DE19901355A1

DE19901355A1 - Verfahren und Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse

Info

Publication number: DE19901355A1
Application number: DE1999101355
Authority: DE
Inventors: Jens Bauer; Bernd Ciesla
Original assignee: Individual
Current assignee: Piccos Automatisierungstechnik 01109 Dresden GmbH
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2019-01-16
Also published as: EP1020362A2; DE19901355C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von einem Produkt in Behältnisse, insbesondere Lebensmitteln problematischer Konsistenz. Erfindungsgemäß wird das Produkt zunächst im Durchlauf sterilisiert, anschließend in steriler Atmosphäre zu Portionen verwogen und letztlich in steriler Atmosphäre in zuvor sterilisierte Behältnisse abgefüllt und verschlossen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse, insbesondere von Lebensmitteln problematischer Konsistenz.

Eine solche problematische Konsistenz weisen beispielswei se großstückige Produkte, wie Fleisch, Obst oder Gemüse und Teigprodukte, wie Spaghetti oder Makkaroni deshalb auf, weil sie einerseits sehr schlecht in gleichgewichtige Chargen portionierbar sind und andererseits schlecht bis überhaupt nicht fließfähig sind. Eine weitere Problematik liegt oft darin begründet, daß Produkte durch gängige Ste rilisationsmethoden, wie beispielsweise Erhitzen in einer Flüssigkeit, qualitätsmäßig erheblich leiden können. Man denke dabei nur an Gemüse, wie grüne Bohnen, Erbsen, Ro senkohl oder Früchte, wie Pfirsiche, Kirschen, Frucht cocktails.

Aseptisch abpacken heißt, ein völlig keimfreies Produkt in völlig keimfreie Behältnisse unter völlig keimfreien Be dingungen zu füllen und keimdicht zu verschließen, um es lagerfähig zu machen.

Hierzu sind Anlagen bekannt, bei denen zunächst die Be hältnisse in einer Wasch- und Sterilisationsanlage keim frei gemacht und unter aseptischen Bedingungen zu einer Fülleinrichtung befördert werden und die Produkte nach Keimfreimachen in einer gesonderten Sterilisationsanlage in der Fülleinrichtung in die vorsterilisierten Behältnis se gefüllt werden, die anschließend verschlossen und aus geschleust werden (DE 34 37 543 A1, DE 36 07 322 A1). Füll- und Verschließanlage inclusive Schleusenanlagen zur Zufüh rung der sterilisierten Behältnisse und Ausschleusung der gefüllten Behältnisse sind dabei in Form einer Aseptikkam mer gebaut, in der Sterilluft unter Überdruck steht.

Dabei bereitet das Abfüllen eines flüssigen oder gut schüttfähigen Produkts kaum Schwierigkeiten, da eine sehr genaue Dosierung über die Steuerung der Volumenmenge mög lich ist und aufgrund der Fließ- oder Schüttfähigkeit auch kaum mit Betriebsstörungen infolge Verstopfungen o. ä. zu rechnen ist.

Auch das Sterilisieren selbst bereitet keine nennenswerten Probleme. So lassen sich Flüssigkeiten gut durch Heißste rilisation in Platten- oder Röhrenerhitzern keimfrei ma chen und schütt- oder rieselfähiges Produkt auf eine große Oberfläche verteilt durch Trockensterilisation, beispiels weise Heißdampf oder Mikrowellenstrahlung.

Aus der EP 0 532 839 B1 ist ein Verfahren und eine Vor richtung zum schonenden Entkeimen eines schüttfähigen Pro dukts beschrieben, bei dem ein vorab in Einheitsmengen un terteiltes, keimbelastetes Produkt über eine keimbelastete Dosiereinrichtung als dünne Schicht in einem keimbelaste ten Rahmengefäß mit dampfdurchlässigem und wasseraufnahme- und wasserabgabefähigen Gewebeboden einem Autoklaven zuge führt wird. Zwecks Sterilisation wird in den Autoklaven Dampf von vorgegebener Temperatur und vorgegebenem Druck während einer vorgegebenen Zeitdauer eingeblasen, an schließend der Dampf durch Ablassen in die Atmosphäre ent spannt und der Rahmenbehälter unter Vakuum gesetzt, um das Produkt zu kühlen. Da keine Produkthaufen bis tief ins In nere zu erhitzen sind, sondern nur eine flache Produkt schicht, kann auf eine ansonsten aus Sicherheitsgründen notwendige längere Sterilisierungszeit mit allen Nachtei len an Wirkstoff- und Geschmacks-, Geruchs-, Farb- und Fe stigkeitsverlust verzichtet werden.

Für die Anwendung dieses Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ist es wesentlich, daß ein vorportioniertes Produkt portionsweise, also vereinzelt, die gesamte Anlage durchläuft, wozu die Rahmengefäße auf Wagen gestellt sind, die nacheinander den Autoklaven durchfahren. Das hat abge sehen vom diskontinuierlichem Sterilisationsprozeß den Nachteil, daß ein relativ hoher mechanischer und geräte technischer Aufwand zur Beförderung des Produkts betrieben werden muß und daß die Rahmenbehälter und die Wagen eben falls bei jeder Durchfahrt im Autoklaven sterilisiert wer den müssen. Dies erhöht den Zeit- und Energieaufwand und verringert die Zuverlässigkeit des Sterilisationsergebnis ses. Außerdem ergeben sich bei Verwendung einer Dosierwaa ge für stückiges, granulöses oder langfaseriges Produkt infolge nachträglicher Feuchtigkeitsaufnahme des Produkts während der Heißdampfsterilisation Gewichtsveränderungen, die empirisch nur sehr schwer in das Trockengewicht einzu rechnen sind, da selbst innerhalb einer Produktart die Wasseraufnahme beachtlich schwanken kann. Es ist aber ge rade Sinn jeder Wägung, möglichst identische Gewichtsmen gen abzumessen, um einerseits das angegebene Füllgewicht nicht zu unterschreiten, andererseits ein Übergewicht zu Lasten des Herstellers zu vermeiden.

Der Erfindung liegt ausgehend vom aufgezeigten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor richtung zum aseptischen Verpacken von verwogenem Produkt zu entwickeln, das bei verringertem technischen Aufwand eine produktschonende Sterilisation und ein Abfüllgewicht nahe dem Sollgewicht zuläßt. In Fortentwicklung der Erfin dung soll insbesondere auch Produkt mit einer Konsistenz verpackt werden können, die das Portionieren in gleichmä ßige Wiegegutchargen ohne mechanische Zerstörung an sich nicht zuläßt, beispielsweise von hälftig geschnittenen Pfirsichen unterschiedlicher Größe, Fisch- oder Fleisch stücken oder Spaghetti bzw. ähnlich anbackenden Lebensmit teln.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils begleitenden Unteran sprüchen angegeben.

Nach der Erfindung erfolgt das Abwiegen der Portionen zwi schen dem Sterilisierungsvorgang und dem Abfüllvorgang. Hierdurch kann Produkt im kontinuierlichen Strom flach ausgebreitet und damit schonend durch die Sterilisie rungsanlage geführt werden und zwar ohne größeren techni schen Aufwand, beispielsweise auf einem Transportband aus Edelstahlblech. In einfachster Weise läßt sich der Steri lisierungsvorgang durch Verändern der Bandgeschwindigkeit steuern. Verwogen wird das Produkt nach dessen Sterilisa tion, also zum Beispiel unter Berücksichtigung des aufge nommenen Wasserdampfkondensats bei einer Heißdampfsterili sation oder unter Berücksichtigung der abdampfenden Eigen feuchtigkeit bei einer Sterilisation unter trockener Heiß luft. Mechanische Bauteile zur Aufrechterhaltung der Por tionen entfallen und müssen folglich nicht mitsterilisiert werden. Die Anlage wird insgesamt kompakter und ist leich ter zu warten und zu überwachen.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt es zu, daß aseptische Bedingungen für die gesamte Linie sehr leicht durch Vor sterilisation der Kammer, also vor Beginn des Abfüllens, mit den allgemein üblichen Mitteln, d. h. unter Verwendung von Dampf, Heißwasser, chemischen Mitteln usw. geschaffen werden können.

Zwar ist aus DE 32 08 810 A1 an sich bereits eine soge nannte Brutto-Absackwaage in Alleinstellung mit einer un terhalb eines Vorratsbehälters vorgesehenen, von einem Schutzgehäuse umgebenen und eine Luftentlastungsleitung aufweisende Dosiervorrichtung bekannt, wobei der Spalt zwischen dem Auslaufende des Schutzgehäuses und dem Oberende des Füllstutzens durch eine luftdicht verschlie ßende Wand abgedichtet ist, doch dient dieses Schutzgehäu se einzig der Vermeidung des Entweichens von größeren Men gen von Füllgutstaub am Einfüllstutzen in die Atmosphäre und ist keinesfalls zum aseptischen Abfüllen von Wiegegut geeignet.

Mit der Erfindung wird es erstmals möglich, Produkt pro blembehafteter Konsistenz in einem kontinuierlichen, nicht vorportionierten Sterilisationsprozeß und mit relativ ge ringem Aufwand störungsarm und produktschonend abzufüllen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dargelegt, anhand dessen die Erfindung näher erläutert wer den soll. Die zugehörige Zeichnung zeigt die einzige Figur hierzu eine stark schematisierte Anlage in der Seitenan sicht.

Eine Einhausung 1 umschließt die gesamte Abfüllanlage. Im Deckenbereich ist die Sterilisierungsanlage 2 unterge bracht, beispielsweise also Strahler. Die Anlage wird von räumlich übereinander angeordneten Fördereinrichtungen 3, 4 durchmessen. Die obere Fördereinrichtung 3, ein Endlos- Förderband, vorzugsweise aus einem glatten, gut zu reini genden und zu sterilisierenden Edelstahlband, wird aus ei nem Austragsbehälter 5 direkt oder über eine Rutsche 6, einen Vibrationsförderer oder dergleichen gleichmäßig mit Produkt 7 beschickt.

Das aufgegebene Produkt 7 läuft im flächigen Strom auf der Fördereinrichtung 3 an den Strahlern der Sterilisie rungsanlage 2 vorbei, wobei es sterilisiert wird. Die Ste rilisation kann sehr produktschonend erfolgen, da die Strahlungsenergie lediglich auf die geringe Schichtdicke bzw. geringe Produktstärke des ausgebreiteten Produkts 7 dimensioniert werden muß und nicht kompakte Portionen, Klumpen oder ähnliches durchdringen muß. Die Länge Be strahlungsstrecke, die Strahlungsenergie der Sterilisa tionsanlage 2 und die Bandgeschwindigkeit der Förderein richtung 3 lassen sich jeweils aufeinander und auf das Produkt 7 abstimmen.

Unterhalb der ersten Fördereinrichtung 3 läuft eine zweite Fördereinrichtung 4 nach Art einer Transportkette. Sie wird auf einer Seite mit leeren, offenen Behältnissen 8 beschickt. Durch eine Beaufschlagung mit einem Sterilisie rungsmittel 9, z. B. H₂O₂, werden die Behältnisse 8 steri lisiert.

Am anderen Ende der Fördereinrichtung 3 ist eine Wägeanla ge 10, vorzugsweise eine Kombinationswaage, so zwischen der oberen Fördereinrichtung 3 und der unteren Förderein richtung 4 positioniert, daß das sterilisierte Produkt 7 mittels Schwerkraft auf eine Verteileinrichtung fällt und in die einzelnen Wägebehälter der Wägeanlage 10 verteilt wird. Eine nicht näher dargestellte Einrichtung ermittelt unter kombinatorischer Zusammenstellung verschiedener Wä gebehälterinhalte ein bestmöglich angenähertes Sollgewicht und sorgt für die Entleerung dieser ausgewählten Wägebe hälter in ein sterilisiertes Behältnis 8 auf die Förder einrichtung 4. Das mit Sollgewicht gefüllte Behältnis 8 wird auf der unteren Fördereinrichtung 4 an einer Ver schließstation 11 vorbeigeführt, in der Deckel 12, die durch Deckenstrahler 16 entkeimt werden, die Behältnisse 8 keimdicht verschließen. Über eine Ausgabestation 13 werden die Behältnisse 8 aus der Anlage ausgegeben und z. B. einer Etikettieranlage zugeführt. Zur Verbesserung der Über sichtlichkeit ist eine gegebenenfalls noch angeschlossene Abkühlstation im Beispiel nicht dargestellt. Wichtig für die Herstellung einer einwandfreien sterilen Atmosphäre ist es, daß die Anlage unter Überdruck arbeitet. Hierzu wird Sterilisierungsgas unter Überdruck P_ü auf der Seite, auf der die Wägeeinrichtung 10 arbeitet, eingeblasen. Das Sterilisierungsgas durchströmt die Anlage und entweicht an der Schleuse 14 zum Einschleusen des Produkts 7, an der Schleuse 15 zum Einschleusen der Deckel, an der Schleuse 17 zum Zuführen der Behältnisse 8 und der Schleuse 18 zum Ausschleusen der abgefüllten und verschlossenen Behältnis se 8. Hierdurch ergibt sich eine zuverlässige und laminare Durchströmung der Anlage mit sterilem Druckgas, das heißt, Wirbel, die infolge Sogwirkung Keime durch die Schleusen ansaugen könnten, entstehen erst gar nicht.

Anstelle einer Kombinationswaage kann auch jede andere Waage eingesetzt werden, wenn es die Produktkonsistenz zu läßt. Kombinationswaagen haben den großen Vorteil, daß Produkt, das sich schlecht oder überhaupt nicht gleichmä ßig dosieren läßt, beispielsweise fadenartiges oder groß stückiges Produkt, aufgeteilt auf viele zufällig ent stehende Einzelgewichte, zu einem Gesamtgewicht nahe Soll gewicht zusammenstellen läßt, ohne es mechanisch zu zer stören.

Bezugszeichen

1

Einhausung

2

Sterilisierungsanlage

3

Fördereinrichtung (Förderband)

4

Fördereinrichtung (Förderkette)

5

Austragsbehälter

6

Rutsche

7

Produkt

8

Behältnis

9

Sterilisierungsmittel

10

Wägeanlage

11

Verschließstation

12

Deckel

13

Rutsche

14

Schleuse

15

Schleuse

16

Deckenstrahler

17

Schleuse

18

Schleuse

Claims

1. Verfahren zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse, insbesondere von Lebensmitteln problemati scher Konsistenz, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt (7) im Durchlauf oder in größeren Chargen sterilisiert wird, anschließend in steriler Atmosphäre zu Portionen ver wogen und letztlich in steriler Atmosphäre in zuvor steri lisierte Behältnisse (8) abgefüllt und verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sterilisierte Produkt (7) Wiegebehältern einer steri len Teilmengen-Wägeanlage (10) zugeführt wird, die in be kannter Weise aus einer Kombination jeweils bestmöglich korrespondierender Teilgewichte ein Sollgewicht zusammen stellt und ausgibt.

3. Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von Pro dukt in Behältnisse, insbesondere von Lebensmitteln pro blematischer Konsistenz, mit einer Wägeanlage für das Pro dukt, einer Aufgabestation für das Produkt, einer Sterili sierungsanlage für das Produkt, einer Sterilisierungsanla ge für die Behältnisse, einer sterilen Abfüll- und Ver schließstation und einer Ausgabestation für die gefüllten Behältnisse, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeanlage (10) räumlich zwischen der Sterilisierungsanlage (2) für das Produkt (2) und/oder der Fördereinrichtung (3) für die Zuführung des losen Produkts (7) und der Sterilisierungs anlage (9) und/oder der Fördereinrichtung (4) für die Be hältnisse (8) angeordnet ist, und daß wenigstens die Ste rilisierungsanlagen (2, 9), die Durchlaufstrecken der För dereinrichtungen (3, 4), die Wägeanlage (10) und die Ver schließstation (11) in einer gemeinsamen Einhausung (1) oder in mehreren gasdicht miteinander in Verbindung stehenden Einhausungen untergebracht sind und mit einem Sterilisationsmedium (P_ü) beaufschlagbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeanlage (10) räumlich unterhalb der Sterilisie rungsanlage (2) und/oder der Fördereinrichtung (3) für das Produkt (7), aber oberhalb der der Sterilisierungsanlage (9) und/oder der Fördereinrichtung (4) für die Behältnisse (8) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägeanlage (10) zwischen der Sterilisierungsanlage (9) für die Behältnisse (8) und der Verschließstation (11) für die Behältnisse (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Sterilisierungsanlage (2) eine Endlos- Fördereinrichtung (3) angeordnet ist, auf der aufgegebenes Produkt (7) in gleichmäßigem, dünnschichtigem Strom durch die Sterilisierungsanlage (2) gefördert wird und am Ende schwerkraftbedingt in mindestens ein darunter angeordnetes Behältnis einer Wägestation (10) fällt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgewogene Wiegecharge in ein sterilisiertes Be hältnis (8) fällt, das unterhalb der Wägeanlage (10) auf einer Endlos-Fördereinrichtung (4) von der Sterilisie rungsanlage (9) für die Behältnisse (8) in Richtung Ver schließ- und Ausgabestation (11, 13) befördert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wägeanlage (10) eine Teilmengenkombinationswaa ge mit einer Vielzahl von Wiegetrichteranordnungen zur Kombination von Teilgewichten zu einem Sollgewicht ange ordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisationsmedium in der Einhausung (1) oder den Einhausungen unter Überdruck steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einhausung(en) (1) eine Schleuse (14) zum Aufgeben des Produkts, eine Schleuse (15) zum Zuführen der Deckel, eine Schleuse 17 zum Zuführen der leeren Behältnisse (8) und eine Schleuse (18) für die Ausgabe der gefüllten Be hältnisse (8) besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schleusen zu einer gemeinsamen Schleu se zusammengefaßt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fördereinrichtung (3) als ein Endlos-Förder band aus Edelstahl ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fördereinrichtung (4) als eine Endlos-För derkette ausgeführt ist.