DE2625350C2

DE2625350C2 - Überdruckventil für Verpackungsbehälter

Info

Publication number: DE2625350C2
Application number: DE2625350A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing.(grad.) 2800 Bremen Barthels; Otto Dr.Rer.Nat. 2800 Bremen Vitzthum; Peter Dr.rer.nat. 2871 Varell Werkhoff
Original assignee: HAG AG 2800 BREMEN DE
Current assignee: HAG AG 2800 BREMEN DE
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1982-11-11
Also published as: CH615641A5; ES459009A1; ATA324177A; DD131777A5; DK247177A; DE2625350A1; FR2353451A1; SE431968B; GB1583503A; FR2353451B1; IT1076046B; SE7705767L; AT350465B

Description

Es ist bekannt, daß F.östkaf.'.e in handelsüblicher Verpackung nur etwa 3 bis Ό Wochen lang sein frisches Aroma bewahrt Dann setzt ein / !terungsprozeß ein, wobei sauerstoff-katalysierte Kondensations- und Polymerisationsreaktionen ablaufen sowie sich möglicherweise Peroxide in geringen Mengen bilden, die dem Kaffeeduft und -geschmack eine sensorisch unerwünschte Note verleihen.

Man hat daher auf verschiedenen Wegen versucht, Kaffeepackungen zu entwickeln, in denen nur noch ein Minimum an Sauerstoff verbleibt, so z. B. gasdichte Vakuum-Hartpackungen, evakuierte und hinterher mit Schutzgas gefüllte, gasdichte Weichpackungen, Vakuumdosen usw. Während man hiermit bei gemahlenem Kaffee Fortschritte erzielte, trat bei Bohnenware das Problem des langsamen CCVNachgases aus den Bohnen auf. Der Grund ist folgender: Beim Röstprozeß wird neben der Bildung der braunen Farbe und des Kaffeearomas viel COj freigesetzt, das zum großen 1 I in den Röstbohnen eingeschlossen wird. Dieses Gas, welches ein Mehrfaches des Bohnenvolumens ausmacht (Lit.: R. Radtke et al: Kaffee & Tee Markt 25 [17], 7-14 [1975], diffundiert in den ersten 2 bis 3 Wochen zum Oberwiegenden Teil aus den Bohnen heraus und bewirkt ein unerwünschtes Aufblähen der gasdichten Verpaklcung. Beim gemahlenen Kaffee ist dieser Vorgang praktisch nicht mehr zu beobachten, da das CO2 während des Mahlvorganges bereits freigesetzt wird.

Aus der DE-AS 10 63082 ist ein Ventilsack aus Gewebe oder Papier mit Entjüftungsöffnungen bekannt, die auf der Innenseite der Sackwandung mit einem luftdurchlässigen, porösen Material abgedeckt sind. Die Entlüftüngsöffnungen lassen aber Gas in beiden Richtungen durch, während ein Überdruckventil für Verpackungsbehälter den Inhalt des Behälters gegen das Einströmen von Außenluft abschließen und nur bei einem im Behälterinnern entstehenden Überdruck Gas nach außen hindurchlassen muß.

Man hat versucht, das Problem der allmählichen COrDesorption bei Röstbohnen dadurch zu lösen, daß man Vakuumdosen verwendet, die sowieso einem erhöhten Innendruck widerstehen, oder in die Verbundfolie die als Verpackungsmaterial dient, CO₂-adsorbierende Stoffe, verpackt in kleinen Polyäthylenbeuteln, einschweißt, oder ein mechanisch arbeitendes Ventil verwendet, welches bei einem bestimmten COj-Überdruck öffnet und in bekannter Weise in eine gasdichte Verpackung eingeschweißt werden kann.

Man hat bereits die Funktionssicherheit derartiger Überdruckventile dadurch verbessert, daß zur Unter-Stützung der Ventilwirkung eine Flüssigkeitsschicht hoher Kohäsionskraft verwendet wird, wie dies bei gefetteten Schliffventilen seit langem bekannt ist In einer aus der DE-OS 23 60 126 bekannten Anordnung liegt dabei ein als Ventilelement dienendes Gummiplättchen auf einem Ventilsitz auf, der ebenso wie das Gummiplättchen mit einem Silikonölfilm überzogen ist Dabei kann sich der scheibenartige Ventilkörper erst von seinem Ventilsitz abheben, wenn der in der Packung vorhandene Innendruck die Summe der elastischen Reaktion des Ventilkörpers und der Haftkraft der viskosen Zwischenschicht zwischen Ventilkörper und Ventilsitz überwunden hat Da kleine Druckkräfte noch nicht genügen, die Haftkraft der "^;skosen Zwischenschicht zu lösen, arbeitet das Überdruckventil vergleichsweise träge. Als Folge dieses trägen Ansprechens öffnet das Überdruckventil erst bei einem gewissen Überdruck, so daß die Auslenkung des Ventilelements relativ groß wird und deshalb eine gewisse Zeitspanne vergeht, bis beim Aufhören des Überdrucks sich das Ventilelement dem Ventilsitz wieder so weit genähert hat, daß durch die viskosen Zwischenschichten erneut ein Zusammenwirken der Klebekräfte auftritt und damit wieder volle Dichtigkeit vorhanden ist, die jeden unerwünschten Gaseintritt verhindert

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überdruckventil zn schaffen, welches bereits bei sehr kleinen Überdrücken anspricht so daß die Gefahr verringert ist, daß im Intervall zwischen dem Nachlassen des Überdrucks und dem erneuten Zusammenwirken der viskosen Kräfte ein Gasaustausch auch in unerwünschter Richtung d. h. in das Innere des Verpackungsbehälters, eintritt

Dies wird ei findungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ventilelement aus einem porösen Element besteht

JO welches mit einer schwerflüchtigen Flüssigkeit von hohem Kohäsionsvermögen bzw. hoher Oberflächenspannung imprägniert und zwischen Behälterwand und Abdeckung randseitig festgelegt ist, und daß die Ventilwirkung allein durch Aufreißen der Flüssigkeitsschicht in den Poren des Elements erfolgt

Als Folge dieser Ausbildung spricht das Überdruckventil bereits bei so geringen Überdrücken an, die noch nicht zur mechanischen Betätigung eines mit einer viskosen Schicht behafteten Ventilelements ausreichen würde.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigt

F i g, 1 einen Querschnitt durch einen Verpackungsbehälter, an welchem das Ventilelement unmittelbar anliegt, und

Fig.2 einen Querschnitt durch einen Verpackungsbehälter, mit dem das Ventilelement als eigene selbständige Einheit verbunden ist

Gemäß F i g. 1 besteht das Ventilelement 3 aus einem porösen Element, welches mit einer Flüssigkeit imprägniert ist und zwischen der Behälterwand 1 und einer aus einer Folie oder einem Formteil bestehenden Abdeckung 6 randseitig festgelegt ist Dies erfolgt z. B. durch eine randseitige Klebütoffschicht oder Schweißnaht 4, die zwischen VentildeTient und Behälterwand i'iegi oder durch eine Klebstoffschicht oder Schweißnaht 4' zwischen Ventilelement und der Abdeckung 6. Die Fläche la der Behälterwand stellt vorzugsweise die ι ο Innenfläche des Verpackungsbehälter dar, könnte jedoch auch die Außenfläche bilden. Die Behälterwand 1 ist in! Bereich des Ventils mit Perforationen 2 versehen, die beispielsweise- einen Durchmesser von etwa 1 mm besitzen, und die Abdeckung 6 weist Perforationen 7 auf. Das Ventilelement 3 kann gegebenenfalls so gestalte! sein, daß ein geringer Abstand 8 bzv/. 9 zur Abdeckung 6 bzw. zur Behälterwand 1 entsteht Die Behälterwand 1 ist bei 10 mit der Abdeckung 6 heißgesiegelt oder verklebt. Die Klebstoffschichten oder Schweißnähte 4 und 4' können stau alternativ auch gleichzeitig verwende! werden.

Als Ventilelsment eignet sich besonders Filte.papier, jedoch können auch Elemente aus poröser Keramik, wie Sinterglas, gepreßtes Kieselgur. Sintermetall und Kunststoffschaummaterial, verwendet werden, desgleichen Glasfaservliese, Kunststoffgew ;be und luftdurchlässiges großporiges Kunststoffleder.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, we:nn sich das Ventilelement 3, das als Träger für die Flüssigkeit dient in die Verpackungsfolie einschweißen läßt Dies ist z. B. mit dickem Filterpapier möglich, was wahrscheinlich durch ein Festkleben mit dem Polyäthylersmaterial des Verpackungsbehälters zu erklären ist

Als Flüssigkeit zur Imprägnierung des Ventilelements eignen sich alle Flüssigkeiten mit großer Kohäsionskraft bzw. hoher Oberflächenspannung, die geringe Flüchtigkeit aufweisen, unempfindlich gegen Sauerstoff, nichthygroskopisch und chemisch stabil sind, eine geringe Löslichkeit für O2 haben und praktisch keinen Eigengeruch aufweisn, beispielsweise Silikonöl, Olivenöl, Erdnuß- oder Knochenöl. ebenso wie mineralische Öle und unter Umständen auch V/eichmacher wie Dioctyl-, Dinonyl-, Didecylphthalate oder Sebacinsäureester. Die Viskosität soll etwa zwischen 3 und 12 Engler-Grad bei ⁴^ 20° C liegen.

Der Überdruck, bei welchem das Ventil öffnet, ist abhängig von der Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit und dem mittleren Porendurchmesser des Trägermaterials nach der Beziehung ρ = 2 γ/R, wenn γ die Oberflächenspannung ,:nd R der mittlere Porendurchmesser des Trägermaterials ist. Durch Variation der Flüssigke't sowie durch Veränderung der Porosität des Trägers läßt sich der öffnungsdruck des Ventils variieren. Bei COrÜberdruck im Innern des Verpakkungsbehälters spric'iit das Überdruckventil bei einer gewissen Druckdifferenz an, die Flüssigkeit in den Poren »reißt auf«, das Ventil öffnet, nach Druckausgleich zieht sich die Flüssigkeit in den Porc-n wieder zusammen und sperrt den Gasdurchtritt

Ausführungsbeispiel

Es wurde ein Filterpapier mit einem Gewicht von 350 g/m² und einer Filtrationszeit nach Prüfsystem Herzberg von 80 Sekunden verwendet dessen Durchmesser ca. 2 cm und dessen Stärke 0,9 mm waren und welches mit Silikonöl von ca. 2000cSt/20°C getränkt war. Das Überdruckventil öffnete bei einem Druck von 15 mbar und schloß bei ca. 10 mbar.

Gemäß Fig.2 kann das Überdruckventil auch als separate Ventilanordnung 5 verwendet werden, in welcher das Ventilelement an jeder seiner beiden Seiten von einer Folie oder einem Formteil eingeschlossen ist. Eine derartige Ventilanordnung 5 kann ebenfalls sowohl an der Innenseite wie auch an der Außenseite des Verpackungsbehälters vorgesehen werden. In Fig.2 stellt die Fläche la vorzugsweise die Innenfläche des mit Perforationen 2 versehenen Verpackungsbehälters dar. Die Ventilanordnung 5 kann an ihrer df· Behälterwand 1 zugewandten Fläche mit einer flachen Ausnehmung 11 versehen sein, welche das Austreten der Gase aus dem Innenraum des Verpackungsbehälters zur Atmosphäre erleichtert

Das Ventilelement 3 kann zur Erleichterung des Gasdurchtritts einen geringen Abstand 8 bzw. 8' von der Abdeckung 6 bzw. dem Formteil 12 haben und ist mit dem Formteil 6 und/oder der Abdeckung 6 durch eine Klebstoff- oder Siegelungsverbindung 4 bzw. 4' gasdicht verbunden.

Die Abdeckung 6 und das Formteil 12 der Ventilanordnung 5 sind durch eine Heißsiegelung 13 gasdicht miteinander verbunden, während die Ventilanordnung 5 als Ganzes durch eine Siegelung 10 mit der Behälterwand verbunden ist Die genannten Siegelungen könnten auch durch Klebstoffverbindungen ersetzt werden.

Die Abdeckung 6 ist mit einer Anzahl von Perforationen 7 und das Formteil 12, das wie erwähnt auch aus einer Folie bestehen kann, mit einer Anzahl von Perforationen T versehen, womit die Anordnung entsprechend jener der F i g. I arbeiten kann.

Das erfindungsgemäße Überdruckventil eignet sich besonders für Verpackungsbehälter, in welche Bohnenkaffee unmittelbar nach dem Rösten eingefüllt -.vird, obwohl auch andere Anwendungen, beispielsweise zur Verpackung von Käse, Vorteile aufweisen.

Zur Prüfung eines mit dem erfindungsgemäßen Überdruckventil ausgestatteten Verpackungsbehälters wurde Bohnenkaffee unmittelbar nach dem Rösten eingefüllt, der Verpackungsbehälter evakuiert und anschließend sowohl mit Stickstoff als auch mit Kohlendioxid eine Rückbegasung vorgenommen. Die verbackte Ware wurde in Abständen von 4 Wochen über einen Zeitraum von 6 Monaten einer sensorischen Prüfung unterzogen. Dabei wurde jeweils ein gleichbleibend frisches Röstaroma festgestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Oberdruckventil für Verpackungsbehälter, bei welchen zwischen einer Durchtrittsöffnungsanordnung in der Behäkerwand und einsr die Durchtrittsöffnung überdeckenden, einen Gasaustritt aufweisenden Abdeckung ein Ventilelement liegt, das in Verbindung mit einer Schicht einer chemisch stabilen und gegen Sauerstoff unempfindlichen Flüssigkeit hoher Kohäsionskraft arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (3) aus einem porösen Element besteht, welches mit einer schwerflüchtigen Flüssigkeit imprägniert und zwischen Behälterwand (1) und Abdeckung (6) randseitig festgelegt ist, und daß die Ventilwirkung allein durch Aufreißen der Flüssigkeitsschicht in den Poren des porösen Elements bei Überdruck im Behälterinnern erfolgt

2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeirhnet, daß das flächenhaft ausgebildete Ventilelemcrtt (3) an der Innenseite oder Außenseite des Verpackungsbehälters anliegt.

3. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (3) als separate Ventilanordnung (5) ausgeführt ist, die als Ganzes mit der Behälterwand versiegelbar ist.