DE3889164T2

DE3889164T2 - Verfahren zur herstellung eines hermetisch geschlossenen behälters.

Info

Publication number: DE3889164T2
Application number: DE3889164T
Authority: DE
Inventors: Toshio Gryouda; Shouichi Inaba; Michio Watanabe; Kanemichi Yamaguchi
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2008-01-14
Also published as: EP0302937A4; EP0302937A1; US4885897A; EP0302937B1; AU1150288A; AU591027B2; WO1988005402A1; DE3889164D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 (US-A-3 719 017).
Produkte, wie Lebensmittel oder dergl., die in einen hermetisch verschlossenen Behälter mit einem Zwischenraumbereich gegeben worden sind und Proteine, Saccharide und Stärke enthalten, bilden Kohlendioxid durch Strecker-Abbau. Der Strecker-Abbau ist eine oxidative Decarbonisierungsreaktion von Proteinen, Sacchariden und dergl., die während der Retortensterilisierung und während der Lagerung auftritt, so daß sie, im Gegensatz zur Fäulnis aufgrund von Bakterien oder dergl., zu keinen hygienischen Problemen führt.
Da der Innendruck des Behälters aufgrund des Strecker-Abbaus zunimmt, bläht sich der Wandbereich in dem Fall, daß der Behälter einen Wandbereich aufweist, der dafür anfällig ist, sich mit einem gesteigerten Innendruck zu wölben, und der Behälter wird irrtümlicherweise für einen sog. "aufgeblähten Behälter" behalten. Da der Behälter sich durch die erzeugten Gase auch aufbläht, wenn Nahrungsmittel in dem hermetisch verschlossenen Behälter faulen, wird im allgemeinen angenommen, daß die Nahrungsmittel in einem "aufgeblähten Behälter" verfault sind.
Um diesen Irrtum zu vermeiden, ist es günstig, den Innendruck in einem hermetisch verschlossenen Behälter vor der Retortensterilisierung auf einen Unterdruck einzustellen, d. h. auf einen Druck, der geringer als der atmosphärische Druck ist, und zwar in einem solchen Grad, daß keine Gefahr besteht, daß der Behälter irrtümlicherweise für einen "aufgeblähten Behälter" gehalten wird, selbst wenn ein Strecker-Abbau hervorgerufen wird ist.
GB-616 789 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters, in dem ein Wasser enthaltendes Nahrungsmittel erwärmt wird. Der Behälter wird verschlossen, wenn der Kopfraum Wasserdampf enthält.
US-3 719 017 beschreibt ein Verfahren zur Sterilisierung eines Behälters, bei dem ein Gemisch aus Ozon und Wasserdampf Luft ersetzt, die im Behälter enthalten ist. Der Behälter enthält ein Produkt und einen Zwischenraumbereich, und nach dem Sterilisieren ist er hermetisch verschlossen.
Herkömmlicherweise werden die folgenden Verfahren als Maßnahmen zur Einstellung des Innendrucks in einem hermetisch verschlossenen Behälter auf einen Unterdruck angewandt, und zwar mit dem hauptsächlichen Zweck, Sauerstoff, der schädlich für eine langzeitige Konservierung von Nahrungsmittelprodukten ist, aus dem Zwischenraumbereich zu entfernen: (a) ein Verfahren des Einfüllens oder Anordnens des Produkts sowie des hermetischen Verschließens im Vakuum; (b) ein Verfahren, bei dem Dampf, der in einem Dampferzeuger erzeugt wird, direkt durch eine Düse in einen Behälterkörper, in dem ein Produkt angeordnet ist, geleitet wird, um die Luft im Zwischenraumbereich durch Wasserdampf zu ersetzen, wobei der Behälter anschließend hermetisch verschlossen wird; und (c) ein sog. "Heißabpackverfahren", bei dem der Behälterkörper, unmittelbar nachdem ein flüssiges Produkt, wie Saft oder dergl., das auf 80 bis 90ºC erwärmt wurde, in den Behälterkörper gegeben worden ist, hermetisch verschlossen wird.
Bei dem Vakuumverfahren (a) bestehen jedoch Probleme dahingehend, daß die Vorrichtung kompliziert ist, die Installationskosten vergleichsweise hoch sind und der Wirkungsgrad beim Betrieb für eine Hochgeschwindigkeitsproduktion zu gering ist.
Beim Dampfverfahren (b) ist die Steuerung der Menge und des Drucks des eingeblasenen Dampfes schwierig. Insbesondere in dem Fall, in dem das Dampfverfahren auf einen Behälter, der in der Beschreibung als halbstarrer Behälter bezeichnet wird, was nachstehend erläutert wird, angewandt wird, muß eine Düse mit einer sehr engen Öffnung verwendet werden, da der erforderliche Unterdruck gering ist (z. B. etwa -4 cmHg als Manometerdruck), so daß die Gefahr besteht, daß die Düse durch Wassertröpfchen und Fremdstoffe, wie Wasserstein und dergl., in den Rohrleitungen, verstopft, was zu einer großen Variation des Unterdrucks darin führt.
Daher tritt das Problem auf, das der Behälter irrtümlicherweise für einen sog. "aufgeblähten Behälter" aufgrund eines unzureichenden Unterdrucks gehalten wird oder daß er einer ausgeprägten konkaven Verformung und dergl. aufgrund eines zu großen Unterdrucks unterliegt und an Gebrauchswert verliert.
In der Beschreibung wird der folgende Typ eines Behälters, der unter belastungsfreien Bedingungen seine eigene Form aufrechterhalten kann, als halbstarrer Behälter bezeichnet, wobei eine Konkavität, die in einem Wandbereich, wie einem Bodenwandbereich, aufgrund eines vergleichsweise geringen Unterdrucks im Inneren (z. B. -7 cmHg Manometerdruck) ein solches Ausmaß annimmt, daß der Behälter nicht an Gebrauchswert verliert, wobei jedoch ein Wandbereich, wie ein Seitenwandbereich, aufgrund eines vergleichsweise hohen Unterdrucks im Inneren (z. B. -20 cmHg Manometerdruck) In einem solchen Ausmaß konkav verformt wird oder einknickt, daß der Behälter an Gebrauchswert verliert.
Ein für den halbstarren Behälter verwendeter Behälterkörper wird in der Beschreibung als halbstarrer Behälterkörper bezeichnet.
Das "Heißabpackverfahren" (c) kann nur für flüssige Nahrungsmittelprodukte und nicht für feste Nahrungsmittelprodukte, wie Wurst oder dergl., angewandt werden. Selbst bei flüssigen Nahrungsmittelprodukten tritt, wenn das Verfahren auf halbstarre Behälter angewandt wird, das Problem auf, daß die konkave Verformung bes Behälters, die eine Begleiterscheinung des Abkühlens nach dem hermetischen Verschließen ist, in einem solchen Maß ansteigen kann, daß der Behälter an Gebrauchswert verliert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters, in dem ein Produkt angeordnet ist, bereitzustellen, wobei das Verfahren praktisch ist, da vergleichsweise billige Vorrichtungen mit einer hohen Produktivität verwendet werden, da das Verfahren selbst für feste Nahrungsmittelprodukte anwendbar ist und da der Unterdruck im Inneren in einem vergleichsweise kleinen Volumen und darüber hinaus mit einem kleinen Variationsbereich gesteuert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters bereitzustellen, wobei der Sauerstoffgehalt in einem Zwischenraumbereich auf eine Spurenmenge verringert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters bereitzustellen, in dem ein Produkt, wie ein Nahrungsmittel oder dergl., angeordnet ist und der einen Wandbereich aufweist, der elastisch in konkaver Weise in Abhängigkeit vom Unterdruck im Inneren deformierbar ist, dessen hermetischer Verschluß bestätigt worden ist und bei dem ermittelt wurde, daß der Unterdruck im Inneren in einem Bereich liegt, so daß keine Gefahr besteht, daß der Behälter irrtümlicherweise für einen "aufgeblähten Behälter" gehalten wird, selbst wenn ein Strecker-Abbau hervorgerufen worden ist, und zwar unter Verwendung einer vergleichsweise billigen Vorrichtung mit einer hohen Produktivität.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters bereitgestellt, das folgende Stufen umfaßt:
(i) Einleiten von Wasser und Gas in einen Behälterkörper, der ein Produkt und einen Zwischenraumbereich aufweist, und
(ii) unmittelbar danach hermetisches Verschließen des Behälterkörpers, wobei
(a) das Wasser in Form von Wasserdampf durch Einblasen eines nicht-kondensierbaren Gases mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit in Wasser, dessen Temperatur auf konstanter Höhe geregelt wird, erzeugt wird,
(b) der Wasserdampf in den Behälterkörper so eingeblasen wird, daß vom Produkt nur die Oberfläche und der Nachbarbereich davon erwärmt wird,
(c) unmittelbar anschließend an die Stufe (b) ein Inertgas in den Behälterkörper eingeblasen wird, wodurch der Wasserdampf und die im Zwischenraumbereich verbleibende Luft durch das Inertgas ersetzt werden, und
(d) der Behälterkörper mit einem Deckel verschlossen wird.
Es wird bevorzugt, daß der Wasserdampf in den Behälterkörper so eingeblasen wird, daß der im Kopfraum des geschlossenen Wasserbehälters durch Einblasen des nicht-kondensierbaren Gases mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit in das Wasser im Behälter, dessen Temperatur auf konstanter Höhe geregelt wird, erzeugte Wasserdampf vom Öffnungsende einer Rohrleitung, die in Verbindung mit dem Kopfraum steht, gegen das Produkt im Behälterkörper geblasen wird, wobei sich das Produkt benachbart zum Öffnungsende befindet.
Nicht-kondensiertes Gas bezeichnet in dieser Anmeldung ein Gas, das unter einem Druck von 1 atm bei 0ºC nicht-kondensiert, wie Luft, Stickstoffgas, Sauerstoffgas, Heliumgas, Argongas, Kohlendioxidgas oder dergl. Wasserdampf oder Dämpfe von Alkoholen oder dergl. gehören nicht zu den nicht-kondensierbaren Gasen.
Die Temperatur des Produkts unmittelbar vor dem Einblasen des Wasserdampfes ist vorzugsweise geringer als die des Wasserdampfes, und insbesondere ist sie bei etwa Raumtemperatur z. B. etwa 0 bis 45ºC.
Da die Menge an Wasserdampf, die in den Behälterkörper geblasen wird, prinzipiell nur durch die Wassertemperatur, die Strömungsgeschwindigkeit des nicht-kondensierbaren Gases und die Einblaszeit bestimmt wird, ist die Verwendung einer Düse mit einer engen Öffnung nicht erforderlich und es ist einfach, die Menge an Wasserdampf mit einem kleinen Variationsbereich zu steuern
Nachdem der Wasserdampf in den Behälterkörper geblasen worden ist und nachdem unmittelbar danach der Behälterkörper mit einem Deckel hermetisch verschlossen worden ist, kondensiert der Wasserdampf auf der Oberfläche des Produkts und auf den inneren Oberflächen des Behälterkörpers und des Deckels, so daß das Innere des hermetisch verschlossenen Behälters einen Unterdruck annimmt, wenn das Innere des hermetisch verschlossenen Behälters auf Raumtemperatur abkühlt.
Dementsprechend wölbt sich der vergleichsweise biegsame Wandbereich des hermetisch verschlossenen Behälters, üblicherweise ein Bodenwandbereich und/oder der Deckel, ein wenig nach innen, um den Volumeninhalt des Behälters zu verringern, so daß der Innendruck des Behälters im Gleichgewicht mit dem Außendruck, d. h. dem offenen atmosphärischen Druck, steht.
In diesem Fall wird, da der in den Behälterkörper eingeblasene Wasserdampf auf eine vergleichsweise kleine Menge eingestellt werden kann, kein so hoher Unterdruck erzeugt, daß eine so tiefe konkave Verformung oder ein Einknicken hervorgerufen wird, wodurch der hermetisch verschlossene Behälter an Gebrauchswert verlieren würde. Da ferner der Bereich der Variation der Menge des in den Behälterkörper eingeblasenen Wasserdampfes klein ist, ist der Variationsbereich des Unterdrucks im Inneren des hermetisch verschlossenen Behälters ebenfalls klein.
Da die vorstehend beschriebene Konkavität im Wandbereich die Erzeugung eines Unterdrucks im Behälter anzeigt, nämlich das Fehlen eines durchgehenden Lochs zwischen der Außenseite und der Innenseite des Behälters, kann der Verschluß durch den Druck der Konkavität bestätigt werden.
Ferner ist die Menge an Kohlendioxid, selbst wenn es im hermetisch verschlossenen Behälter durch Strecker-Abbau erzeugt wird, im allgemeinen vergleichsweise klein. Während der Wandbereich normalerweise versucht, den ursprünglichen flachen Zustand wiederherzustellen, wird dementsprechend nur das Ausmaß der Konkavität verringert, und es besteht keine Gefahr, daß der Wandbereich über den flachen Zustand herausragt, d. h. also ein "aufgeblähter Behälter" gebildet wird.
Wenn der Wasserdampf vom offenen Ende einer Rohrleitung eingeblasen wird, dann verstopft das offene Ende nicht und die Menge an eingeblasenem Wasserdampf wird nicht verringert. da der Innendurchmesser des offenen Endes vergleichsweise groß sein kann (z. B wild ein Innendurchmesser von etwa 7 bis 10 mm bevorzugt)
Da das Einblasen von Wasserdampf an einer offenen Atmosphäre durchgeführt werden kann, ist der Betriebswirkungsgrad hoch, und es kann eine kontinuierliche Herstellung mittels eines Fließbandsystems durchgeführt werden, so daß eine hohe Produktivität erzielt wird.
Der Wasserdampferzeuger ist vergleichsweise billig, da er im wesentlichen aus einem Wasserbehälter, einer Steuereinrichtung für eine konstante Temperatur des Wassers im Wasserbehälter und einer Vorrichtung zum Einblasen eines nicht-kondensierbaren Gases mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit besteht. Ferner können Produkte in einer geeigneten Form, wie einer viskosen Form, einer festen Form oder dergl., verwendet werden.
Ein nicht-kondensierbares Inertgas kann beim vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden. Beispiele für die nicht-kondensierbaren Inertgase sind Stickstoffgas, Heliumgas, Argongas und dergl.
In dem Fall, in dem das gemischte Gas aus Wasserdampf und dem nicht-kondensierbaren inertgas in den Behälterkörper eingeblasen wird, wird der Sauerstoffgehalt im Zwischenraumbereich des verschlossenen Behälters auf eine Spurenmenge verringert, da Luft im Raum durch das gemischte Gas, das kein Sauerstoffgas enthält, ersetzt wird.
Bei einem weiteren (zweiten) Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen hermetisch verschlossenen Behälters werden zusätzliche Stufen, in denen nur die Oberfläche des Produkts und der Nachbarbereich davon durch Einblasen von Wasserdampf erwärmt werden und anschließend das Inertgas eingeblasen wird, um den Wasserdampf und die restliche Luft im Zwischenraumbereich durch das Inertgas zu ersetzen, zwischen der Stufe, bei der der Wasserdampf in den Behälterkörper eingeblasen wird, und der Stufe, in der der Behälterkörper hermetisch mit dem Deckel verschlossen wird, bereitgestellt.
Während die Oberflächentemperatur des Produkts üblicherweise niedriger ist als die Temperatur des in den Behälterkörper eingeblasenen Wasserdampfes, werden in diesem Fall nun die Oberfläche des Produkts und der Nachbarbereich davon beim Einblasen von Wasserdampf für eine kurze Zeit erwärmt, und in dieser Zeit wird die latente Wärme des Wasserdampfes abgeführt, was zu einer Kondensation von Feuchtigkeit auf der Oberfläche führt.
Da das erhaltene kondensierte Wasser selbst in einer kurzen Zeit von der Beendigung des Einblasens des Inertgases bis zum hermetischen Verschließen zu Wasserdampf verdampft, ist etwas Wasserdampf im Zwischenraumbereich unmittelbar nach dem hermetischen Verschließen vorhanden.
Die Menge an Wasserdampf im Behälter nach dem Verschließen kann bis auf einen kleinen Variationsbereich durch die Temperatur und die Menge des Wasserdampfes, der in den Behälterkörper geblasen wird, die Oberflächentemperatur des Produkts, die Temperatur des gegen das Produkt geblasenen Inertgases, die Zeit vom Einblasen des Inertgases bis zum hermetischen Verschließen und dergl. gesteuert werden.
Während die Innenseite des verschlossenen Behälters auf Raumtemperatur abkühlt, kondensiert der Wasserdampf, und das Innere des Behälters nimmt einen Unterdruck an. Dementsprechend bildet sich in der gleichen Weise, wie es vorstehend beschrieben wurde, kein "aufgeblähter Behälter", und es bildet sich auch keine so große konkave Verformung, daß ein Verlust des Gebrauchswertes auftritt. Ferner kann auch der hermetische Verschluß bestätigt werden.
Da in diesem Fall nur die Oberfläche des Produkts und der Nachbarbereich davon erwärmt werden, ist die Betriebszeit kurz, was zu einer hohen Produktivität führt, und eine Qualitätsbeeinträchtigung des Produkts aufgrund einer thermischen Hysterese während des Betriebs tritt kaum auf.
Selbst wenn es sich bei dem nicht-kondensierbaren Gas um Sauerstoff oder ein Gas, das eine vergleichsweise große Menge an Sauerstoff enthält, wie Luft, handelt, kann der Sauerstoffgehalt im Zwischenraumbereich auf eine Spurenmenge verringert werden. Auch wenn das nicht-kondensierbare Gas ein Inertgas ist, kann der Sauerstoffgehalt im Zwischenraumbereich auf eine Spurenmenge im Vergleich mit dem Fall, in dem das Gas im Zwischenraumbereich nicht durch Inertgas ersetzt wird, verringert werden.
Bei einem weiteren (dritten) Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen hermetisch verschlossenen Behälter werden eine Stufe, bei der Wasserdampf, der durch Einblasen eines nicht-kondensierbaren Gases mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit in Wasser, dessen Temperatur auf konstanter Höhe geregelt wird, erzeugt wird, in den Behälterkörper geblasen wird, in dem sich ein Produkt befindet, das einen Zwischenraumbereich läßt, und der einen Wandbereich aufweist, der elastisch in konkaver Weise in Abhängigkeit vom Unterdruck im Inneren verformbar ist, eine Stufe, in der ein Behälterkörper mit einem Deckel verschlossen wird, und eine Stufe, in der das Ausmaß der konkaven Verformung des Wandbereiches gemessen wird, in einer Anlage durchgeführt.
Der Wandbereich, der elastisch in konkaver Weise in Abhängigkeit vom Unterdruck im Inneren verformbar ist, bezeichnet einen Wandbereich, der eine solche Reproduzierbarkeit aufweist, daß in einem Bereich, in dem der Unterdruck im Inneren vergleichsweise gering ist, gilt, daß, je höher der Unterdruck im Inneren ist, um so größer das Ausmaß der konkaven Verformung ist. Wenn der Unterdruck im Inneren auf Null zurückkehrt, kehrt auch das Ausmaß der konkaven Verformung im wesentlichen auf Null zurück, so daß der Unterdruck im Inneren aus dem Ausmaß der konkaven Verformung bestimmt werden kann. Der Bodenwandbereich oder dergl. des halbstarren Behälterkörpers fallen darunter.
Da der Behälterkörper einen Wandbereich aufweist, der elastisch in konkaver Weise in Abhängigkeit vom Unterdruck im Inneren verformbar ist, und da nach dem Verschließen das Ausmaß der konkaven Verformung des Wandbereiches in der gleichen Anlage gemessen wird, kann der Unterdruck im Inneren bald nach dem Verschließen bewertet werden.
Selbst wenn die Herstellung durchgeführt wird, ohne daß ein Störfall oder dergl. im Wasserdampferzeuger bekannt wird, kann dementsprechend die Herstellung von hermetisch verschlossenen Behältern mit einem Unterdruck im Inneren im vorgeschriebenen Bereich wieder aufgenommen werden, indem festgestellt wird, daß der Unterdruck im Inneren den vorgeschriebenen Bereich überschreitet und dabei der Störfall festgestellt und behoben wird.
Ferner kann ein fehlerhafter Behälter der ein winziges Loch oder dergl. aufweist, das durch den Deckel oder den verschlossenen Bereich tritt, und der daher nicht verschlossen ist, als ein Behälter ohne Unterdruck im Inneren ermittelt werden. Ein Behälter, der durch einen zu großen Unterdruck im Inneren eingeknickt ist, kann als ein Behälter mit einem zu großen Unterdruck im Inneren ermittelt werden. Indem diejenigen Behälter, bei denen der Unterdruck im Inneren außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, aus der Anlage verworfen werden, werden aus der Anlage nur hermetisch verschlossene Behälter abgegeben, deren Unterdruck im Inneren innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt und deren Verschluß bestätigt wurde.
Da Wasserdampf in einer offenen Atmosphäre eingeblasen werden kann, ist der Betriebswirkungsgrad hoch, und da alle Stufen in der gleichen Anlage durchgeführt werden, ist die Produktivität hoch aufgrund einer kontinuierlichen Produktion durch ein Fließbandsystem.
Fig. 1 ist ein erläuternder Längsschnitt eines Beispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 2 ist ein erläuternder Längsschnitt eines Beispiels eines Wasserdampferzeugers, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird und sich von dem in Fig. 1 gezeigten Typ unterscheidet.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen becherförmigen halbstarren Behälterkörper, der durch Ziehen eines Laminat- Rohlings mit einer thermoplastischen Folie, z. B. einer Polypropylenfolie, als innerer Lage und äußerer Lage und einer Metallfolie als mittlere Lage hergestellt wurde und der mit einem verstärkenden gewellten Bereich 2a am Rand des Flansches 2 gebildet wurde.
In den Behälterkörper 1 wird ein Produkt 4 bei etwa Raumtemperatur, d. h. üblicherweise bei etwa 0 bis 45ºC und vorzugsweise bei etwa 5 bis 40ºC, gegeben, wobei ein Zwischenraumbereich 3 gelassen wird. Bei dem Produkt handelt es sich üblicherweise um Nahrungsmittel.
Die entsprechenden Behälterkörper 1 werden durch Halter 5 an den Flanschen 2 mit einem vorgegebenen Abstand d vom Zentrum abgestützt und in die Richtung, die durch den Pfeil A bezeichnet ist, im Taktverfahren bei einer vorgegebenen Zeiteinteilung getragen, z. B. Anhalten für Sekunden und Bewegen für 1 Sekunde.
Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Wasserdampferzeuger, der mit einem Wasserbehälter 7, einem Lufteinblasrohr 9 mit einer Durchflußmeßvorrichtung 8, einem Dampfeinblasrohr 10 und einem Thermometer 11 ausgestattet ist. Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Wasserrohr, um den Wasserbehälter 7 mit Wasser 13 vor dem Beginn des Betriebs zu versorgen, 14 bezeichnet ein Ablaßrohr, um das Wasserniveau konstant zu halten und einen Kopfraum 17 mit einem vorgegebenen Volumen zu bilden, 15 bezeichnet ein Rohr zum Ablassen des Wassers nach dem Betrieb und 16 bezeichnet eine Dampffalle.
Luft mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit, z. B. 5 l/min, wird aus einer nicht gezeigten Luftquelle unter einem Luftdruck von ungefähr 1,5 kg/cm² in das Lufteinblasrohr 9 über einen Filter 18 und ein manuell betriebenes Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventil 19 zugeführt und durch Öffnungen 9a geblasen
Wasserdampf, z. B. unter 0,7 kg/cm² und bei 115ºC, wird aus einem nicht gezeigten Wasserdampferzeuger in das Dampfeinblasrohr 10 über ein Reduzierventil 20 und ein Ventil 22, das durch Signale von einer Temperatursteuereinrichtung 21 geöffnet und geschlossen wird, geleitet und durch Öffnungen 10a geblasen. Die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen manuell betriebene Ventile. Die Temperatur des Wassers 13 im Wasserbehälter 7 wird bei einem vorgegebenen Wert, z. B. 91 ± 0,5ºC, durch den Wasserdampf gehalten.
Ein Wasserdampfrohr 27, das vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gefertigt ist, steht in Verbindung mit dem Kopfraum 17 des Wasserbehälters 7. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserdampfes 40, der durch das Wasserdampfrohr 27 geleitet wird, wird durch die Temperatur des Wassers im Wasserbehälter 7 und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die aus dem Lufteinblasrohr 9 eingeblasen wird, gesteuert.
Das Wasserdampfrohr 27 verzweigt sich in zwei senkrechte Wasserdampfverzweigungsrohre 28 und 29 mit einem Abstand d zwischen ihren Mittelpunkten, und zwar stromabwärts vom Wasserdampfrohr 27. Das Wasserdampfrohr 27 sowie die Wasserdampfverzweigungsrohre 28 und 29 sind mit Heizspiralen 30 und 31 umwickelt und mit einer thermischen Isolierung 32 abgedeckt. Die Wasserdampftemperatur an den offenen Enden 28a' und 29a' der Wasserdampfverzweigungen 28 und 29 wird durch ein Thermometer 33, eine Steuereinrichtung 34 bzw. ein Ther mometer 35 und eine Steuereinrichtung 36 auf eine vorgegebene Temperatur, vorzugsweise 101 bis 110ºC, z. B. 105ºC, geregelt.
Ein senkrechtes Einblasrohr 37 für ein Inertgas ist stromabwärts von der Wasserdampfverzweigung 29 mit einem Abstand d angeordnet. Bezugszeichen 38 bezeichnet ein Durchflußmeßgerät. Stickstoffgas wird vorzugsweise als Inertgas verwendet, und Kohlendioxid und andere Inertgase können verfügbar sein. Das Inertgas wird üblicherweise bei Raumtemperatur aus einem offenen Ende 37a' des Inertgaseinblasrohrs 37 geblasen.
Die unteren Abschnitte 28a, 29a und 37a der Wasserdampfverzweigungen 28 und 29 bzw. des Inertgaseinblasrohrs 37 sind mit senkrechten Löchern ausgebildet, die in einer Trägerplatte 25 mit einer flachen Bodenfläche 25a vorgesehen sind. Die offenen Enden 28a' und 29a' der Verzweigungen 28a bzw. 29a haben üblicherweise Innendurchmesser von 4 bis 10 mm.
Die Trägerplatte 25 ist mit einer nicht gezeigten Heizeinrichtung, z B. einem Wasserdampfrohr oder einer elektrischen Widerstandsheizeinrichtung, ausgestattet, und die Temperatur im Nachbarbereich der Bodenfläche 25a der Platte 25 wird vorzugsweise bei ungefähr 105ºC gehalten, um eine Taukondensation an der Bodenfläche 25a zu verhindern
Eine Verschweißvorrichtung 44 fär einen Deckel 43 ist stromabwärts und in einem Abstand d vom Mittelpunkt vom Inertgaseinblasrohr 37 angeordnet.
Bezugszeichen 45 bezeichnet eine Heizplatte zum Verschweißen. Der Deckel 43 wird aus einem Folienstreifen oder einer Bahn 47 gebildet, die von einer Laminatrolle 46 abgerollt wird, wobei die Folie auf dem Flansch 2 des Behälterkörpers 1 mit Hilfe einer Führungsrolle 48 angeordnet worden ist.
Ein Laminat mit thermoplastischen Folien als innerer und äußerer Schicht, z. B. einer Polyethylenterephthalatfolie und einer Polypropylenfolie als äußerer bzw. innerer Schicht, und mit einer metallischen Folie als mittlerer Schicht wird als Rolle 46 verwendet.
In den Behälterkörper 1 wird Wasserdampf mit einem Gehalt an Luft eingeblasen, während er anhält und unterhalb der Wasserdampfverzweigungen 28 und 29 passiert. Dabei wird der größte Teil der Luft im Zwischenraumbereich 3 durch Wasserdampf ersetzt, der das Produkt 4 vorzugsweise auf 50ºC oder darüber erwärmt. Da die gesamte Einblaszeit sehr kurz ist, z. B. ungefähr 4 Sekunden, werden nur die Oberfläche und der Nachbarbereich davon des Produkts 4 (z. B. ein 0 bis 1 mm tiefer Bereich, gemessen von der Oberfläche) erwärmt. Zu diesem Zeitpunkt kondensiert Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Produkts 4.
Unmittelbar danach wird der Behälterkörper 1 zur Unterseite des Inertgaseinblasrohrs 37 getragen und angehalten. Das Inertgas 51 wird in den Behälterkörper 1 eingeblasen, und der Wasserdampf und die verbleibende Luft im Zwischenraumbereich 3 werden durch das Inertgas 51 ersetzt. Das eingeblasene Inertgas kann sich bei einer Temperatur oberhalb von Raumtemperatur, z. B. etwa 60 bis 150ºC, befinden. Wenn es sich bei dem Inertgas um Stickstoff handelt, dann wird das Produkt 4 durch das vorstehend beschriebene Einblasen des Inertgases kaum erwärmt, da die Wärmekapazität von Stickstoff überaus gering ist.
Anschließend wird der Behälterkörper 1 zur Unterseite der Verschweißvorrichtung 44 getragen, angehalten, und der Flansch 2 wird mit dem Deckel 43 unter Bildung eines hermetisch geschlossenen Behälters 52 verschweißt. In einer nachfolgenden Stufe wird der Deckel 43 von der Bahn 47 mittels einer Schneidevorrichtung 60 abgeschnitten. Ein Bahnabschnitt 47a, bei dem der Deckel 43 aus der Bahn 47 ausgeschnitten worden ist, wird von einer nicht gezeigten Aufrollmaschine aufgerollt und zu Abfall.
Während der größte Teil des Wasserdampfs im Zwischenraumbereich 3 durch das vorstehend beschriebene Ersetzen durch Inertgas entfernt worden ist, wird die bei vergleichsweise hoher Temperatur auf der erwärmten Oberfläche des Produkts 4 kondensierte Feuchtigkeit unter Bildung von Wasserdampf in einer kurzen Zeit verdampft (zu diesem Zeitpunkt gibt die Produktoberfläche latente Wärme ab und kühlt sich ab), bis der Behälterkörper 1 zur Unterseite der Verschweißvorrichtung 44 bewegt wird, und die Atmosphäre im Zwischenraumbereich 3 besteht aus Wasserdampf und Inertgas mit einem vergleichsweise geringen Partialdruck, z. B. 5 bis 10 cmHg, hinsichtlich des Wasserdampfes.
Dementsprechend ist der Unterdruck, der im Zwischenraumbereich 3 durch die erneute Kondensation des Wasserdampfs auf der abgekühlten Oberfläche des Produkts, die eine Begleiterscheinung des Abkühlens des verschlossenen Behälters 52 ist, und auf der Innenwandoberfläche des Behälters gebildet wird, gering.
Als Folge werden der vergleichsweise biegsame Deckel 43 und der Bodenwandbereich 1a des Behälterkörpers 1 geringfügig eingewölbt, was sich nach einer kurzen Zeit, üblicherweise 20 bis 30 Sekunden nach dem Verschließen, zeigt. Es wird jedoch keine nennenswerte Deformation im Seitenwandbereich 1b beobachtet.
In der nachfolgenden Stufe hält der verschlossene Behälter 52, nachdem er auf einen Schlitten 61, der mit einem Induktionsstrom-Abstandsfühler 62 ausgestattet ist, geglitten ist, an, und die maximale Einwölbungstiefe h des Bodenwandbereiches 1a wird gemessen, wobei die Einwölbungstiefe den Höhenunterschied zwischen dem ringförmigen vorstehenden Randbereich 1a&sub1; des Bodenwandbereiches 1a und dem mittleren Bereich 1a&sub2; bedeutet und die Einwölbung auf einer elastischen Verformung basiert.
Das Ausgangssignal des Fühlers 62 wird in eine Vergleichsvorrichtung 63 eingegeben, und wenn die Tiefe h kleiner als h&sub1; ist, d. h., wenn der Unterdruck im Inneren unzureichend ist, oder wenn die Tiefe h größer als h&sub2; ist (h&sub2; > h&sub1;), d. h., wenn der Unterdruck im Inneren so groß ist, daß er ein Einknicken bewirkt, dann gibt die Vergleichsvorrichtung 63 das Signal 64 zum Verwerfen aus.
Die Werte h&sub1; und h&sub2; werden z. B. wie folgt bestimmt: in dem Fall, daß die Konkavitätstiefe h' in der Mitte des Bodenwandbereiches vor dem Verschließen (vgl. den Behälterkörper 1 auf der ganz rechten Seite von Fig. 1) 0,3 ± 0,05 mm beträgt, und wenn die Konkavitätstiefe h 1,3 mm übersteigt, dann ist der verschlossene Behälter 52 aufgrund eines zu großen Unterdrucks im Inneren eingeknickt, und die Werte für h&sub1; und h&sub2; werden zu 0,5 mm bzw. 1,1 mm bestimmt.
In der nachfolgenden Stufe wird der verschlossene Behälter 52 durch einen Heber 64 nach oben gedrückt und aus dem kalter 5 abgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein normaler Behälter 52, bei dem die Beziehung h&sub1; ≤ h ≤ h&sub2; gilt, nämlich ein hermetisch verschlossener Behälter, auf ein erstes nicht gezeigtes Förderband in Vorwärtsrichtung in der Zeichnung durch eine nicht gezeigte Schiebevorrichtung geschoben, und ein fehlerhafter Behälter 52, bei dem die Beziehung h < h&sub1; oder h > h&sub2; gilt, wird auf ein nicht gezeigtes zweites Förderband in Rückwärtsrichtung in der Zeichnung bei einem Signal 64 zum Verwerfen geschoben. Die Einwölbungstiefe h kann auch mittels eines magnetischen Fühlers, eines optischen Fühlers, eines mechanischen Fühlers oder dergl. gemessen werden.
Anstelle von Luft kann ein nicht-kondensierbares Gas, wie Stickstoffgas, in den Wasserbehälter 7 durch das Einblasrohr 9 eingeblasen werden. In dem Fall, In dem Sauerstoffgas im Zwischenraumbereich des hermetisch verschlossenen Behälters abhängig von der Art oder dergl. des Produkts 4 verbleiben kann, z. B. im Fall eines Nahrungsmittelprodukts, wie Nudeln oder gekochter Reis, die durch Sauerstoff kaum beeinträchtigt werden, oder eines Nahrungsmittelprodukts, bei dem die ungünstigen Wirkungen von Sauerstoff durch Zugabe eines Antioxidationsmittels, wie Ascorbinsäure, verringert werden, ist das Einblasen von Inertgas 51 in den Behälterkörper nicht immer erforderlich. In diesem Fall wird eine Vorrichtung, die an der Position des Inertgaseinblasrohrs 37 mit einer Verschweißvorrichtung 44 ausgestattet ist, verwendet.
Das Verschweißen kann 2 mal durch Anordnung von mehr als einer Heizplatte 45 erfolgen. Ferner kann eine Stufe der Kühlung des verschweißten Bereichs zwischen der endgültigen Verschweißstufe und der Stufe des Schneidens des Deckels vorgesehen sein.
Bei dem Wasserdampferzeuger kann es sich um den in Fig. 2 mit Bezugszeichen 76 bezeichneten Typ handeln. Der Wasserdampferzeuger 76 ist mit einem Wasserbehälter 77, einer Einblasdüse 78 für Luft, d. h. ein nicht-kondensierbares Gas, mit einem Durchflußmeßgerät 79, einer Heizvorrichtung 80 und einem Thermometer 81 ausgestattet. Der Wasserbehälter 77 ist mit einem Dampfeinblasrohr 82 zum Zuführen und Erwärmen von Wasser 83 im Wasserbehälter 77 ausgestattet.
Die Temperatur des Wassers 83 im Wasserbehälter 77 wird innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches, z. B. 91 ± 0,5ºC, durch eine Spannungssteuerung einer Stromzufuhr 85 für die Heizeinrichtung 80 unter Verwendung einer Steuereinrichtung 84 und einer Öffnungssteuerung für eine Drossel 86, die im Dampfeinblasrohr 82 bereitgestellt wird, gehalten.
Bezugszeichen 87 bezeichnet ein Ablaßrohr, um den Wasserspiegel konstant zu halten, 88 ein Ablaßrohr, um den Tank zu entleeren, 89 eine Dampffalle, 90 ein manuell betriebenes Ventil und 91 einen Kopfraum. Die Strömungsgeschwindigkeit von Wasserdampf 40, der aus dem Wasserdampferzeuger 76 durch ein Wasserdampfrohr 27 geleitet wird, wird durch die Temperatur des Wassers im Wasserbehälter 77 und die Strömungsgeschwindigkeit der aus einer Düse 78 eingeblasenen Luft gesteuert.

Beispiel 1

Die Temperatur des Wasser im Wasserbehälter 7, dessen Volumeninhalt 5000 ml betrug, wobei das Volumen des Kopfraums 17 2000 ml betrug, wurde mittels einer Temperatursteuereinrichtung 21 zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Ventils des Dampfeinblasrohrs 10 (Dampftemperatur: 115ºC) auf 92ºC eingestellt, und Luft, deren Ausgangsdruck 1,5 kg/cm² betrug, wurde in den Wasserbehälter 7 durch das Lufteinblasrohr 9 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 Nl/min eingeleitet, wobei Wasserdampf 40 mit 12,3 g/min erzeugt wurde.
Ein Laminat-Rohling mit einer inneren und äußeren Oberflächenschicht aus Polypropylenfolien mit einer Dicke von 50 um und einer mittleren Schicht aus einer gewalzten Stahlfolie mit einer Dicke von 75 um wurde gezogen, um einen becherförmigen halbstarren Behälterkörper 1 mit einem Flansch zu bilden, der einen Seitenwandbereich mit einem oberen und einem unteren äußeren Durchmesser von 65 mm bzw. 56 mm, einer Höhe von 30 mm und einem Volumeninhalt von 85 ml aufwies.
Während der Behälterkörper 1 am Flansch 2 durch den Halter 5 gehalten und im Taktverfahren 20 mal pro Minute, d. h. bei wiederholtem Anhalten für 2 Sekunden und Bewegen für 1 Sekunde, übertragen wurde, wurden in den Behälterkörper 1 Fleischpastetchen 4 von 35 g gepackt.
Während der Behälterkörper 1 in der durch den Pfeil A in Fig. 1 gezeigten Richtung übertragen wurde, wurde er angehalten, als er unterhalb der Wasserdampfrohrverzweigungen 28 und 29 ankam, und Wasserdampf 40 wurde aus den offenen Enden 28a' und 29a' eingeblasen. Die Breite des Abstands zwischen der Bodenfläche 25a der Trägerplatte 25 und dem Flansch 2 betrug 5 mm. Der Abstand d zwischen den Zentralachsen der Wasserdampfverzweigungsrohre 28 und 29 betrug 120 mm.
Dann wurden unmittelbar nach dem Einblasen von 250 ml Stickstoff bei 20ºC aus dem offenen Ende 37a' des Inertgaseinblasrohrs 37 der Deckel 43 mit dem Flansch 2 verschweißt.
Der Deckel 43 wurde aus einer Laminatbahn 47 mit einer inneren, einer mittleren und einer äußeren Lage, die aus einer Polypropylenfolie von 50 um Dicke, einer Aluminiumfolie von 20 um Dicke und einer biaxial orientierten Polyethylenterephthalatfolie von 12 um Dicke bestanden, gebildet.
Nach dem Verschweißen wurde der verschweißte Bereich mittels einer nicht gezeigten Kühlvorrichtung gekühlt, und anschließend wurde der Deckel 43 ausgestanzt. Dann wurde die maximale Einwölbungstiefe h unter Verwendung eines Induktionsstrom-Abstandsfühlers 62 gemessen. Im Fall dieses Behälters betrug der Unterdruck im Inneren -2 cmHg bei einer Tiefe h von 0,5 mm und -16 cmHg bei 1,1 mm. Wenn h < 0,5 mm oder h > 1,1 mm, dann wurde gemäß der Einstellung das Signal zum Verwerfen gegeben.
200 Behälter 52 wurden auf die vorstehend beschriebene Weise gefertigt. Es wurde bestätigt, daß die Einwölbungstiefe h aller Behälter im Bereich von 0,5 bis 1,1 mm lag, d. h., der verringerte Innendruck lag in einem geeigneten Bereich, und der hermetische Verschluß war gut. Es dauerte 30 Sekunden vom Verschweißen bis zur Messung der Einwölbungstiefe. Dementsprechend wurden, wobei dies jedoch nicht in Fig. 1 gezeigt ist, 10 Halter 5 zwischen der Verschweißvorrichtung 44 und dem Abstandsfühler 62 bereitgestellt.
Ferner wurden 20 Behälter 52 in der gleichen Weise wie vorstehend hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Loch von 0,2 mm Durchmesser absichtlich im Deckel 43 gebildet wurde. In diesem Fall wurden Ausschußsignale für alle Behälter 52 gegeben, die verworfen wurden.
Eine Sterilisierung wurde bei 115ºC für 40 Minuten unter Verwendung einer Retorte vom Berieselungstyp mit gleichmäßigem Druck für 100 Behälter 52 von den vorstehenden Behältern durchgeführt, deren hermetischer Verschluß als gut bewertet worden war. Nach der Retortensterilisierung behielten die 100 Behälter 52 eine geringfügige Deformation aufgrund des verringerten Drucks, und keiner der Behälter unterlag einer so starken konkaven Deformation oder dergl. daß sein Gebrauchswert beeinträchtigt wurde.
Die Ergebnisse der Analyse des Gases im Zwischenraumbereich der hermetisch verschlossenen Behälter 52 vor und nach der Retortensterilisierung zeigten, daß im Mittel 2 bzw. 0 Volumenprozent O&sub2;, 98 bzw. 89 Volumenprozent N&sub2; und 0 bzw. 11 Volumenprozent CO&sub2; vorhanden waren.

Beispiel 2

Hermetisch verschlossene Behälter wurden unter Anwendung einer Teilmodifizierung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gefertigt, mit der Ausnahme, daß die Verschweißvorrichtung 44 unmittelbar nach dem Wasserdampfverzweigungsrohr 29 angeordnet wurde, um den Deckel 43 hermetisch mit dem Flansch 2 unmittelbar nach dem Einblasen des Wasserdampfes zu verschweißen, und Stickstoffgas wurde in den Wasserbehälter 7 anstelle von Luft eingeleitet.
Auch in diesem Fall behielten die hermetisch verschlossenen Behälter nach der Retortensterilisierung eine geringfügige konkave Deformation, und keiner der Behälter unterlag einer starken konkaven Deformation, die seinen Gebrauchswert beeinträchtigt hätte.
Die Ergebnisse der Analyse des Gases im Zwischenraumbe reich der hermetisch verschlossenen Behälter 52 vor und nach der Retortensterilisierung ergaben, daß im Mittel 9 bzw. 0 Volumenprozent O&sub2;, 91 bzw. 87 Volumenprozent N&sub2; und 0 bzw. 13 Volumenprozent CO&sub2; vorhanden waren.
Das Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich zur Fertigung von hermetisch verschlossenen halbstarren Behältern, die insbesondere mit festen Nahrungsmitteln, wie gekochten Nahrungsmitteln, Fischen, Fleisch und gekochtem Reis, und flüssigen Nahrungsmitteln, deren Verpackungstemperatur bei etwa Raumtemperatur liegt, und dergl. versehen sind, um sie durch Retortensterilisierung zu verarbeiten und für lange Zeit bei Raumtemperatur zu lagern.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines hermetisch verschlossenen Behälters (52), umfassende folgende Stufen:

i Einleiten von Wasser und Gas in einen Behälterkörper (1), der ein Produkt (4) und einen Zwischenraumbereich (3) aufweist, und

ii unmittelbar danach hermetisches Verschließen des Behälterkörpers (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Wasser in Form von Wasserdampf (40) erzeugt wird, indem man ein nicht-kondensierbares Gas mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit in Wasser (13), dessen Temperatur auf konstanter Höhe geregelt wird, einbläst,

(b) der Wasserdampf (40) in den Behälterkörper (1) so eingeblasen wird, daß vom Produkt (4) nur die Oberfläche und der Nachbarbereich davon erwärmt wird,

(c) unmittelbar anschließend an die Stufe (b) ein Inertgas (51) in den Behälterkörper (1) eingeblasen wird, wodurch der Wasserdampf (40) und die im Zwischenraumbereich (3) verbleibende Luft durch das Inertgas (51) ersetzt werden, und

(d) der Behälterkörper mit einem Deckel verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das nicht-kondensierbare Gas ein nicht-kondensierbares Inertgas umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Behälterkörper (1) einen Wandbereich (1a) umfaßt, der in Abhängigkeit von einem negativen inneren Druck elastisch in konkaver Weise deformierbar ist, und das Ausmaß der Konkavität im Wandbereich (1a) nach dem Verschließen des Behälterkörpers mit dem Deckel gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließen durch Verschweißen durchgeführt wird.