DE10340876B3

DE10340876B3 - Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern

Info

Publication number: DE10340876B3
Application number: DE2003140876
Authority: DE
Inventors: Erhard Poglitsch; Peter Müller; Matin Beck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2003-09-04
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-09-05

Abstract

Eine Vorrichtung (10) zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern (1) weist ein erstes Sterilgehäuse (19) auf, welches die Oberseite einer Packstoffbahn (2) umschließt, um zu vermeiden, dass Unsterilitäten in die Behälter (1) gelangen. Erfindungsgemäß wird ein zweites Sterilgehäuse (28) vorgeschlagen, welches die Unterseite der Packstoffbahn (2) umschließt, wobei in dem zweiten Sterilgehäuse (28) ein geringerer Druck herrscht als in dem ersten Sterilgehäuse (19) und wobei der Druck in dem zweiten Sterilgehäuse (28) höher ist als der Atmosphärendruck.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 727 357 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen Steriltunnel auf, der in sogenannter Halbtunnelbauweise ausgebildet ist. Das bedeutet, dass das Sterilgehäuse die Packstoffbahn an ihren Rändern umfasst und die Oberseite der Packstoffbahn überdeckt. In den so ausgebildeten halbtunnelförmigen Raum wird unter Druck stehendes Sterilisiermittel in Form von Sterilluft eingeleitet, welches verhindert, dass Keime über die leistenförmigen Elemente an den Randbereichen der Packstoffbahn in den Sterilraum gelangen, und so beispielsweise das Füllgut zu infiziert wird. Dadurch, dass die im Steriltunnel eingebrachte Sterilluft unter Überdruck steht, wird aufgrund der Druckunterschiede zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem Atmosphärendruck eine gezielte Luftführung erzielt, die die Sterilluft an den Randbereichen der Packstoffbahn überströmen und aus dem Steriltunnel austreten lässt. Der Bereich der leistenförmigen Elemente, die den Steriltunnel im Bereich der Packstoffbahn begrenzen, ist bezüglich des Einschleppens von Keimen in den Sterilraum als besonders kritisch anzusehen. Dies umso mehr, wenn in dem Bereich knapp unterhalb der Packstoffbahn zusätzlich noch Etiketten auf den Außenwänden der Behälter angebracht werden sollen.

Weiterhin ist aus der DE 19 44 824 A eine Vorrichtung mit einem Gehäuse bekannt, das die Folienbahn mit den darin eingeformten Bechern vollständig aufnimmt. Die randseitigen Bereiche der Folienbahn oberhalb der eingeformten Becher sitzen dabei auf eingeformten Schultern des Gehäuses auf. In den oberen Bereich des Gehäuses wird keimfreie Luft eingeführt, welche über die randseitigen Bereiche, auf denen die Folienbahn aufsitzt, auch in den Bereich der Folienunterseite gelangen kann. Eine gezielte, definierte Strömung der keimfreien Luft läßt sich hiermit jedoch nicht erzielen.

Auch die DE 40 37 254 A1 zeigt eine Vorrichtung mit einem die Folienbahn mitsamt den darin eingeformten Bechern vollständig aufnehmenden Gehäuse. Bei dieser Vorrichtung kann Sterilisiermittel über randseitig angeordnete Durchlässe in den unteren Bereich des Gehäuses gelangen, von wo es abgesaugt wird. Eine gezielte Luftführung über die gesamte Breite der Folienbahn im Bereich der eingeformten Becher läßt sich jedoch nicht erzielen.

Aus der DE 39 31 672 A1 ist ferner eine aseptisch arbeitende Füllmaschine für Becher bekannt, bei der im Sterilisier- und Trocknungsbereich die Becher von der Oberseite und von der Unterseite her bearbeitet werden und dieser Bereich von den anderen Bereichen durch auf- und abbewegbare Schleusen getrennt ist.

Die DE 297 02 973 U1 zeigt ein Sterilgehäuse mit seitlichen Führungsleisten für die Packstoffbahn, wobei die oberen Führungsleisten an den den Packstoffrändern zugewandten Seiten gewellt ausgebildet sind und Spalte aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aktive und geregelte Zufuhr von Sterilisiermittel auf der Unterseite der Packstoffbahn, auf deren Seite auch die Becher eingeformt sind, zu erzielen. Die Zufuhr soll eine vollständige Überstreichung der Folienbahnunterseite mit Sterilisiermittel sicherstellen, wobei gleichzeitig ein Eindringen des Sterilisiermittels von der Folienbahnunterseite in den Bereich der Folienbahnoberseite vermieden werden soll, Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Farmen, Füllen und Verschließen von Behältern sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern,
2 einen Schnitt in der Ebene II-II der 1,
3 ein Detail der 2 bei einer modifizierten Packstoffbahnführung,
4 eine Seitenansicht der modifizierten Packstoffbahnführung der 3 und
5 ein Segment einer modifizierten Packstoffbahnführung in perspektivischer Ansicht.
Die in der 1 dargestellte Vorrichtung 10 dient zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern 1, welche in eine aus thermoverformbarem Material bestehende, in Rollenform bevorratete Packstoffbahn 2 eingeformt werden. Die Vorrichtung 10 weist hierzu eine Heizstation 11 zum Vorwärmen der Packstoffbahn 2 auf die erforderliche Verformungstemperatur, eine kombinierte Form- und Etikettierstation 15, eine Füllstation 16 zum Abfüllen von Lebensmitteln wie Joghurt in die Behälter 1, eine Vorsiegelstation 17 zum Vorsiegeln einer Deckfolienbahn 3 auf die befüllten Behälter 1 sowie eine Siegel- und Vereinzelungsstation 18 zum Versiegeln und Abtrennen von einzelnen Behältern 1 oder Gruppen von Behältern 1 von der Packstoffbahn 1 auf.
Um zu verhindern, dass beim Herstellprozess der Behälter 1 und dem sich daran anschließenden Abfüllprozess des Lebensmittels in die Behälter 1 Keime aus der unsterilen Umgebung in die Behälter 1 gelangen, ist die Packstoffbahn 2 zumindest im Bereich zwischen den erwähnten Stationen von einem ersten Sterilgehäuse 19 umgeben. Der Bereich innerhalb des ersten Sterilgehäuses 19 wird während der Fertigung ständig unter einem Überdruck P1 gehalten, was durch Einbringen von Sterilluft in das erste Sterilgehäuse 19 erfolgt. Die Sterilluft wird mittels einer nicht dargestellten Anlage aufbereitet und über Zuführleitungen 22, 23 in das erste Sterilgehäuse 19 eingebracht (1, 2). Oberhalb der Packstoffbahn 2 können ferner Filter 24 bis 26 angeordnet sein. Eine soweit beschriebene Vorrichtung 10 ist bereits vorbekannt.
Innerhalb des ersten Sterilgehäuses 19 schließt sich von einem Bereich nahe der Form- und Etikettierstation 15 bis zum Ende der Vorsiegelstation 17 ein zweites Sterilgehäuse 28 an. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zweite Sterilgehäuse 28 von einem beispielsweise aus Aluminium durch Fräsen hergestelltem Formkörper 29 gebildet, an dessen Unterseite eine über seine gesamte Länge verlaufende Ausnehmung 31 ausgebildet ist (2). Der Formkörper 29 hat im Bereich der Seitenränder der Packstoffbahn 2 jeweils eine leistenartige Führung 32, 33 für die Packstoffbahn 2. Ferner sind im Formkörper 29 nutförmige, der Form der Behälter 1 angepasste Aussparungen 34 ausgebildet, zwischen denen die Behälterreihen aufgenommen sind und die die Bereiche zwischen den Behälterreihen abstützen.
Der Formkörper 29 sitzt mit seinen zwei die Ausnehmung 31 begrenzenden Stegen 35, 36 auf der unteren Innenwandung 37 des ersten Sterilgehäuses 19 dichtend auf. Der Grund der Aussparungen 34 ist, wie am besten in der 1 ersichtlich, nicht eben, sondern mit Schrägen ausgebildet, wobei in den tiefsten Punkten jeweils eine Abflußbohrung 38 ausgebildet ist. Ferner sind am Grund der Aussparungen 34 zwischen den Abflußbohrungen 38 in gleichmäßigen Abständen Versorgungsbohrungen 39 ausgebildet (1).
In dem von der Ausnehmung 31 gebildeten Raum sind, in Ausrichtung mit den Aussparungen 34, gelochte oder perforierte Zuführleitungen 41 für Sterilmedien, insbesondere Sterilluft angeordnet. Wesentlich ist, dass der im zweiten Sterilgehäuse 28 herrschende Druck P2, der sich auch in den Aussparungen 34 ausbildet, geringer ist als P1. Weiterhin ist P2 jedoch höher als der außerhalb der Vorrichtung 10 in der Umgebung herrschende Atmosphärendruck P3, so dass insgesamt gilt: P1>P2>P3. Um die innerhalb des zweiten Sterilgehäuses 28 befindliche Luft abzusaugen, sind am Grund des ersten Sterilgehäuses 19 erste Absaugleitungen 42, 43 vorgesehen, welche mit ersten Absauggebläsen 44, 45 zusammenwirken.
Zweite Absaugleitungen 46, 47 und zweite Absauggebläse 48, 49 sind zwischen der Form- und Etikettierstation 15 und einer ersten Schleuse 51, sowie am Ende der Vorrichtung 10 im Anschluß an eine zweite Schleuse 52 angeordnet. Die beiden Schleusen 51, 52 sind dabei jeweils zwischen einer abgesenkten Positon unterhalb der Behälter 1 sowie einer angehobenen Position, die bis in Höhe der Packstoffbahn 2 reicht, verstellbar.
Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, weisen die Führungen 32, 33 für die Packstoffbahn 2 jeweils einen unteren Führungsbereich 54 und einen oberen Führungsbereich 55 auf, zwischen denen der jeweilige Packstoffbahnrand 5 der Packstoffbahn 2 aufgenommen ist. Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Führungsbereiche 54, 55 durch in gleichmäßigen Abständen angeordnete Distanzklötze 56 voneinander getrennt, so dass sich in der Seitenansicht (4) Spalte 57 ausbilden. Die in Kontakt mit den Packstoffbahnrändern 5 befindlichen Flächen 58, 59 der Führungsbereiche 54, 55 sind in Längsrichtung betrachtet gewellt ausgebildet, um die Kontaktflächen mit den Packstoffbahnrändern 5 zu minimieren.
Dadurch, dass innerhalb des ersten Sterilgehäuses 19 ein höherer Druck (P1) herrscht als in dem zweiten Sterilgehäuse 28, strömt die Sterilluft während des Betriebs der Vorrichtung 10 somit über die Oberseite der Packstoffbahn 2 sowie durch die Spalte 57 in Richtung des zweiten Sterilgehäuses 28, was durch die Strömungspfeile 61 in der 3 verdeutlicht sein soll.
Bei dem in der 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel mit dem Formkörper 63 sind die Absaugleitungen für die Sterilluft im Boden des Formkörpers 63 in Form von Längsbohrungen 64 ausgebildet. Von diesen Längsbohrungen 64 gehen kurze senkrechte Bohrungen 65 aus, welche am Grund der Aussparungen 66 münden. Der Führungsbereich für die Packstoffbahn 2 umfasst seitlich jeweils eine erhöhte Führungsleiste 67, 68, zwischen denen die Packstoffbahn 2 eingefasst ist. Die Auflageflächen 69, 70 für die Packstoffbahnränder 5 weisen zur Minimierung der Kontaktflächen in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnete Abschrägungen 72 auf. Falls erforderlich, können auf den Führungsleisten 67, 68 zusätzliche Führungsmittel für die Packstoffbahnränder 5 angeordnet sein, so dass die Packstoffbahnränder 5, ähnlich den Führungen 32, 33 beim ersten Ausführungsbeispiel, auf der Ober- und Unterseite umfasst sind.
Vor dem eigentlichen Betrieb der Vorrichtung 10 wird das Innere der Vorrichtung 10 zunächst vorsterilisiert. Dazu werden die beiden Schleusen 51, 52 in ihre angehobene Position verbracht, bei der sie in Kontakt mit der Unterseite der Packstoffbahn 2 sind. Dann wird durch die Zuführleitungen 22, 23 und 41 ein Sterilisiermedium, beispielsweise Wasserstoffperoxiddampfgemisch, in die Vorrichtung 10 eingebracht, welches insbesondere über die Abflußbohrungen 38 und die Abflußleitungen 42, 43 wieder aus der Vorrichtung 10 ausgeleitet wird.
Nachdem das Vorsterilisieren abgeschlossen ist, wird über die Zuführleitungen 22, 23 Sterilluft in das erste Sterilgehäuse 19 eingebracht, so dass im Innern des ersten Sterilgehäuses 19 der Druck P1 aufgebaut wird. Gleichzeitig wird über die Zuführleitungen 41, 64 Sterilluft in das zweite Sterilgehäuse 28 eingebracht, welche sich über die Versorgungsbohrungen 39, 65 in den Raum der Aussparungen 34, 66 verteilt und dort einen Druck P2 erzeugt, kleiner ist als P1, jedoch höher als der Atmosphärendruck. Dadurch wird eine gezielte Luftströmung vom ersten Sterilgehäuse 19 in das zweite Sterilgehäuse 28 erzeugt. Insbesondere läßt sich vermeiden, dass Unsterilitäten, welche beispielsweise im Bereich der Form- und Etikettierstation 15 durch das Aufbringen unsteriler Etiketten auf die Seitenwände der Behälter 1 erzeugt werden, in das erste Sterilgehäuse 19 und somit in die Behälter 1 gelangen, da das zweite Sterilgehäuse 28 als zusätzliche Barriere wirkt. Unsterilitäten, die außerhalb der Vorrichtung 10 erzeugt werden, müssten dazu zunächst in das zweite Sterilgehäuse 28 gelangen, was dadurch, dass der dort herrschende Druck P2 höher ist als der Atmosphärendruck, vermieden wird. Zusätzlich wird das Einschleppen von Unsterilitäten in das zweite Sterilgehäuse 28 durch die gezielte Absaugung im Bereich der Schleusen 51, 52 mittels der Absauggebläse 48, 49 verhindert. Desweiteren werden zum Fertigungs- und Abfüllvorgang der Behälter 1 die Schleusen 51, 52 in ihre abgesenkte Position unterhalb der Behälter 1 verbracht, sobald die Behälter 1 ausgeformt sind und mittels eines nicht dargestellten Packungsvorzugs den Schleusenbereich passieren.
Die oben beschriebene Vorrichtung 10 kann in vielfältiger Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Insbesondere ist es denkbar, die beiden Sterilgehäuse 19, 28 räumlich voneinander eindeutig zu trennen, das heißt, dass das zweite Sterilgehäuse 28 im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nicht innerhalb des ersten Sterilgehäuses angeordnet ist. In diesem Fall endet das erste Sterilgehäuse in der Ebene der Packstoffbahn, während das zweite Sterilgehäuse sich unterhalb der Packstoffbahn anschließt.
Weiterhin ist es selbstverständlich denkbar, die Etikettierstation zum Aufbringen der Etiketten auf die Seitenwände der Behälter als eine der Formstation nachgeschaltete, separate Station auszubilden.

Claims

Vorrichtung (10) zum Formen, Füllen und Verschließen von Behältern (1), mit einer Formstation zum Einformen der Behälter (1) in eine thermoverformbare Packstoffbahn (2), einer Füllstation (16) zum Einbringen insbesondere eines Lebensmittels in die Behälter (1), einer Siegelstation (17) zum Aufsiegeln einer Deckfolienbahn (3) auf die befüllten Behälter (1) sowie einer sich daran anschließenden Trennstation (18) zum Vereinzeln der Behälter (1), wobei zumindest im Bereich der Formstation, der Füllstation (16) und der Siegelstation (17) die Oberseite der Packstoffbahn (2) von einem ersten Sterilgehäuse (19) umgeben ist, in dem unter Druck (P1) stehendes Sterilisiermittel, insbesondere Sterilluft, eingebracht wird, sowie mit einer Etikettiereinrichtung zum Anbringen von Etiketten auf die Seitenwände der Behälter (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem Bereich, der sich an die Etikettiereinrichtung anschließt und der von dem ersten Sterilgehäuse (19) überdeckt ist, ein zweites Sterilgehäuse (28) anschließt, das die Unterseite der Packstoffbahn (2) mit den darin eingeformten Behältern (1) aufnimmt und dass das in das zweite Sterilgehäuse (28) durch zumindest eine Zuführleitung (41) eingebrachte Sterilisiermittel einen geringeren Druck (P2) aufweist als das Sterilisiermittel im ersten Sterilgehäuse (19), wobei der Druck (P1) im zweiten Sterilisiergehäuse (28) größer ist als der Atmosphärendruck.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstation und die Etikettiereinrichtung als eine kombinierte Form- und Etikettierstation (15) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sterilgehäuse (28) innerhalb des ersten Sterilgehäuses (19) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sterilgehäuse (28) ein Formkörper (29; 63) ist, welcher in Transportrichtung der Behälter (1) nutförmige Aussparungen (34; 66) aufweist, in denen die Behälter (1) aufgenommen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sterilgehäuse (28) auf der den Aussparungen (34) abgewandten Seite eine Ausnehmung (3l) aufweist, in welcher die mindestens eine Zuführleitung (41) für das Sterilisiermedium angeordnet ist, und dass das Sterilisiermedium über Versorgungsbohrungen (39) in den Bereich der Aussparungen (34) gelang.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund der Aussparungen (34) über deren Längsertreckung betrachtet mindestens eine Schräge aufweist, und dass an deren tiefstem Punkt eine Abflußbohrung (38) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sterilgehäuse (28) leistenförmige Führungen (32, 33) aufweist, die die Packstoffbahnränder (5) umfassen,
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (32, 33) auf der der Unter- bzw. Oberseite der Packstoffbahnränder (5) zugewandten Seite gewellt ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem oberen und einem unteren Führungsbereich (54, 55) Spalte (57) ausgebildet sind, welche von Distanzelementen (56) begrenzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (63) Auflageflächen (69, 70) für die Packstoffbahnränder (5) aufweist, und dass die Auflageflächen (69, 70) bereichsweise oder regelmäßigen Abständen Abschrägungen (72) zur Minimierung der Auflageflächen der Packstoffbahnränder (5) haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Etikettiereinrichtung zugewandten Seite nahe der Etikettiereinrichtung eine mit dem zweiten Sterilgehäuse (28) und der Packstoffbahn (2) zusammenwirkende, auf- und abbewegliche erste Schleuse (51) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen der ersten Schleuse (51) und der Etikettiereinrichtung eine erste Absaugeinrichtung (46, 48) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Trennstation (18) zugewandten Seite des zweiten Sterilgehäuses (28) eine mit dem zweiten Sterilgehäuse (28) und der Packstoffbahn (2) zusammenwirkende zweite, auf- und abbewegliche Schleuse (52) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen der zweiten Schleuse (52) und der Trennstation (18) eine zweite Absaugeinrichtung (47, 49) angeordnet ist.