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Dokumentenidentifikation DE10104114A1 01.08.2002
Titel Verfahren und Vorrichtung zum sterilen bzw. keimfreien Befüllen einer mit einer Innenfolie versehenen Verpackung
Anmelder Carl Edelmann Verpackungstechnik GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Wöhrle, Ernst W., 89522 Heidenheim, DE
Vertreter Lorenz und Kollegen, 89522 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 31.01.2001
DE-Aktenzeichen 10104114
Offenlegungstag 01.08.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.2002
IPC-Hauptklasse B65B 55/08
IPC-Nebenklasse B65B 55/10   B65B 1/02   B65B 1/04   B65B 3/02   B65B 3/04   
Zusammenfassung Ein Verfahren zum sterilen bzw. keimfreien Befüllen einer mit einer Innenfolie versehenen Verpackung, insbesondere einer Faltschachtel, für pulverförmige, granulatförmige, pastöse Produkte oder Flüssigkeiten, insbesondere Lebensmittel, weist folgende Schritte auf: Aufrichten der Verpackung und Anlegen des Adapterringes innenseitig an eine schlauchförmige Innenfolie, Verkleben oder Versiegeln des Adapterringes mit der Innenseite der Innenfolie, Sterilisieren bzw. Keimfreimachen der Innenseite der Verpackung und der Innenfolie, Verschließen einer Stirnseite der schlauchförmigen Innenfolie durch Verkleben oder Versiegeln der Innenfolie unter Beibehaltung der Keimfreiheit, Befüllen des Innenraumes der Innenfolie von der noch freien Stirnseite aus mit dem Produkt oder mit der Flüssigkeit, Verkleben oder Versiegeln der noch offenen Stirnseite nach der Befüllung und Zufalten der Verpackung.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sterilen bzw. keimfreien Befüllen einer mit einer Innenfolie versehenen Verpackung, insbesondere einer Faltschachtel, für pulverförmige, granulatförmige, pastöse Produkte oder für Flüssigkeiten, insbesondere Lebensmittel. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus Umweltschutzgründen und zum Recyceln sind Faltschachteln aus Karton bekannt, die mit einer eingeklebten Verbundfolie, im allgemeinen aus einem Polyester-Polyethylen-Verbund, versehen sind. Durch die Verbundfolie wird eine Barriere gegen Wasserdampf, Aromaverlust, Sauerstoff, Stickstoff, Fette und dergleichen erreicht.

Auf Verpackungsmaschinen, die im allgemeinen bei einem Abfüller stehen, werden die Faltschachteln bzw. Faltkartons mit der eingeklebten Verbundfolie, die noch eine Schlauchform besitzt und damit an beiden Enden offen ist, auf den Verpackungsmaschinen in die Form gebracht und mit einer Einguß-/Ausgußtülle (siehe z. B. EP 0 273 102 B1) versehen. Anschließend wird nach einem Versiegeln der Innenfolie die Verpackung mit dem gewünschten Produkt oder der Flüssigkeit über die Tülle befüllt. Abschließend wird die Tülle verschlossen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß damit keine Keimfreiheit bzw. Sterilität gewährleistet werden kann, womit sich Probleme bei Produkten ergeben, die empfindlich gegen Keime sind, wie z. B. Säfte und Milch. Nachteilig ist auch die relative Aufwendigkeit dieses Abpackverfahrens.

Bekannt sind zwar Systeme, bei denen eine Sterilität bis zu einem Verbraucher gewährleistet wird, aber dies kann nur durch aufwendige Verfahren gewährleistet werden, wozu im allgemeinen auch eine Gefrierkette eingehalten werden muß. Aus diesem Grunde ist dieses Verfahren nur für große Gebinde vorgesehen.

Bekannt ist auch ein sogenanntes "Bag-in-Box"-System, wobei tütenförmige Folien mit angesiegelten Füll- und Auslaufstutzen mit dem Produkt gefüllt und anschließend für einen Transport mit einem Umkarton versehen werden. Auch diese Methode ist in der Praxis relativ umständlich zu handhaben und auch nur für größere Gebinde geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum sterilen bzw. keimfreien Befüllen von Produkten und Flüssigkeiten zu schaffen, wobei die Keimfreiheit bzw. Sterilität bis zum Verbraucher gewährleistet ist, und wobei das Verfahren insbesondere auch für kleinere Gebinde und damit kleinere Verbrauchsmengen, wie z. B. für einen Privathaushalt, geeignet sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht in dem Ansiegeln des Adapterringes an die Innenseite der Folie. Durch diese Maßnahme bleibt die Innenfolie unverändert und hat zu diesem Zeitpunkt noch keine Öffnung für einen Einfüll- bzw. Ausfüllstutzen. Vielmehr ist die Öffnung des Adapterringes durch die Innenfolie abgeschlossen.

Das Verkleben oder Versiegeln des Adapterringes mit der Innenfolie könnte grundsätzlich bereits bei der Herstellung der Faltschachtel mit der innenseitig angeordneten Innenfolie erfolgen, aber in einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dies im Zusammenhang mit dem Abfüllvorgang, denn auf diese Weise wird der Herstellprozeß der Faltschachtel nicht durch einen längeren Klebe- oder Siegelprozeß gestört und es läßt sich damit auch die Keimfreiheit am einfachsten realisieren. Erfolgt nämlich die Verbindung des Adapterringes in einer entsprechend ausgestalteten Verpackungs- und Befüllungsmaschine, kann gleichzeitig eine Keimfreiheit in Verbindung mit entsprechenden Bestrahlungsgeräten erreicht werden.

Wenn in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Verbindung des Adapterringes mit der Innenfolie durch ein Heißversiegeln erfolgt, so wird auf diese Weise automatisch eine Keimfreiheit bzw. Sterilisation erreicht. Eine Heißversiegelung ist insbesondere dann geeignet, wenn als Material für den Adapterring Polyethylen verwendet wird und die Innenfolie auf der dem Adapterring zugewandten Seite ebenfalls aus Polyethylen besteht. In diesem Falle erfolgt eine Heißversiegelung im Bereich von 150°C, womit automatisch eine Keimabtötung erreicht wird.

Es ist dann lediglich dafür zu sorgen, daß während der Behandlung der Verpackung, z. B. nach dem Aufrichten und während des Transportes durch Bestrahlungsgeräte, z. B. UV-Strahlgeräten, die in das Innere der Verpackung eingeführt werden, eine Bestrahlung und damit eine Keimfreiheit erreicht wird. Anstelle von UV- Strahlgeräten oder zusätzlich können gegebenenfalls kritische Zonen auch mit flüssigem Wasserstoffperoxid gespült werden.

Da erfindungsgemäß in dieser Behandlungsstufe keine Tülle und keine Öffnung in die Innenfolie eingebracht wird, erfolgt nunmehr erfindungsgemäß ein Befüllen des Innenraumes von einer Stirnseite aus, wozu zuvor die gegenüberliegende Stirnseite verklebt, in vorteilhafter Weise versiegelt, worden ist. Nach dem Befüllen der stirnseitigen Öffnung mit dem gewünschten Produkt oder der gewünschten Flüssigkeit wird dann abschließend auch auf dieser Seite die Innenfolie versiegelt, wonach als letztes die Verpackung mit den Laschen geschlossen wird.

Wie ersichtlich, erfolgt auf diese Weise ein Transport bis zum Verbraucher, ohne daß irgendein Einfüll-/Ausfüllstutzen vorgesehen wird, wobei durch die erfindungsgemäße Befüllung auch eine Keimfreiheit gewährleistet ist.

Erst beim Verbraucher, z. B. bei dem Einsetzen in einen Getränkeautomaten, wird über ein Einstechteil, z. B. eine Stechtülle die Öffnung des Adapterringes aufgeschnitten und für eine dichte Verbindung der Stechtülle mit dem Adapterring gesorgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Faltschachtel nach der Herstellung, im noch gefalteten Zustand;

Fig. 2 die Faltschachtel nach der Fig. 1 im aufgerichteten Zustand;

Fig. 3 das Einbringen eines Adapterringes in eine aufgerichtete Faltschachtel;

Fig. 4 das Einführen von zwei UV-Strahlstäben in den Innenraum der Verpackung;

Fig. 5 und 6 den Weitertransport der Verpackung bei gleichzeitiger Bestrahlung durch UV-Stäbe;

Fig. 7 eine Verpackung mit aufgeklappten Laschen und eingeführten UV-Stäben;

Fig. 8 eine Verpackung während des Abfüllvorganges;

Fig. 9 das Versiegeln der oberen Stirnseite der Innenfolie bei gleichzeitiger Bestrahlung durch zwei UV-Stäbe;

Fig. 10 eine fertig abgefüllte Verpackung; und

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der befüllten Faltschachtel mit einer Einstechtülle.

In der Fig. 1 ist eine Faltschachtel 1 als Verpackung im noch zusammengefalteten Zustand dargestellt. In die Faltschachtel 1 ist in bekannter Weise eine Verbundfolie 2 in Schlauchform, d. h. mit noch offenen Stirnseiten, die später die Oberseite und die Unterseite darstellen, eingeklebt. In diesem Zustand wird die Faltschachtel platzsparend vom Hersteller zum Abfüller transportiert. In der äußeren Verpackungshülle aus Karton ist eine Öffnung 3 eingestanzt, über die jedoch innenseitig die Innenfolie 2 gezogen ist.

Die Fig. 2 zeigt die Faltschachtel 1 in aufgerichtetem Zustand, wie sie anschließend beim Abfüller in mehreren Schritten behandelt und dabei abgefüllt wird.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, wie in die aufgerichtete Verpackung ein Adapterring 4 eingebracht wird. Die Innenfolie 2 ist eine Verbundfolie aus Polyester und Polyethylen. Statt Polyester könnte auch Polyamid oder Polypropylen verwendet werden. Auch der Adapterring 4 besteht aus Polyethylen. Der Adapterring 4 wird mit der Öffnung 3 fluchtend innen an die Verbundfolie 2 angelegt und in bekannter Weise bei 150°C mit der Polyethylenseite der Verbundfolie 2 versiegelt. Dabei spannt sich die Verbundfolie 2 "unverletzt" über die Ringöffnung 5 des Adapterringes 4.

Die Fig. 4 zeigt gestrichelt den angesiegelten Adapterring 4. Aus der gleichen Figur ist ersichtlich, daß zur Bestrahlung zwei nebeneinander angeordnete UV- Stäbe 6 von oben her in den Innenraum der Faltschachtel 1 ein- und durchgeschoben werden. Gegebenenfalls kann auch nur ein UV-Stab oder mehr als zwei UV-Stäbe vorgesehen sein. Auch andere Arten von Strahlgeräten sind möglich.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Position und den Transport der Faltschachtel 1 nach dem ersten Bestrahlen durch die UV-Stäbe 6, um eine Keimfreiheit bzw. Sterilisation zu erreichen. Wie ersichtlich, sind dabei unter und über der Faltschachtel 1 weitere UV-Stäbe 6 zur Bestrahlung angeordnet. Gemäß Fig. 5 werden Laschen 7 der Faltschachtel 1 auf der Unterseite nach außen gebogen. Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß die schlauchförmige Innenfolie 2 auf der Unterseite durch Heißversiegeln geschlossen wird.

Die Fig. 7 zeigt eine bereits auf der Unterseite geschlossene Faltschachtel 1 und zur weiteren Sterilisation nochmals UV-Stäbe 6, die in den Innenraum der Faltschachtel 1 eingeführt werden. Zusätzlich können noch weitere UV-Stäbe für die Bestrahlung im oberen Bereich vorhanden sein. Dies gilt insbesondere für die UV-Stäbe 6 zwischen der Station nach der Fig. 7 und der nachfolgenden Station gemäß Fig. 8, in der eine Befüllung des Innenraumes der Innenfolie 2 mit dem gewünschten Produkt bzw. Flüssigkeit aus einer nicht näher dargestellten Einfülleinrichtung 8 erfolgt.

Die Fig. 9 zeigt prinzipmäßig bei ausgeklappten Laschen 7 der oberen Stirnseite, das Versiegeln der Innenfolie 2 auf der Oberseite nach Abschluß der Befüllung mit dem Produkt bzw. mit der Flüssigkeit. Gleichzeitig erfolgt aus Sicherheitsgründen nochmals eine Bestrahlung durch UV-Strahler in Stabform 6.

Die Faltschachtel 1 als Verpackung kann außenseitig ebenfalls aus einem Papier-Polyethylen-Verbund, aus einem Papier-Aluminium-Polyethylen-Verbund oder Ähnlichem bestehen.

Zur Erhöhung bzw. Sicherstellung einer Sterilität kann das Abfüll- und Sterilisierverfahren auch unter Überdruck mit einem sterilen Gas, z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid, oder mit feinstgefilterter Luft durchgeführt werden. In diesem Falle wird die gesamte Einrichtung in einem separaten luftdichten Gehäuse angeordnet, wobei an einer Stelle feinstgefilterte Luft oder das sterile Gas zugeführt und an einer anderen Stelle abgezogen wird, wobei die Öffnungsverhältnisse so gewählt sind, daß ein Überdruck beibehalten wird, z. B. dadurch, daß die Austrittsöffnungen kleiner sind als die Eintrittsöffnungen. Dieses Verfahren wird auch "Laminarflow" genannt. Auf diese Weise wird das Eindringen von kontaminierter Luft, z. B. Sporen, Keime oder andere Verunreinigungen, verhindert.

Fig. 11 zeigt in vergrößerter Darstellung ausschnittsweise die befüllte Faltschachtel 1 beim Verbraucher mit einem Einstechteil, z. B. einer Einstechtülle 9. Die Einstechtülle 9 ist mit einer oder mit zwei Schneidkanten 10, gegebenenfalls auch noch mit mehr Schneidkanten 10, auf der Vorderseite versehen. Wird die Einstechtülle 9 auf die Öffnung 5 bzw. den Adapterring 4 gesetzt und in Pfeilrichtung 11 gedreht, so schneidet bzw. schneiden die Schneidkanten 10 die Innenfolie 2 in diesem Bereich auf. In vorteilhafter Weise wird dabei dafür gesorgt, daß das abgeschnittene Teil der Innenfolie 2 nicht vollständig abgetrennt wird, damit der Auslauf nicht verstopft werden kann. Die Einstechtülle 9 ist innenseitig hohl und bietet auf diese Weise einen Auslauf 12, womit sie gleichzeitig als Auslaufstutzen dient. Im Bedarfsfalle kann die Einstechtülle 9 über einen hinteren Ringabsatz 13 mit einem Verbindungsschlauch (nicht dargestellt), der über den Ringabsatz 13 geschoben wird, verbunden werden. Über den Verbindungsschlauch kann dann ein Auslauf erfolgen. Anstelle eines Verbindungsschlauches kann selbstverständlich auch ein Gewinde mit einer Verschlußkappe vorgesehen sein oder eine Dosierpumpe. Auch ein Sprühkopf oder ein Auslaufhahn bzw. Auslaufventil sind möglich.

Beim Eindrehen der Einstechtülle 9 in die Öffnung 5 des Adapterringes 4 ist auch dafür zu sorgen, daß eine dichte Verbindung zwischen dem Adapterring 4 und der Einstechtülle 9 geschaffen wird. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Einstechtülle 9 im vorderen Bereich mit einem Außengewinde 14 versehen ist, das in nicht näher dargestellter Weise über Gewindeabschnitte 15 am Innenumfang des Adapterringes 4 verbunden wird, wobei in vorteilhafter Weise die Gewindeabschnitte 15 und damit eine dichte Verbindung dadurch erreicht wird, daß das Gewinde 14 bei entsprechender Elastizität des Adapterringes 4 in die Gewindeabschnitte 15 beim Eindrehen in Pfeilrichtung 11 entsprechende Gewinde einschneidet.

Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere dichte Verbindungsarten möglich. Wesentlich ist lediglich, daß erst beim Verbraucher durch ein Einstechteil 9, das grundsätzlich beliebig ausgebildet sein kann, ein Aufschneiden bzw. Aufstechen der Öffnung 5 des Adapterringes 4 erfolgt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum sterilen bzw. keimfreien Befüllen einer mit einer Innenfolie versehenen Verpackung, insbesondere einer Faltschachtel, für pulverförmige, granulatförmige, pastöse Produkte oder Flüssigkeiten, insbesondere Lebensmittel, mit folgenden Schritten:
    1. a) Aufrichten der Verpackung (1) und Anlegen des Adapterringes innenseitig an eine schlauchförmige Innenfolie (2),
    2. b) Verkleben oder Versiegeln des Adapterringes mit der Innenseite der Innenfolie (2),
    3. c) Sterilisieren bzw. Keimfreimachen der Innenseite der Verpackung (1) und der Innenfolie (2)
    4. d) Verschließen einer Stirnseite der schlauchförmigen Innenfolie (2) durch Verkleben oder Versiegeln der Innenfolie (2) unter Beibehaltung der Keimfreiheit,
    5. e) Befüllen des Innenraumes der Innenfolie (2) von der noch freien Stirnseite aus mit dem Produkt oder mit der Flüssigkeit,
    6. f) Verkleben oder Versiegeln der noch offenen Stirnseite nach der Befüllung, und
    7. g) Zufalten der Verpackung (1).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Polyethylen bestehende Adapterring (4) mit einer Verbundfolie, die wenigstens auf der dem Adapterring (4) zugewandten Seite ebenfalls aus Polyethylen besteht, versiegelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpackung (1) während der Behandlung gedreht wird und die Befüllung von der unteren Stirnseite aus erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfüll- und Sterilisierverfahren unter Überdruck mit einem sterilen Gas, z. B. Stickstoff oder Kohlendioxid, oder mit feinstgefilterter Luft durchgeführt wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sterilisation bzw. zum Keimfreimachen ein oder mehrere Bestrahlungsgeräte vorgesehen sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bestrahlungsgeräte UV-Strahlgeräte vorgesehen sind, die in den Innenraum der Innenfolie (2) einführbar sind.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen der Verpackung (1) beim Verbraucher ein Einstechteil (9) vorgesehen ist, die die Innenfolie (2) im Inneren des Ringes des Adapterringes (4) aufsticht und die dicht mit dem Adapterring (4) verbindbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte Verbindung durch ein in dem Einstechteil, insbesondere einer Einstechtülle (9) angeordnetes Außengewinde (14) geschaffen ist, das mit Gewindeabschnitten (15), die sich im Bereich der inneren Umfangswand des Adapterringes (3) befinden, und die beim Eindrehen des Außengewindes (14) herstellbar sind, zusammenarbeiten.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstechteil (9) hohl ausgebildet ist, im vorderen Bereich mit wenigstens einer Schneidkante (10) und im hinteren Bereich mit einem Auslauf (12) versehen ist.






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