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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen verbesserten Deckel für
Nahrungsmittel und Esswaren, die zur Konservierung und Aufbewahrung
in starren Behältern
vakuumverpackt sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das Eindosen oder anderweitige Verpacken von
Nahrungsmittel, um sie über
lange Zeiträume
zu konservieren und aufzubewahren, ist seit dem achtzehnten Jahrhundert,
als ein Pariser Koch namens Appert ein primitives Eindosungsverfahren
erdachte, ein wichtiger Teil der Nahrungsmittelverarbeitung gewesen.
Apperts Verfahren wurde etwa 1818 über England in die Vereinigten
Staaten eingeführt.
Das Eindosen blieb ein ungenaues Verfahren, bis Louis Pasteur 1895
seine Vergärungsprinzipien
darauf anwandte.
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Vom Pflücken bis zum Verpacken ist
das Eindosen heute ein hochgradig entwickeltes wissenschaftliches
Gewerbe. Nahrungsmittel werden in vielen verschiedenen Arten von
Behältern
verpackt, wobei Metalldosen, Glasgefäße und Kunststoffverpackungen
in großem
Maßstab
verwendet werden. Zur Bequemlichkeit wird das Verpacken von Nahrungsmitteln
in starren Behältern
(d. h. Dosen, Gläsern
und starren Kunststoffverpackungen) hier insgesamt als "Eindosen" bezeichnet. Ungeachtet
dessen, welche Art von Behälter
verwendet wird, müssen
sich jedoch alle Eindosungsverfahren mit der Empfindlichkeit der meisten
Nahrungsmittel gegenüber
Sauerstoff befassen. Wie jeder weiß, der einen frischen Apfel
in Scheiben geschnitten hat, beginnt Sauerstoff in der Luft unmittelbar
mit frischen Nahrungsmitteln zu reagieren und führt zum Verlust ihrer organoleptischen Eigenschaften
und zu ihrem schnellen Verderb. Alle Nahrungsmittel sind in verschiedenem
Maße gegenüber Sauerstoff
empfindlich, und die erfolgreiche Konservierung von Nahrungsmitteln
durch Eindosen erfordert als wichtigen Schritt die Beseitigung von Sauerstoff
und anderen Gasen aus den Behältern.
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Jedoch können nach der Verarbeitung
die Behälter
selbst wegen des hohen Grades an Unterdruck in ihrem Inneren schwierig
zu öffnen
sein. Besonders wenn die Behälter
Schraubdeckelgläser sind,
haben Verbraucher häufig
große
Schwierigkeiten beim Aufschrauben der Deckel. Außerdem ist dieses Problem bei
dem offenbarten Verfahren nicht einmalig, sondern tritt auch bei
anderen Vakuumverpackungsverfahren auf. Dieses Problem hat zu einer starken
Vermehrung von Werkzeugen, Vorrichtungen und "Apparaturen" zum Öffnen von fest verschlossenen
Schraubdeckeln geführt.
Somit gibt es einen Bedarf für
einen Deckel, insbesondere aber nicht notwendigerweise einen Schraubdeckel,
der einen luftdichten Verschluss aufrechterhält, um ein Hochvakuum zu bewahren,
der jedoch ohne das Erfordernis von speziellen Werkzeugen leicht
geöffnet
werden kann.
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In der
DE
1782395 , die dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 5 und 7 entspricht,
ist ein Deckel oder Verschlussdeckel für einen Unterdruckaufbewahrungsbehälter beschrieben,
bei dem ein Dichtungsmaterial in flüssiger Form auf den Verschlussdeckel aufgebracht
wird und vor einer Verfestigung durch eine oder mehr Öffnungen
im Verschlussdeckel hindurchtritt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf
einen luftdicht schließenden
Deckel für
einen Behälter
gerichtet, der unter Unterdruck im Behälter verpacktes Produkt enthält. Der
Deckel weist eine durchgehende Öffnung
und einen ersten zerbrechbaren Verschluss auf, der dichtend am Deckel
angebracht ist und die Öffnung
auf einer Oberfläche
des Deckels luftdicht verschließt,
sowie einen getrennten zweiten zerbrechbaren Verschluss, der dichtend
am Deckel angebracht ist und die Öffnung auf einer entgegengesetzten
Oberfläche
des Deckels luftdicht verschließt, wobei
der erste zerbrechbare Verschluss eine Polymerfolienmembran umfasst
und der zweite zerbrechbare Verschluss ein Nichtfolien-Polymermaterial
umfasst.
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Die vorliegende Erfindung schließt ein Verfahren
zur Herstellung eines luftdicht schließenden Deckels für einen
Behälter
ein, der unter Unterdruck im Behälter
verpacktes Produkt enthält.
Das Verfahren der Erfindung umfasst die Schritte eines Formens des
Deckels in eine gewünschte
Gestalt, eines Bildens einer Öffnung
durch den Deckel an einer gewünschten
Stelle, eines dichtenden Anbringens eines ersten zerbrechbaren Verschlusses
auf einer Oberfläche
des Deckels, um die Öffnung
luftdicht zu verschließen,
sowie eines dichtenden Anbringens eines zweiten zerbrechbaren Verschlusses
auf einer entgegengesetzten Oberfläche des Deckels, um die Öffnung luftdicht
zu verschließen,
wobei der erste zerbrechbare Verschluss eine Polymerfolienmembran
umfasst und der zweite zerbrechbare Verschluss ein Nichtfolien-Polymermaterial
umfasst.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung
ist auf einen Behälter
für unter
Unterdruck verpackte Nahrungsmittel und luftdicht verschlossen gerichtet.
Der Behälter
umfasst ein Gefäß, das eine
Mundöffnung
mit einem Schraubgewinde um den Umfang der Mundöffnung herum aufweist, sowie
einen Schraubdeckel, der das Gefäß verschließt. Der
Deckel weist eine durchgehende Öffnung
auf und weist ein Schraubgewinde um den Umfang des Deckels herum
auf, das mit dem Schraubgewinde auf dem Umfang der Mundöffnung des
Gefäßes im Eingriff
steht. Der Deckel schließt
weiter einen ersten zerbrechbaren Verschluss auf einer Seite des
Deckels und einen getrennten zweiten zerbrechbaren Verschluss auf
einer entgegengesetzten Seite des Deckels ein, wobei der erste und
zweite zerbrechbare Verschluss die Öffnung vollständig überdecken
und den luftdichten Verschluss bis zu einem solchen Zeitpunkt aufrechterhalten,
zu dem die Verschlüsse
durch Kräfte
von außerhalb
des Behälters
zerbrochen werden, wobei der erste zerbrechbare Verschluss eine
Polymerfolienmembran umfasst und der zweite zerbrechbare Verschluss
ein Nichtfolien-Polymermaterial umfasst, und der erste und zweite
zerbrechbare Verschluss jeweils dichtend am Deckel angebracht sind.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Zum Zweck einer Veranschaulichung
der Erfindung ist in den Zeichnungen eine Form dargestellt, die
augenblicklich bevorzugt wird; es versteht sich jedoch, dass diese
Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und Instrumentierungen
begrenzt ist, die dargestellt sind.
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1 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm, das die Schritte eines Nahrungsmittelverpackungsverfahrens
veranschaulicht, bei dem ein Deckel gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann.
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2 ist
eine Schnittansicht, welche die Öffnung
und die zerbrechbaren Verschlüsse
eines Deckels gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine Schnittansicht, welche die Öffnung
und zerbrechbaren Verschlüsse
eines Deckels gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht, welche die Öffnung
und zerbrechbaren Verschlüsse
eines Deckels gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung
der Erfindung
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Nunmehr Bezug nehmend auf die Zeichnungen,
wird jetzt das Verfahren gemäß dem Blockdiagramm
aus 1 beschrieben. Nahrungsmittel
und Esswaren, die verpackt werden sollen, werden zuerst entsprechend
konventionellen Techniken erhalten und zubereitet. (So, wie hier
verwendet, bedeutet "verpackt" oder "Verpacken" ein Verpacken von
Nahrungsmitteln in Glasgefäßen oder
irgendwelchen anderen geeigneten Behältern, die dann mit einem Deckel
verschlossen werden.) So wird zum Beispiel frisches Gemüse gewaschen
und gereinigt, falls gewünscht
in Stücke
geschnitten, nach Bedarf Blätter und
Stiele entfernt, und so weiter. Obwohl das Verfahren aus 1 besonders nützlich beim
Verpacken von Gemüse
ist, ist es nicht auf das Verpacken von Gemüse begrenzt, sondern ist auf
das Verpacken von Obst, Pilzen, Gerichten auf der Grundlage von
Gemüse,
Fertiggerichten auf der Grundlage von Fleisch, Geflügel und
Fisch anwendbar, und ist auch anwendbar auf Flüssigprodukte, wie Fruchtsäfte und Suppe.
Diese werden hier gemeinsam als "Produkte" oder "Nahrungsmittel" bezeichnet.
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Nachdem das zu verpackende Nahrungsmittel
wie gewünscht
zubereitet worden ist, wird es in die gewünschten Behälter eingebracht. Vorzugsweise umfassen
solche Behälter
Glasgefäße, jedoch
können
andere starre Behälter,
wie Metalldosen oder im Wesentlichen starre Kunststoffbehälter, verwendet werden.
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Nachdem das Nahrungsmittel in die
Behälter eingebracht
worden ist, wird eine kleine Menge wässrige Flüssigkeit in die Behälter zugegeben.
Die erforderliche Flüssigkeitsmenge
ist eine Menge, die, wenn sie zum Sieden gebracht wird, ausreicht,
um ein Dampfvolumen zu erzeugen, das ungefähr dem Zehnfachen, oder mehr,
des Volumens des Behälters entspricht.
Eine empfohlene Menge ist eine Menge, die ausreicht, um ein Volumen
zu erzeugen, das ungefähr
dem Fünfzigfachen
des Volumens des Behälters
entspricht. Gemäß dem Verfahren
aus 1 wird genug Flüssigkeit
verwendet, um die gewünschte
Dampfmenge zu erzeugen, während
eine kleine Flüssigkeitsmenge
zurückbleibt,
die nicht in Dampf umgewandelt wird und als Flüssigkeit im Behälter bleibt.
Vorzugsweise beträgt
die zugegebene Flüssigkeitsmenge
ungefähr
fünf Volumenprozent
des Behälters,
da man gefunden hat, dass diese Flüssigkeitsmenge ausreicht, um
das gewünschte
Dampfvolumen zu erzeugen und eine kleine Menge als Flüssigkeit
im Behälter
zurückzulassen.
Die im Behälter zurückbleibende
kleine Flüssigkeitsmenge
wird während
der anschließenden
Verarbeitung die Wärmeübertragung
erleichtern. Die wässrige
Flüssigkeit
kann Wasser, Salzwasser, Sirup oder eine andere geeignete Verpackungsflüssigkeit
sein.
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Nach der Zugabe der Flüssigkeit
in die Behälter
werden die Behälter
geschlossen, ohne sie dicht zu verschließen. Wenn zum Beispiel die
Behälter
Glasgefäße umfassen,
können
die Gefäße mit üblichen "60-Grad"-Schraubdeckeln gedeckelt
werden. Es ist wichtig, anzumerken, dass bei diesem Schritt, nachdem
die Behälter
gedeckelt sind, sie nicht dicht verschlossen sind, so dass das Innere
der Behälter mit
der umgebenden Atmosphäre
in Verbindung steht. Alternativ liegt es innerhalb des Verfahrens
aus 1, die Behälter dicht
zu schließen,
sie jedoch nicht zu verschließen,
so dass sie nicht mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehen, und
sie dann während
des unten zu beschreibenden Schritts, bei dem sie einem Unterdruck
ausgesetzt werden, teilweise zu öffnen,
so dass das Innere der Behälter nach
dem teilweisen Öffnen
mit dem Unterdruck in Verbindung stehen wird.
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Die geschlossenen aber unverschlossenen Behälter treten
dann in die Erwärmungs-
oder Vorwärmphase
des Verfahrens ein. Die Behälter
und ihr Inhalt werden auf eine Temperatur weit unter 100°C erwärmt, so
dass während
des Erwärmens
kein Kochen des Nahrungsmittels stattfindet. Die genaue Temperatur,
auf welche die Behälter
erwärmt
werden, ist nicht entscheidend, solange die Temperatur ausreichend
ist, um zu bewirken, dass die Flüssigkeit in
den Behältern
siedet, wenn sie einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck ausgesetzt
werden, wie unten beschrieben wird. Eine typische Temperatur ist
60°C, was
ausreichend ist, um zu bewirken, dass Wasser bei einem Unterdruck
von 0,2 bar absolut siedet. (Ein bar ist ungefähr gleich einem Druck von einer
Atmosphäre.)
Die genaue Weise, in der die Behälter
erwärmt
werden können,
ist gleichfalls nicht entscheidend für das Verfahren, und das Vorwärmen kann
mittels eines beliebigen Heizverfahrens oder einer beliebigen Heizvorrichtung
ausgeführt
werden, die imstande sind, die gewünschte Temperatur innerhalb
eines Bereichs von zehn Prozent aufrechtzuerhalten.
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Nachdem sie auf die gewünschte Temperatur
erwärmt
worden sind, werden die Behälter
einem Unterdruck oder Vakuum ausgesetzt. Ein Weg, um dies zu erreichen,
besteht darin, die Behälter
in eine Vakuumkammer einzubringen, in der durch mechanisches oder
thermodynamisches Pumpen ein konstanter Unterdruck oder ein konstantes
Vakuum aufrechterhalten wird. Der Unterdruck wird in Verbindung
mit der gewünschten
Temperatur so gewählt, dass
wenn die Behälter
dem Unterdruck ausgesetzt werden, die vorgewärmte Flüssigkeit zum Sieden kommen
wird. Wie oben angemerkt, sind die Behälter, obwohl sie geschlossen
sind, entweder zum niedrigen Umgebungsdruck hin offen, oder werden
innerhalb der Vakuumkammer teilweise geöffnet, so dass das Innere der
Behälter
zum Vakuum offen ist.
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Während
sich die Behälter
noch auf der Vorwärmtemperatur
und dem Unterdruck befinden, werden die Behälter luftdicht verschlossen,
womit die umgebende Wasserdampfumgebung im Inneren des Behälters eingeschlossen
wird. Der verwendete Verschließvorgang
wird in Anpassung an die verwendete Behälterart gewählt, wie für Glasgefäße eine herkömmliche
Deckelaufschraubvorrichtung.
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Im Anschluss an das Verschließen verlassen die
verschlossenen Behälter
die Vakuumkammer und sind zur weiteren Verarbeitung bereit, falls
gewünscht.
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Weil die Gefäße unter den Bedingungen eines
solchen Hochvakuums verschlossen werden, werden die Gefäße vom Endverbraucher
sehr schwer zu öffnen
sein. Die vorliegende Erfindung denkt über einen Deckel nach, der
es ermöglicht, dass
der Endverbraucher ein Gefäß leicht öffnen kann,
das mittels des Verfahrens aus 1 oder
irgend eines anderen Verfahrens bearbeitet worden ist, welches zu
einem hohen Grad an Vakuum innerhalb des Behälters führt. Bezug nehmend auf 2, ist dort ein Deckel 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Wie in 2 veranschaulicht,
ist der Deckel 10 ein Schraubdeckel, jedoch versteht sich,
dass obwohl die vorliegende Erfindung besonderen Gebrauch im Zusammenhang
mit einem Schraubdeckel findet, sie nicht so eingeschränkt ist, und
die vorliegende Erfindung an allen Arten von Deckeln oder anderen
Behälterverschlüssen verwendet werden
kann. Aus 2 wird man
sehen, dass der Deckel 10 mit einer durchgehenden Öffnung 12 versehen
ist. Die Öffnung 12 ist
klein genug, dass sie die mechanischen Eigenschaften des Deckels,
wie seine mechanische Festigkeit und Steifigkeit, nicht beeinflusst.
Es wird angenommen, dass eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser
von etwa 5 mm ausreichend ist.
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Vor dem Platzieren des Deckels 10 auf
einem Gefäß J wird
die Öffnung 12 auf
der äußeren Oberfläche des
Deckels 10 mit einer Verschlussmembran 14 verschlossen.
Die Membran 14 ist aus einem Material hergestellt, das
für Gase,
besonders Sauerstoff, undurchlässig
ist und das keine chemischen Substanzen abgibt, die den Inhalt des
Gefäßes negativ
beeinflussen könnten.
Die Membran 14 muss auch imstande sein, Verarbeitungstemperaturen
bis zu 140°C
auszuhalten, denen der Deckel ausgesetzt sein könnte, und muss auch imstande
sein, Druckdifferenzen von bis zu 1,5 bar über die Membran hinweg auszuhalten.
Schließlich
muss die Membran zerbrechbar sein, und mittels eines scharfen Gegenstandes
leicht zerbrochen oder von Hand abgerissen oder zerrissen werden,
wenn gewünscht wird,
den Verschluss zu öffnen
und den Druck innerhalb des Gefäßes auszugleichen,
kurz bevor man es öffnet.
Ein geeignetes Material für
die Membran 14 ist eine vakuummetallisierte Polyesterfolie,
die eine Aluminiummetallisierung mit einer Dicke von etwa 36 Mikron
aufweist. Die Membran 14 kann am Deckel 10 unter
Verwendung eines Acrylklebers, wie D500 (TM) permanent oder dergleichen,
befestigt werden. Eine zweite Membran 16 von gleicher Konstruktion
wie die Membran 14 wird unter Verwendung eines Acrylklebers
in gleicher Weise an der inneren Oberfläche des Deckels 10 angebracht.
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Vor dem Anbringen der zerbrechbaren
Verschlüsse 14 und 16 wird
in bekannter Weise eine Dichtungsmasse 18 um den Umfang
der inneren Oberfläche
des Deckels 10 im Bereich der Lippe 24 des Gefäßes J angebracht.
Die Dichtungsmasse kann eine PVC-Dichtungsmasse
sein, wie sie auf dem Fachgebiet bekannt ist, und der Deckel 10 und die
Dichtungsmasse 18 werden etwa eine Minute lang einer Temperatur
von etwa 200°C
ausgesetzt, um die Dichtungsmasse 18 zu polymerisieren.
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Die Membranverschlüsse 14 und 16 gestatten
es, dass das Gefäß seinen
ursprünglichen
luftdichten Fabrikverschluss ungeachtet des Vorhandenseins der Öffnung 12 im
Deckel 10 intakt hält,
und gestatten es, dass der nach dem luftdichten Verschließen im Gefäß vorhandene
Unterdruck vom Endverbraucher kurz vor dem Öffnen des Gefäßes entlastet
wird, indem die zerbrechbaren Membranverschlüsse 14 und 16 zerbrochen
werden, wie durch Zerstechen der Verschlüsse mit den Zinken einer Gabel
oder der Spitze eines Messers, so dass das Öffnen erleichtert wird.
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Alternative Ausführungsformen des Deckels mit
dem zerbrechbaren Verschluss sind in den 3 und 4 veranschaulicht.
In 3 ist die Öffnung 12 auf der äußeren Oberfläche des
Deckels 10 mit einer Verschlussmembran 14 verschlossen,
wie bei der Ausführungsform
aus 2. Jedoch ist die
innere Oberfläche
des Deckels 10 im Bereich der Öffnung 12 statt mit
einer zweiten Verschlussmembran 16 mit einer PVC-Dichtungsmasse 20 überzogen,
welche dieselbe PVC-Dichtungsmasse wie die Dichtungsmasse 18 um
den Umfang der inneren Oberfläche des Deckels 10 herum
sein kann, dies jedoch nicht zu sein braucht. In 4 ist die Öffnung 12 auf der äußeren Oberfläche des
Deckels 10 mit einer Verschlussmembran 14 verschlossen,
wie bei den vorangehenden beiden Ausführungsformen, und die gesamte
innere Oberfläche
des Deckels 10 im Bereich der Öffnung 12 ist mit
einer PVC-Dichtungsmasse 22 überzogen, die einen inneren
Verschluss bildet und den Umfang der inneren Oberfläche des
Deckels 10 gegenüber
der Lippe 24 des Gefäßes J abdichtet.
Bei beiden dieser Ausführungsformen
wird die PVC-Dichtungsmasse etwa eine Minute lang bei etwa 200°C polymerisiert,
nachdem die Verschlussmembran 14 an der äußeren Oberfläche des
Deckels angebracht worden ist. Zusätzlich sind bei beiden dieser
Ausführungsformen
die von der PVC-Dichtungsmasse gebildeten inneren Verschlüsse zerbrechbar
und können
zerbrochen werden, indem man sie mit einem scharfen Gegenstand,
wie den Zinken einer Gabel oder der Spitze eines Messers, durchsticht.
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Verschlüsse, die gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt worden sind, sind imstande, eine Druckdifferenz von
1,5 bar von innerhalb des Gefäßes J zur
Außenseite
(Atmosphäre)
aufrechtzuerhalten, und sind imstande, Prozesstemperaturen von bis
zu 140°C
auszuhalten.
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Zusätzlich zur Bereitstellung eines
Deckels, der leicht zu öffnen
ist, macht es die vorliegende Erfindung auch einfach, das im Behälter verpackte
Produkt zu erwärmen,
ohne dass man den Deckel vollständig
abnehmen oder den Behälter
anderweitig öffnen
muss. Das Zerbrechen der zerbrechbaren Verschlüsse 14 und 16 gestattet
es, dass jeglicher Dampfdruck innerhalb des Behälters, der beim Erwärmen erzeugt
wird, in die Atmosphäre
entweicht, womit ein zerborstener Behälter vermieden wird. Dies ist
speziell dann nützlich,
wenn Glasbehälter verwendet
werden, insofern als die Gefahr eines explodierenden Behälters und
die resultierende Gefahr von zerbrochenem Glas vermieden wird. Gleichzeitig begrenzt
der Deckel das Ausströmen
von Dampf, der beim Erwärmen
erzeugt wird, so dass es möglich
ist, das Nahrungsmittelprodukt unter Sattdampfbedingungen zu erwärmen, wodurch
eine Austrocknung des Produkts vermieden wird, die mit Sicherheit
auftreten würde,
wenn der Behälter
ganz offen wäre.
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Die vorliegende Erfindung kann in
anderen speziellen Formen verkörpert
sein und dementsprechend sollte, was den Umfang der Erfindung angeht, eher
auf die beigefügten
Ansprüche
als auf die vorangehende Beschreibung Bezug genommen werden.