DE102016123142A1

DE102016123142A1 - Verfahren und Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen über einen länglichen Düsenschlitz

Info

Publication number: DE102016123142A1
Application number: DE102016123142.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Weiler; Thomas Patzer
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Combibloc Services AG
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-05-30
Also published as: US20190300218A1; CN110023194A; EP3548387A1; WO2018099650A1; JP2019536706A

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine (1). Damit die Packungen einfach, schnell und bei geringem Platzbedarf hinreichend und zuverlässig mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel beaufschlagt werden können, ist vorgesehen, dass Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel von oben über wenigstens eine Düse (24,30,36,38,42) in die unter der Düse (24,30,36,38,42) vorbeitransportierten einseitig offenen Packungen (2) eingeleitet wird und dass die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel aus wenigstens einem sich quer zur Transportrichtung (T) erstreckenden länglichen Düsenschlitz (39,43) in Richtung der Packungen (2) geleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, vorzugsweise nach dem genannten Verfahren, wobei wenigstens eine Düse zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel von oben in die einseitig offenen Packungen vorgesehen ist und wobei eine Transporteinrichtung zum Transportieren der einseitig offenen Packungen durch die Fülleinrichtung und unter der wenigstens einen Düse hinweg vorgesehen ist.
Es sind bereits unterschiedliche Füllmaschinen zum Füllen von einseitig offenen Packungen mit Produkten, insbesondere in Form von Lebensmitteln, bekannt. Dabei werden die Packungen vorzugsweise mit fließfähigen Lebensmitteln gefüllt. Als Packungen werden insbesondere Packungen verwendet, die an einer Oberseite offen sind, um eine Öffnung zum Füllen der Packungen bereitzustellen. Die Packungen können beispielsweise Kartonverbundpackungen sein, die aus einem Packstoff in Form eines Laminats umfassend eine Kartonschicht und äußeren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoffschichten, etwa aus Polyethylen (PE), gebildet sind. Der Karton verleiht den Packungen eine ausreichende Stabilität, damit die Packungen einfach gehandhabt und beispielsweise gestapelt werden können. Die Kunststoffschichten schützen den Karton vor Feuchtigkeit und erlauben ein Siegeln des Packstoffs zur Bildung einer dichten Packung. Zusätzlich können noch weitere Schichten, wie etwa eine Aluminiumschicht, vorgesehen sein, die eine Diffusion von Sauerstoff und anderen Gasen durch die Packung verhindert.
Das Füllen der Packungen mit Lebensmitteln erfolgt typischerweise unter sterilen Bedingungen. Dabei ist nicht nur das abzufüllende Lebensmittel, sondern auch die Packung zu sterilisieren. Dazu werden die Lebensmittel meist für eine bestimmte Zeitspanne erhitzt. Die Packungen werden zunächst meist mit steriler Heißluft ausgeblasen. In die so aufgeheizten Packungen wird dann ein Sterilisierungsmittel eingeleitet, das typischerweise Wasserstoffperoxid ist oder aufweist. Da die Packung vorgeheizt ist, werden hohe Reaktionsgeschwindigkeiten bei der Sterilisierung erreicht und vermieden, dass sich zu viel Kondensat in der Packung bildet. Feuchtigkeit und restliches Wasserstoffperoxid wird anschließend durch Trocknen der Packung mit, vorzugsweise heißer und steriler, Trocknungsluft aus der Packung entfernt. Sodann erfolgt das Füllen der sterilen Packung.
Die Einrichtungen zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel umfassen Düsen zum gezielten Beaufschlagen der einseitig offenen Packungen mit dem entsprechenden Medium. Während des Beaufschlagens der Packungen mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel können die Packungen unter den entsprechenden Düsen vorbeitransportiert werden, die typischerweise runde Düsenauslässe aufweisen. Der Transport der Packungen kann dabei kontinuierlich, bedarfsweise mit konstanter Geschwindigkeit, erfolgen. Bedarfsweise können die Düsen mit den Packungen bewegt werden, etwa dergestalt, dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen den Packungen und den Düsen herrscht. Einfacher und kostengünstiger ist es jedoch regelmäßig, wenn die Düsen ortsfest vorgesehen sind. In jedem Fall muss sichergestellt werden, dass die Packungen ausreichend mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel beaufschlagt werden, um hinreichend vorgewärmt, getrocknet und/oder sterilisiert zu werden. Dazu muss einerseits genügend Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel aus der Düse auf bzw. in die Packungen geleitet werden und die Packung lang genug unter der Düse verweilen. Gleichzeitig besteht aber bei Füllmaschinen das Bestreben, möglichst viele Packungen in möglichst kurzer Zeit mit einer Füllmaschine zu füllen, die einen möglichst geringen Platzbedarf aufweist.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Füllmaschine jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Packungen einfach, schnell und bei geringem Platzbedarf hinreichend und zuverlässig mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel beaufschlagt werden können.
Diese Aufgabe ist gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine gelöst,

- bei dem Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel von oben über wenigstens eine Düse in die unter der Düse vorbeitransportierten einseitig offenen Packungen eingeleitet wird,
- bei dem die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel aus wenigstens einem sich quer zur Transportrichtung erstreckenden länglichen Düsenschlitz in Richtung der Packungen geleitet wird.

Die genannte Aufgabe ist zudem bei einer Füllmaschine mit dem Oberbegriff des Anspruchs 8 dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Düse wenigstens einen sich quer zur Transportrichtung erstreckenden länglichen Düsenschlitz zum Leiten der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels in Richtung der einseitig offenen Packungen aufweist.
Die Erfindung hat erkannt, dass das Bearbeiten der einseitig offenen Packungen mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisierungsmittel verbessert werden kann, wenn das entsprechende Medium über eine Düse appliziert wird, die einen länglichen sich quer zur Transportrichtung erstreckenden Düsenschlitz aufweist. Auf diese Weise kann die entsprechende Packung in gleicher Zeit mit mehr Medium beaufschlagt werden, ohne dass eine größere Anpassung der Füllmaschine erforderlich wäre. Zudem wird der Eintrag des entsprechenden Mediums in die Packungen in der Weise verbessert, dass die inneren Flächen der Packungen zuverlässiger in der gewünschten Weise mit dem entsprechenden Medium in Kontakt kommen. Die Packungen werden also gleichmäßiger und wie vorgesehen erhitzt, getrocknet und/oder sterilisiert. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass die Bearbeitung der Packungen mit dem entsprechenden Medium weniger abhängig ist von der Art und den Abmessungen der Packungen. Somit kann die Füllmaschine ohne große Veränderung in baulicher Art oder hinsichtlich der Verfahrensführung für den Betrieb mit anderen Packungstypen umgerüstet werden.
Vorliegend wird der Begriff der Düse vorzugsweise sehr allgemein verstanden. Es ist nicht unbedingt eine Düse mit erheblicher Querschnittsverengung zur Erzeugung eines erheblichen Druckverlusts oder eines sich stark verbreiternden Freistrahls erforderlich. Die Düse soll lediglich ein zuverlässiges und zielgerichtetes Zuführen des entsprechenden Mediums entlang der Längserstreckung der Düse ermöglichen. In einem besonders einfachen Fall, kann die Düse beispielsweise als sich verjüngendes und in einem länglichen, insbesondere rechteckigen Querschnitt endendes hohles Bauteil ausgebildet sein.
Des Weiteren ist der Begriff der Heißluft und der Trocknungsluft vorzugsweise sehr weit zu verstehen. Das entsprechende Medium dient dem Vorheizen und dem Trocknen, was auch gänzlich ohne Luft, sondern mit einem anderen Gas bewerkstelligt werden könnte. Wenn also von Heißluft und/oder von Trocknungsluft die Rede ist, ist der Begriff der Luft bevorzugt allgemein als Gas oder Mischung von Gasen anzusehen. Da Luft jedoch ohne Weiteres kostengünstig zur Verfügung steht, ist es jedoch besonders bevorzugt, wenn es sich wirklich um Luft handelt. Auch in der Praxis kommt durchgängig Luft zum Einsatz. Daher wird vorliegend der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen von Heißluft und Trocknungsluft gesprochen, auch wenn diese Medien nicht auf Luft beschränkt sein müssen und prinzipiell auch als Heizmedium bzw. Trocknungsmedium bezeichnet werden könnten. Die Luft oder ein anderes Medium ist dabei vorzugsweise steril, um eine Kontamination der Packungen zu vermeiden. Zum Sterilisieren kann die Luft oder das entsprechende Medium über einen entsprechend feinen Filter geleitet werden, der auch kleinste Feststoffe abscheidet.
Bei den Packungen handelt es sich vorzugsweise um Laminatpackungen, die aus Packstofflaminaten gebildet werden. In einem besonders bevorzugten Fall handelt es sich um Kartonverbundpackungen aus einem Packstofflaminat umfassend wenigstens eine Kartonschicht, vorzugsweise wenigstens eine Barriereschicht, etwa bestehend aus Aluminium, Polyamid und/oder einem Ethylen-Vinylalkohol, und äußeren Schichten aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE). Die Längsränder eines aus dem Packstofflaminat gebildeten Packstoffzuschnitts werden miteinander zu einem sogenannten Packungssleeve oder Packungsmantel gesiegelt. Eines der offenen Enden des Packungsmantels kann zur Bildung eines Packungsbodens zusammengefaltet und gesiegelt werden. Dann spricht man häufig von einem Packungsbecher oder einer einseitig offenen Packung. Nach dem Füllen kann das noch offene Ende des Packungsmantels ebenfalls durch Falten und Siegeln zu einem Packungskopf verschlossen werden. Dann spricht man häufig von einer Packung.
Der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden nachfolgend das Verfahren und die Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen dem Verfahren und der Füllmaschine zu unterscheiden. Dem Fachmann ist jedoch anhand des Kontextes ersichtlich, welches Merkmal jeweils hinsichtlich des Verfahrens und der Füllmaschine bevorzugt ist.
Bei einem ersten besonders bevorzugten Verfahren wird die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel über einen sich wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Breite der darunter vorbeitransportierten Packungen quer zur Transportrichtung erstrecken den länglichen Düsenschlitz in Richtung der einseitig offenen Packungen geleitet. Die Packungen können dabei gegebenenfalls im Bereich des Düsenschlitzes kurzfristig abgebremst oder gar angehalten werden. Auf diese Weise kann die gesamte Breite der Packungen zum Einleiten des entsprechenden Mediums ausgenutzt werden. Dies führt nicht nur zu einer gleichmäßigeren Verteilung des entsprechenden Mediums in der Packung, sondern auch dazu, dass bei vorgegebener Transportgeschwindigkeit der Packungen in einfacher Weise mehr Medium in die Packungen geleitet werden kann, ohne dass es eines erhöhten apparativen Aufwands oder einer größeren Füllmaschine bedarf.
Alternativ oder zusätzlich kann sich der Düsenschlitz wenigstens im Wesentlichen schräg zur Transportrichtung der Packungen erstrecken, um bei gegebener Transportgeschwindigkeit der Packungen die Einwirkdauer des entsprechenden Mediums auf die Packung zu erhöhen. Mit anderen Worten wird so die Verweildauer unter der entsprechenden Düse erhöht, ohne die Packung unter der Düse abstoppen zu müssen. Dabei verändert sich zwar bei Vorbeitransport der Packungen der Ort des Einbringens des entsprechenden Mediums in die Packung. Durch die Verteilung des entsprechenden Mediums in der Packung werden so aber recht gute Bearbeitungsergebnisse erreicht, ohne einen erhöhten apparativen Aufwand zu betreiben, oder größere Füllmaschinen zu benötigen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Düsenschlitz weder zu sehr in Transportrichtung der Packungen noch zu sehr quer zu der Transportrichtung ausgerichtet wird. Gute Bearbeitungsresultate haben sich insbesondere ergeben, wenn der Düsenschlitz mit der Transportrichtung einen Winkel zwischen 25° und 65°, vorzugsweise zwischen 35° und 55°, insbesondere zwischen 41° und 50°, einschließt.
Insbesondere zur Bearbeitung von verhältnismäßig hohen Packungen kann es zweckmäßig sein, wenn die Heißluft, Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung der Packungen und/oder vertikal aus der wenigstens einen Düse austritt. Dies kann aber auch unabhängig von der Höhe der Packungen zu einer besseren Verteilung des entsprechenden Mediums in den Packungen und damit zu einer umfassenderen und zuverlässigeren Bearbeitung der Packungen führen. Hohe Packungen sind insbesondere solche, bei denen die Höhe größer ist als die maximale Diagonale des Querschnitts. Zudem kann unter im Wesentlichen senkrecht vorzugsweise noch eine Winkelabweichung von +/-10°, vorzugsweise +/- 5°, insbesondere +/- 3°, verstanden werden.
Um die Bearbeitungszeit bei der Beaufschlagung der Packungen mit Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel zu verlängern, ohne die Füllmaschine entsprechend verlängern zu müssen, kann während eine Packung unter der Düse vorbeitransportiert wird, die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse parallel und/oder quer zur Transportrichtung der Packungen verstellt, insbesondere geschwenkt, werden. Durch das wenigstens zeitweise schräge Eindüsen des entsprechenden Mediums kann eine gezielte Beaufschlagung der entsprechenden Innenseiten der Packungen erreicht werden, was sowohl im Falle eines Verstellens oder Schwenkens parallel als auch quer zur Transportrichtung erreicht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann aber auf diese Weise auch ein gleichmäßiges Ausspülen der Packungen mit dem entsprechenden Medium erreicht werden.
Wird die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse in Richtung der Transportrichtung der Packungen verstellt, insbesondere geschwenkt, während eine Packung unter der Düse vorbeitransportiert wird, kann die Bearbeitungsdauer mit dem entsprechenden Medium verlängert werden. So wird beispielsweise erreicht, dass das entsprechende Medium bereits in die Packung geleitet werden kann, bevor die Packung tatsächlich unterhalb der entsprechenden Düse angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann erreicht werden, dass das entsprechende Medium noch in die Packung geleitet werden kann, wenn die Packung schon nicht mehr unter der Düse angeordnet ist.
Um die Verfahrensführung zu vereinfachen und den apparativen Aufwand zu verringern, bietet es sich an, wenn die Packungen kontinuierlich, insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit, unter der wenigstens einen Düse vorbeitransportiert werden. Es kann aber zur Behandlung der Packungen auch zweckmäßig sein, wenn die Packungen beim Vorbeitransportieren an der wenigstens einen Düse kurzzeitig abgebremst oder gar kurzzeitig angehalten werden. Letztlich ist also bedarfsweise ein getakteter oder kontinuierlicher Transport der Packungen, bedarfsweise mit einer variierenden Transportgeschwindigkeit, möglich.
Insbesondere bei einem kontinuierlichen Transport der Packungen vorbei an der wenigstens einen Düse ist es denkbar, dass die Packungen auch an ihren äußeren Seitenflächen mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt werden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit dem Sterilisierungsmittel von besonderem Vorteil, da auf diese Weise auch teilweise die Packungsaußenseiten, insbesondere im Bereich des späteren Packungsgiebels, sterilisiert werden können.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der Füllmaschine ist der Düsenschlitz wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Breite der darunter vorbeitransportierten Packungen quer zur Transportrichtung angeordnet. Unter Umständen kann es aber auch ausreichen, wenn sich der Düsenschlitz lediglich über 80% der Breite der darunter vorbeitransportierten Packung erstreckt. Zudem wird eine Erstreckung des Düsenschlitzes über bis zu 120% der Breite der Packung in vielen Fällen ausreichen sein. Gleichwohl sind spezielle Anwendungen denkbar, bei denen eine Länge des Düsenschlitzes bis zu 150%, bis zu 200% oder gar bis zu 300% der Breite der Packungen zu einer zweckmäßigen Bearbeitung derselben führen kann. Durch die in geeigneter Weise an die Breite der Packungen angepasste Erstreckung des Düsenschlitzes wird die Packung mit dem entsprechenden Medium zuverlässiger und gleichmäßiger ausgespült. Unter der Breite der Packungen wird dabei vorzugsweise die Erstreckung der Packungen senkrecht zur Packungslängsachse oder Packungshochachse sowie senkrecht zur Transportrichtung der Packungen verstanden. Durch die entsprechende Anordnung des Düsenschlitzes wird letztlich eine homogenere Behandlung der Packungen durch das entsprechende Medium erreicht. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Düsenschlitz etwa so breit oder etwas breiter ist als die Packung. Alternativ kann der Düsenschlitz aus demselben Grunde etwas länger sein als die maximale Diagonale des Querschnitts der Öffnung der Packung.
Wenn der Düsenschlitz alternativ oder zusätzlich schräg zur Transportrichtung der Packungen angeordnet ist, kann die Behandlungszeit mit dem entsprechenden Medium oder die Verweildauer unter der entsprechenden Düse verlängert werden. Dies ist in besonderem Maße der Fall, wenn der Düsenschlitz mit der Transportrichtung der Packungen einen Winkel zwischen 25° und 65°, vorzugsweise zwischen 35° und 55°, insbesondere zwischen 41° und 50°, einschließt.
Sofern dies zu günstigen Ergebnissen führt, kann der Düsenschlitz so schräg zur Transportrichtung und/oder so langgestreckt, insbesondere in der Transportrichtung, ausgebildet sein, dass der Düsenschlitz wenigstens zeitweise über zwei nacheinander an der Düse vorbeitransportierten Packungen angeordnet ist. Dies kann günstig für die Bearbeitung der Packungen sein aber auch zu einem zusätzlichen Bedarf an über die Düse abzugebendem Medium führen.
Wenn die Düse dazu ausgebildet ist, die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung der Packungen und/oder vertikal in Richtung der einseitig offenen Packungen zu leiten, können die Packungen, insbesondere hohe Packungen zuverlässiger behandelt werden. Insbesondere der Bodenbereich von Packungen kann so bei kurzen Bearbeitungszeiten hinreichend behandelt werden.
Die Bearbeitung der Packungen kann zuverlässiger oder wenigstens zügiger gestaltet werden, wenn die wenigstens eine Düse, vorzugsweise durch ein Verstellen, insbesondere ein Schwenken der Düse, dazu geeignet ist, die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse parallel zur Transportrichtung der Packungen, in der Transportrichtung der Packungen und/oder quer zur Transportrichtung der Packungen zu verstellen, insbesondere zu schwenken, während eine Packung unter der Düse vorbeitransportiert wird. So kann ein Medium gezielt seitlich in die Packungen und damit gezielt gegen bestimmte seitliche Innenflächen der Packungen und/oder zu Zeiten in die Packung eingeleitet werden, in denen die Packungen noch nicht und/oder nicht mehr unter der entsprechenden Düse angeordnet sind. Dies wird in einer einfachen Weise dadurch realisiert, dass die Düse und/oder der Düsenschlitz verstellt bzw. geschwenkt wird. Es kann alternativ oder zusätzlich aber auch wenigstens eine Leiteinrichtung, etwa in Form eines Leitblechs, vorgesehen sein, das durch geeignetes Verstellen, insbesondere Schwenken, zur gewünschten Verstellung der Strömungsrichtung des entsprechenden Mediums beiträgt, während eine mit dem entsprechenden Medium zu behandelnde Packung unter der entsprechenden Düse vorbeitransportiert wird.
Zum gezielten, präzisen und zuverlässigen Transport der Packungen durch die Füllmaschine kann der Einfachheit halber eine Transportvorrichtung vorgesehen sein, die Zellen und/oder Träger zur Aufnahme der Packungen aufweist. Die Packungen können dann mit den Trägern oder den Zellen durch die Füllmaschine bzw. vorbei an der entsprechenden Düse transportiert werden, ohne dass es dabei zu Beschädigungen an den Packungen kommt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Transporteinrichtung dazu ausgebildet sein, die einseitig offenen Packungen kontinuierlich, insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit, unter der wenigstens einen Düse vorbeizutransportieren. Dabei ist es konstruktiv besonders einfach, wenn die Packungen dabei entlang einer Gerade transportiert werden. So wird der Aufwand für die Transporteinrichtung verringert, was zu einer Kostensenkung beiträgt.
Nachträglich wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine erfindungsgemäße Füllmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Seitenansicht,
2 ein Detail der Füllmaschine in einer schematischen Seitenansicht,
3A-B das Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel in eine Packung in einer schematischen Seitenansicht und einer schematischen Draufsicht zu drei verschiedenen Zeiten und
4A-C ein alternatives Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel in eine Packung in einer schematischen Seitenansicht zu drei verschiedenen Zeiten.

In der 1 ist eine Füllmaschine 1 zum Füllen von Packungen 2, insbesondere mit fließfähigen Lebensmitteln, dargestellt, die in diesem Falle eine Vorrichtung 3 zum Formen von den zu füllenden Packungen 2 umfasst. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Füllmaschine bereits zu füllende einseitig offene Packungen 2 zugeführt werden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Füllmaschine 1 weist zudem eine Reihe von parallelen Bearbeitungslinien auf, von denen in der 1 lediglich eine Bearbeitungslinie dargestellt ist. Jeder Bearbeitungslinie ist ein Bündel 4 von Packungsrohlingen 5 zugeordnet, deren Längsränder aneinander gesiegelt sind und so beidseitig offene Packungsmäntel 6 bilden. Durch eine Zuführeinrichtung 7 werden die Packungsmäntel 6 aufgefaltet und auf einen Dorn 8 eines Dornrads 9 geschoben.
Das Dornrad 9 wird zyklisch, also schrittweise, gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dabei werden die Packungsmäntel 6 in unterschiedlichen Stellungen bearbeitet. Zunächst wird ein Rand mit einer Heizeinheit 10 mit Heißluft erwärmt und anschließend in einer Vorfaltung 11 vorgefaltet, um anschließend den vorgefalteten Rand mit einer Presse 12 zu einem Boden zu siegeln. Es wird so eine einseitig offene und an einem Ende dicht verschlossene Packung 2 erhalten, die an eine Zelle 13 einer Transporteinrichtung 14 übergeben wird. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 werden die Zellen kontinuierlich, also ohne in bestimmten Positionen anzuhalten durch die Füllmaschinen transportiert. Bedarfsweise werden die Zellen dabei beschleunigt und/oder abgebremst oder der Transport der Zellen durch die Füllmaschine 1 erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit.
Die Packung 2 wird mittels der Transporteinrichtung 14 durch eine Aseptikkammer 15 transportiert, die nacheinander in eine Sterilisationszone 16 und eine Füll- und Siegelzone 17 unterteilt ist. Der Transport der Packungen 2 muss nicht geradlinig erfolgen, sondern kann auch in wenigstens einem Bogen oder gar im Kreis erfolgen, je nachdem ob es sich bei der Füllmaschine 1 um einen sogenannten Längsläufer oder einen Rundläufer handelt. Die Aseptikkammer 15 wird über entsprechende Sterilluftanschlüsse 18 mit Sterilluft gespült, um das Eindringen von Keimen zu verhindern.
In die oben offenen Packungen 2 wird zunächst durch eine Vorwärmeinrichtung 19 sterile Heißluft eingeblasen, um die Packungen 2 vorzuwärmen. Anschließend wird in einer Sterilisiereinrichtung 20 ein Sterilisierungsmittel in die Packungen eingeblasen, das in den vorgewärmten Packungen 2 stärker reagiert und weniger kondensiert. Als Sterilisierungsmittel kommt insbesondere Wasserstoffperoxid in Frage. Das Wasserstoffperoxid kann zusammen mit Dampf und/oder Luft in die einseitig offene Packung 2 eingeleitet werden. Nach dem Sterilisieren der Packungen 2 wird das Innere der Packungen 2 in einer Trocknungseinrichtung 21 durch Beaufschlagen mit Trocknungsluft getrocknet. Die Trocknungsluft ist dabei vorzugsweise heiß und steril.
Nach dem Übergang von der Sterilisationszone 16 in die Füll- und Siegelzone 17 werden die einseitig offenen Packungen 2 unter einer Fülleinrichtung 22 positioniert und mit einem Lebensmittel gefüllt. Die gefüllten Packungen 2 werden sodann mit einer Verschließeinrichtung 23 durch Falten des oberen offenen Bereichs der Packung 2 und Siegeln desselben verschlossen. Die verschlossenen Packungen 2 werden anschließend aus den Zellen 13 der Transporteinrichtung 14 entnommen und bedarfsweise weiter bearbeitet. Die nun leeren Zellen 13 der Transporteinrichtung 14 werden weiter in Richtung des Dornrads 9 bewegt, um dort weitere Packungen 2 aufzunehmen.
In der 1 sind die Vorwärmeinrichtung 19, Sterilisiereinrichtung 20, Trocknungseinrichtung 21 und Fülleinrichtung 22 der besseren Übersichtlichkeit und Anschaulichkeit halber lediglich schematisch dargestellt. Daher ist in der 2 die Aseptikkammer 15 erneut im Detail dargestellt. Auch die Darstellung der 2 ist sehr schematisch, allerdings sind insbesondere die Düsen der Vorwärmeinrichtung 19, Sterilisiereinrichtung 20 und Trocknungseinrichtung 21, mit denen die Heißluft, die Trocknungsluft bzw. das Sterilisierungsmittel in Richtung der Packungen geleitet wird, größer dargestellt.
In der Aseptikkammer 15 der 2 ist zunächst in der Sterilisationszone 16 eine Vorwärmeinrichtung 19 vorgesehen, die eine Düse 24 zum Einleiten von Heißluft in die Packungen 2 aufweist. Die Heißluft wird bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 über einen Verdichter 25 aus der Umgebung angesaugt und mit Hilfe eines Filters 26 gefiltert, um Mikroorganismen abzutrennen und die Luft so zu sterilisieren. Anschließend wird die sterile Luft in einer Heizeinrichtung 27 aufgeheizt. Die einseitig offenen Packungen 2 werden kontinuierlich unter der ortsfest angeordneten Düse 24 der Vorwärmeinrichtung 19 vorbeitransportiert.
Danach gelangen die Packungen 2 in eine Sterilisiereinrichtung 20 in der ein Sterilisierungsmittel, bei dem es sich bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 um eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung handelt, über eine Pumpe 28 zugeführt und in einem Verdampfer 29 verdampft wird. Die Mischung aus Wasserstoffperoxid und Dampf, der noch Luft zugeführt werden kann, wird über eine Düse 30 in die darunter vorbeitransportierten Packungen 2 eingeleitet..
In dem Bereich nach der Sterilisiereinrichtung 20 wird sterile Luft über Sterilluftanschlüsse 18 in die Sterilisationszone 16 geleitet, was alternativ oder zusätzlich auch an anderen Orten der Aseptikkammer 15 erfolgen kann. Dazu wird Luft über einen Verdichter 31 aus der Umgebung angesaugt und über einen Filter 32 gedrückt, in dem zur Sterilisierung der Luft alle Mikroorganismen abgeschieden werden. In der darauffolgenden Trocknungseinrichtung 21 werden die sterilen Packungen mit heißer Trocknungsluft getrocknet, die ebenfalls über einen Verdichter 33 angesaugt und in einem Filter 34 entkeimt wird. Die so sterilisierte Luft wird in einer Heizeinrichtung 35 erhitzt und in die Packungen 2 geleitet.
Die getrockneten Packungen 2 werden dann in die Füll- und Siegelzone 17 übergeben, wo die Packungen 2 in den nächsten beiden Positionen der Transporteinrichtung 14 mit dem Produkt in Form eines Lebensmittels gefüllt werden. Das Produkt wird in der Fülleinrichtung 22 dabei über einen Vorlagebehälter 37 zugeführt und eine Düse 39 in die Packungen 2 geleitet. Die gefüllten Packungen 2 werden anschließend durch eine Verschließeinrichtung 23 durch Siegeln des oberen Rands verschlossen und aus der Aseptikkammer 15 transportiert.
Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 sind zwischen einzelnen Bearbeitungspositionen sogenannte Leerpositionen vorgesehen, entlang derer Packungen 2 transportiert werden ohne dabei bearbeitet zu werden, während andere Packungen 2 in einer der zuvor beschriebenen Weisen bearbeitet werden. Die Anordnung und die Anzahl der Leerstellen kann auf unterschiedliche Arten gewählt werden, ohne dass dies vorliegend von besonderer Bedeutung wäre. Im Übrigen können alternative Vorwärmeinrichtungen 19, Sterilisierungseinrichtungen 20, Trocknungseinrichtungen 21 und/oder Fülleinrichtungen 22 noch zusätzliche Düsen aufweisen, um die Packungen 2 mit den entsprechenden Medien zu bearbeiten und/oder mit Produkt zu füllen. Dann erfolgt das Bearbeiten und/oder Füllen der Packungen 2 nacheinander mit wenigstens zwei Düsen, um die Bearbeitungszeit zu verlängern oder die Bearbeitung zuverlässiger erfolgen zu lassen.
In den 3A-B ist das Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel oder abzufüllendem Produkt in einer Seitenansicht entgegen der Transportrichtung T und in einer Draufsicht von oben zu drei kurz aufeinanderfolgenden Zeitpunkten dargestellt. Die Transportrichtung T der Packungen 2 ist dabei durch Pfeile angedeutet. Die Packung 2 ist in einer Zelle 36 einer Transporteinrichtung 14 gehalten, mit der die Packung 2 kontinuierlich unter der entsprechenden Düse 38 hindurch geführt wird, während dabei über die Düse 38 Heißluft, Trocknungsluft oder Sterilisationsmittel in die Packung 2 eingeleitet wird.
Die dargestellte und insoweit bevorzugte Düse 38 weist einen länglichen Düsenschlitz 39 auf, der sich schräg zur Transportrichtung T der Packungen 2 unterhalb der Düse 38 erstreckt, und zwar in einem Winkel von etwa 46°. Der längliche Düsenschlitz 39 erstreckt sich quer zur Transportrichtung T über eine Länge, welche die Breite der Packungen 2 quer zur Transportrichtung T übersteigt. Der Düsenschlitz 39 ist zudem so angeordnet, dass der Düsenschlitz 39 zu beiden in Querrichtung zur Transportrichtung T gegenüberliegenden Packungsseiten 40,41 nach außen übersteht. Die Mitte der Packungen 2 wird dabei wenigstens im Wesentlichen unter der Mitte des dargestellten Düsenschlitzes 39 hindurchgeführt.
Die Einzelansichten der 3B stellen von links nach rechts die Verhältnisse zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten beim Vorbeiführen einer Packung 2 an der Düse 38 dar. Durch die Schrägstellung des Düsenschlitzes 39 gelangt die Packung 2 auf ihrer in Transportrichtung T gesehenen linken Packungsseite 40 zuerst unter den Düsenschlitz 39, wo das entsprechende Medium, nämlich Heißluft, Trocknungsluft oder Sterilisierungsmittel, zuerst in die Packung 2 gelangt. Die Beaufschlagung der Packungen 2 mit der dargestellten und insoweit bevorzugten Düse 38 erfolgt wenigstens im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Eine kurze Zeit später erstreckt sich der Düsenschlitz 39 über die gesamte Breite der Packung 2 und wird demnach über die gesamte Breite der Packung 2 auch mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt. Wiederum etwas später ist die linke Packungsseite 40 bereits vollständig unter dem Düsenschlitz 39 hindurch gelaufen, während die in Transportrichtung T gesehen rechte Packungsseite 2 sich noch unter dem Düsenschlitz 39 befindet und demnach noch mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt wird.
Aus dem wenigstens einen Düsenschlitz 39 kann das entsprechende Medium dauerhaft ausströmen. Dies ist besonders einfach und führt zu einer zuverlässigen Verfahrensführung. Allerdings wird dadurch tendenziell mehr Medium verbraucht, als für die Behandlung bzw. Bearbeitung der Packungen 2 unbedingt erforderlich wäre. Um diesen Überschuss zu verringern, können die Abstände der Packungen 2 beim Hindurchführen unter der wenigstens einen Düse 38 verringert werden.
In den 4A-C ist ein alternatives Beaufschlagen der Packungen 2 mit Heißluft, Trocknungsluft oder Sterilisierungsmittel durch eine alternative Düse 42 in einer Seitenansicht zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten dargestellt. Die Besonderheit der Düse 42 besteht darin, dass die Düse 42 bzw. der längliche Düsenschlitz 43 über eine nicht im Einzelnen dargestellte Verstelleinrichtung 44 schwenkbar vorgesehen ist. Zunächst ist die Düse 42, wie dies in der 4A dargestellt ist, schräg entgegen der Transportrichtung T geneigt, um das Medium bereits zu einem Zeitpunkt in die Packung 2 einzuleiten, zu dem die Packung 2 noch nicht unter der Düse 42 angeordnet ist, und um eine in Transportrichtung hintere Packungsrückseite 45 intensiver zu bearbeiten. Mit dem weiteren Transport der Packung 2 in Transportrichtung T schwenkt die Düse 42 ebenfalls in die Transportrichtung T der Packung 2. Zu einem späteren Zeitpunkt, in dem die Packung 2, wie dies in der 4B dargestellt ist, etwa mittig unter der Düse 42 vorgesehen ist, ist dementsprechend auch die Düse 40 etwa vertikal nach unten gerichtet, um das Medium weit in die einseitig offene Packung 2 einzudüsen. Danach entfernt sich die Packung 2 wieder von der Düse 42, wobei die Düse 42 weiter mit der Packung 2 in dessen Transportrichtung T schwenkt. Es wird also der Zeitpunkt erreicht, in dem die Packung 2, wie dies in der 4C dargestellt ist, schon von der Düse 42 weg transportiert worden ist, wobei die Düse 42 jedoch aufgrund deren Neigung noch immer Medium in die Packung 2 appliziert, und zwar insbesondere gegen die in Transportrichtung Packungsvorderseite 46 der Packung 2 leitet. Bevor sich die nächste Packung 2, wie dies in der 4A dargestellt ist, der Düse 42 nähert, wird die Düse 42 entgegen der Transportrichtung T der Packungen 2 zurück in eine Ausgangsstellung geschwenkt, um anschließend wieder mit der Transportrichtung T der Packungen 2 in eine Endstellung geschwenkt zu werden.
Das Schwenken der Düse 42 könnte alternativ oder zusätzlich auch quer zur Transportrichtung T erfolgen. Ebenso könnte die Düse 42 ortsfest und nicht verstellbar sein, die Strömungsrichtung des Mediums aber durch eine bewegliche Strömungsleiteinrichtung in die jeweils gewünschte Richtung umgelenkt werden.
Bezugszeichenliste

1: Füllmaschine
2: Packung
3: Vorrichtung
4: Bündel
5: Packungsrohling
6: Packungsmäntel
7: Zuführeinrichtung
8: Dorn
9: Dornrad
10: Heizeinheit
11: Vorfaltung
12: Presse
13: Zellen
14: Transporteinrichtung
15: Aseptikkammer
16: Sterilisationszone
17: Füll- und Siegelzone
18: Sterilluftanschluss
19: Vorwärmeinrichtung
20: Sterilisiereinrichtung
21: Trocknungseinrichtung
22: Fülleinrichtung
23: Verschließeinrichtung
24: Düse
25: Verdichter
26: Filter
27: Heizeinrichtung
28: Pumpe
29: Verdampfer
30: Düse
31: Verdichter
32: Filter
33: Verdichter
34: Filter
35: Heizeinrichtung
36: Zelle
37: Vorlagebehälter
38: Düse
39: Düsenschlitz
40: Packungsseite
41: Packungsseite
42: Düse
43: Düsenschlitz
44: Verstelleinrichtung
45: Packungsrückseite
46: Packungsvorderseite

Claims

Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine (1), - bei dem Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel von oben über wenigstens eine Düse (24,30,36,38,42) in die unter der Düse (24,30,36,38,42) vorbeitransportierten einseitig offenen Packungen (2) eingeleitet wird und - bei dem die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel aus wenigstens einem sich quer zur Transportrichtung (T) erstreckenden länglichen Düsenschlitz (39,43) in Richtung der Packungen (2) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel über einen sich wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Breite der darunter vorbeitransportierten Packungen (2) quer zur Transportrichtung (T) erstreckenden länglichen Düsenschlitz (39,43) in Richtung der einseitig offenen Packungen geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem sich der Düsenschlitz (39,43) wenigstens im Wesentlichen schräg zur Transportrichtung (T) der Packungen (2), vorzugsweise in einem Winkel zwischen 25° und 65°, insbesondere in einem Winkel zwischen 35° und 55°, weiter vorzugsweise in einem Winkel zwischen 41° und 50°, erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Heißluft, Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung (T) der Packungen (2) und/oder vertikal aus der wenigstens einen Düse (24,30,36,38,42) austritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem während eine Packung (2) unter der Düse (42) vorbeitransportiert wird, die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse (42) parallel und/oder quer zur Transportrichtung (T) der Packungen (2) verstellt, insbesondere geschwenkt, wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem während eine Packung (2) unter der Düse (42) vorbeitransportiert wird, die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse (42) in Richtung der Transportrichtung (T) der Packungen (2) verstellt, insbesondere geschwenkt, wird.
Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 6, bei dem die Packungen (2) kontinuierlich, insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit, unter der wenigstens einen Düse (24,30,36,38,42) vorbeitransportiert werden.
Füllmaschine (1) zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine Düse (24,30,36,38,42) zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und/oder Sterilisationsmittel von oben in die einseitig offenen Packungen (2) vorgesehen ist und wobei eine Transporteinrichtung (14) zum Transportieren der einseitig offenen Packungen (2) durch die Fülleinrichtung (1) und unter der wenigstens einen Düse (24,30,36,38,42) hinweg vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse (24,30,36,38,42) wenigstens einen sich quer zur Transportrichtung erstreckenden länglichen Düsenschlitz (39,43) zum Leiten der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels in Richtung der einseitig offenen Packungen (2) aufweist.
Füllmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Düsenschlitz (39,43) wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Breite der darunter vorbeitransportierten Packungen (2) quer zur Transportrichtung (T) der Packungen (2) erstreckt
Füllmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenschlitz (39,43) schräg zur Transportrichtung (T) der Packungen (2), vorzugsweise in einem Winkel zwischen 25° und 65°, insbesondere in einem Winkel zwischen 35° und 55°, weiter vorzugsweise in einem Winkel zwischen 41° und 50°, angeordnet ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (24,30,36,38,42) dazu ausgebildet ist, die Heißluft, die Trocknungsluft und/oder das Sterilisationsmittel wenigstens im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung (T) der Packungen (2) und/oder vertikal in Richtung der einseitig offenen Packungen (2) zu leiten.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Düse (42), vorzugsweise durch ein Verstellen der Düse (42), insbesondere durch ein Schwenken der Düse (42), derart ausgebildet ist, die Strömungsrichtung der Heißluft, der Trocknungsluft und/oder des Sterilisationsmittels beim Austreten aus der Düse (42) parallel zur Transportrichtung (T) der Packungen (2), in der Transportrichtung (T) der Packungen (2) und/oder quer zur Transportrichtung (T) der Packungen (2) zu verstellen, insbesondere zu schwenken, während eine Packung (2) unter der Düse (42) vorbeitransportiert wird.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (14) Zellen und/oder Träger jeweils zur Aufnahme der einseitig offenen Packungen (2) und zum Transportieren der einseitig offenen Packungen (2) unter der wenigstens einen Düse (24,30,36,38,42) hindurch aufweist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (14) dazu ausgebildet ist, die einseitig offenen Packungen (2) kontinuierlich, insbesondere mit einer konstanten Geschwindigkeit, unter der wenigstens einen Düse (24,30,36,38,42), insbesondere geradlinig, vorbeizutransportieren.