diese leicht gefaltet und versiegelt werden können während sie von den Zellen 16 gehalten werden.
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Die Rückwand 30 der in 3 dargestellten Zelle 16 ist über einen Haltearm 32 und eine Befestigungsplatte 33 mit dem Transportband 15 verbunden. Der Haltearm 32 wird durch einen Schlitz 34 aus der aseptischen Kammer 28 herausgeführt, wobei dieser Schlitz 34 durch eine Dichtung 35 abgedichtet ist. Mit anderen Worten ist daher die Zelle 16 innerhalb der aseptischen Kammer 28 angeordnet und von der Wand 29 umschlossen, während das Transportband 15 außerhalb der aseptischen Kammer 28 angeordnet ist.
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In 4 ist schließlich der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln 10 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Die bereits im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Stationen der Vorrichtung 14 sind in 4 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
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Zunächst erfolgt eine Einschleusung der Packungsmäntel 10 in die Zellen 16 der Transporteinrichtung. Dies erfolgt durch die Einrichtung 17. In der Einrichtung 20 werden sodann die defekten Packungsmäntel 10 aus der Transporteinrichtung ausgeschleust während die ordnungsgemäßen bzw. unbeschädigten Packungsmäntel 10 in die Sterilisiereinrichtung 21 sowie in die aseptische Kammer 28 eintreten. Im Anschluss an die Sterilisation erfolgt in der Einrichtung 22 die Faltung und Versiegelung der Bodenflächen 8. Danach erfolgt erneut eine Ausschleusung der defekten Packungsmäntel 10, wobei die Packungsmäntel diesmal nicht nur aus der Transporteinrichtung sondern auch aus der aseptischen Kammer 28 ausgeschleust werden müssen. In der Einrichtung 23 werden die Packungsmäntel 10 sodann mit Inhalten befüllt, bevor die Giebelflächen 9 in der Einrichtung 24 zusammengefaltet und versiegelt werden. Im Anschluss hieran werden die befüllten und verschlossenen Packungsmäntel 10 durch die Einrichtung 25 sowohl aus der Transporteinrichtung als auch aus der aseptischen Kammer 28 ausgeschleust. Es folgt eine Endfertigung der Packungsmäntel 10 in der Einrichtung 26. Bevor die Zellen 16 die nächsten Packungsmäntel 10 aufnehmen, erfolgt eine Konditionierung, also beispielsweise eine Reinigung der Zellen 16 in der Einrichtung 27. Die Endfertigung der Packungsmäntel 10 in der Einrichtung 26 und die Konditionierung der Zellen 16 in der Einrichtung 27 können gleichzeitig erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zuschnitt
- 2
- Faltlinie
- 3, 4
- Seitenflächen
- 5
- vordere Fläche
- 6
- hintere Fläche
- 7
- Siegelfläche
- 8
- Bodenfläche
- 9
- Giebelfläche
- 10
- Packungsmantel
- 11
- Längsnaht
- 12
- Flossennaht
- 13
- Ohren
- 14
- Vorrichtung zum Auffalten, Befüllen und Verschließen von Packungsmänteln
- 15
- Transportband
- 16
- Zellen
- 17
- Einrichtung zum Auffalten und Zuführen von Packungsmänteln
- 18
- Vereinzelungseinrichtung
- 19
- Übergabeeinheit
- 20
- Einrichtung zum Ausschleusen von defekten Packungsmänteln
- 21
- Einrichtung zum Sterilisieren von Packungsmänteln
- 22
- Einrichtung zum Falten und Verschließen der Bodenflächen der Packungsmäntel
- 23
- Einrichtung zum Befüllen von Packungsmänteln
- 24
- Einrichtung zum Falten und Verschließen der Giebelflächen der Packungsmäntel
- 25
- Einrichtung zum Entnehmen von Packungsmänteln aus der Transporteinrichtung
- 26
- Einrichtung zur Endfertigung von Packungsmänteln
- 27
- Einrichtung zur Konditionierung der Zellen der Transporteinrichtung
- 28
- Aseptische Kammer
- 29
- Wand der aseptischen Kammer
- 30
- Rückwand der Zelle
- 31
- Seitenwand der Zelle
- 32
- Haltearm
- 33
- Befestigungsplatte
- 34
- Schlitz
- 35
- Dichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0112605 A2 [0007, 0007, 0007]
- US 3060654 [0007, 0007, 0007]
- US 4590734 [0008]
- US 5534222 [0008]
- US 4375145 [0008]
- WO 2011/002383 A1 [0009]
- WO 2010/142278 A1 [0012, 0049]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Aseptische Verpackungsmaschinen für die Nahrungsmittelindustrie: Mindestanforderungen und Rahmenbedingungen für einen bestimmungsgemäßen Betrieb” (Nr. 11/2006; Februar 2006) [0003]
- Merkblatt „Hygienische Abfüllmaschinen der Klasse V nach VDMA: Prüfung von Packmittelentkeimungsvorrichtungen auf deren Wirkungsgrad” (Nr. 6/Juli 2002; überarbeitete Fassung Juli 2008) [0003]
