DE69426600T2

DE69426600T2 - Verfahren zur vakuumverpackung von lebensmitteln in steifen behältern

Info

Publication number: DE69426600T2
Application number: DE69426600T
Authority: DE
Inventors: Michel Bardou; Roland Guezennec; Jean-Pierre Lhommond
Original assignee: OPTIMAL FOOD PROC RES Inc
Current assignee: OPTIMAL FOOD PROC RES Inc
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: DE69426600D1; WO1995006589A1; ATE198726T1; EP0715587A1; EP0715587B1; US5457939A; AU7635594A; EP0715587A4; ES2155479T3; JPH09501894A; GR3035750T3

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Verpacken von Lebensmitteln und Nahrungsmitteln in starren Behältern zur Konservierung und Lagerung.

Hintergrund der Erfindung

Das Eindosen oder ein anderweitiges Verpacken von Nahrung zum Konservieren und Lagern von diesen für eine lange Zeitdauer war ein wichtiger Teil der Nahrungsverarbeitung seit dem 18. Jahrhundert, als der Pariser Koch namens Appert ein rohes Verfahren zum Eindosen erdacht hatte. Apperts Verfahren wurde in die Vereinigten Staaten über England um etwa 1818 eingeführt. Eindosen blieb ein ungenaues Verfahren bis Louis Pasteur 1895 seine Grundsätze der Gärung darauf anwendete.
Heute ist das Eindosen, vom Pflücken bis zum Verpacken, ein hochentwickeltes wissenschaftliches Gewerbe. Lebensmittel werden in vielen verschiedenen Arten von Behältern verpackt, wobei Metalldosen, Glastöpfe und Plastikverpackungen auf einer breiten Skala genutzt werden. Zur Vereinfachung wird hier die Verpackung von Lebensmitteln in starren Behältern (das heißt Dosen, Töpfe und starre Plastikverpackungen) insgesamt als "Eindosen" bezeichnet. Egal welche Art von Behälter verwendet wird, müssen sich jedoch alle Eindos-Verfahren mit der Empfindlichkeit der meisten Nahrung gegenüber Sauerstoff befassen. Wie jeder, der einen frischen Apfel aufgeschnitten hat, weiß, beginnt Sauerstoff in der Luft sofort mit frischer Nahrung zu reagieren, und führt zu einem Verlust ihrer organoleptischen Eigenschaften und zu ihrem raschen Verderben. Alle Nahrung ist in unterschiedlichem Maße empfindlich gegenüber Sauerstoff, und die erfolgreiche Konservierung von Nahrung durch Eindosen verlangt als einen wichtigen Schritt das Aussondern des Sauerstoffs aus dem Behälter.
Herkömmliche Eindos-Verfahren beruhen auf dem Gebrauch von Flüssigkeit, um Sauerstoff und andere Gase aus dem Behälter zu verdrängen. Gewöhnlich werden die Lebensmittel, die eingedost werden, in die Behälter eingebracht und dann mit einer Flüssigkeit, die Wasser, Salzlake oder Sirup sein kann, bedeckt. Die Bedeckungsflüssigkeit ist auf eine Temperatur von ungefähr 100ºC vorgewärmt, bevor sie den Behältern hinzugefügt wird. Die Flüssigkeit verdrängt die Luft und andere Gase aus den Behältern. Die Behälter werden dann bei dieser Temperatur versiegelt. Die erhitzte Flüssigkeit mit einer Temperatur nahe 100ºC ist heiß genug, um das Kochen der Lebensmittel zu beginnen, selbst bevor die Behälter weiteren Verfahren, wie Sterilisierung, unterworfen werden. Gewöhnlich werden die Behälter ebenfalls weiter bis zu Temperaturen zwischen 115ºC und 140ºC erhitzt, um die Inhalte zu sterilisieren.
Offensichtlich leidet das herkömmliche Verfahren des Eindosens, während es viele Vorteile bietet, ebenfalls unter gewissen Nachteilen. Das Erhöhen der Temperatur der Nahrung bis zum Siedepunkt kocht wenigstens teilweise die Nahrung, was auf etwas Verlust an Textur, Farbe, Geschmack und anderen Kennzeichen für Frische hinausläuft. Zusätzlich kann die Flüssigkeit, in der die Nahrung verpackt ist, selber mit der Nahrung oder mit dem Behälter reagieren, was zu unerwünschten Veränderungen im Geschmack, in der Farbe oder im Aroma führen kann. Es wurden Versuche gemacht, diese Nachteile zu überwinden, aber sie waren nicht völlig erfolgreich. Manche Nahrung, die nicht heftig mit Sauerstoff reagiert, wie beispielsweise Mais, kann in einem Vakuum verarbeitet werden, das erreicht wird, indem die Gase aus dem Behälter gepumpt werden, bevor dieser versiegelt und sterilisiert wird. Die Höhe des so erreichten Vakuums ist jedoch begrenzt. Überdies ist dieses Verfahren nicht für wasserhaltige Nahrung geeignet (beispielsweise Früchte und Gemüse mit hohem Wasseranteil), weil diese Nahrung auf Sauerstoff sensible Bestandteile wie beispielsweise mehrfach ungesättigte Fettsäuren, Gerbsäuren, Vitamine und so weiter beinhaltet. Selbst niedrige Sauerstoffniveaus, die aus dem Vakuumverpacken entstehen, sind hinreichend, um zu einem Verfall der so verpackten, wasserhaltigen Lebensmittel zu führen.
Ein neuer Versuch, die Probleme beim Eindosen von wasserhaltiger Nahrung zu überwinden, wird in dem US Patent 4,717,575 gezeigt. In diesem Patent wird wasserhaltige Nahrung in Behälter wie Metalldosen eingebracht und mit Wasser bedeckt. Die Dosen werden bis zum Rand mit Wasser gefüllt, so dass das Wasser die Nahrung vollständig bedeckt. Die Dosen werden dann in eine Dampfkammer gestellt, in der sie mit einer Dampfatmosphäre umgeben sind, die im wesentlichen ohne Luft ist. Während sie in der Dampfkammer sind, werden die Dosen entweder geneigt oder umgekehrt, um etwas oder alles Wasser aus den Dosen zu entfernen. Das so entfernte Wasser wird durch den Dampf der umgebenden Dampfatmosphäre ersetzt. Die Dosen können in der Dampfatmosphäre mit entweder atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck versiegelt werden. Nach dem Versiegeln werden die Dosen abgekühlt. Der Abkühlschritt veranlasst den Wasserdampf in den Dosen zur Kondensation, wobei ein Vakuum in den Dosen erzeugt wird.
Das in dem Patent 4,717,575 offengelegte Verfahren ist aufwendig und löst nicht die Probleme der herkömmlichen Eindos-Verfahren. Das Verfahren benötigt eine Dampfkammer mit einer Dampfatmosphäre mit Drücken, die gleich dem oder größer als der atmosphärische Druck sind. Die Gefahren der Dampfdruckgefäße sind wohlbekannt und müssen hier nicht wiederholt werden. Das Verfahren verlangt ebenfalls, dass die Dosen bis zum Rand mit kochendem Wasser gefüllt werden, bevor die Dosen in die Dampfkammer eingebracht werden, aber dann wird das Wasser in der Dampfkammer ausgeschüttet, um dem Dampf zu gestatten, es zu ersetzen. (Aus praktischen Gründen muss kochendes Wasser verwendet werden, um das Wasser mit dem Dampf auszutauschen. Falls das Wasser kälter als 100ºC ist, würde der Dampf teilweise oder ganz an ihm kondensieren, wodurch das Ersetzen des Wassers durch Dampf unmöglich gemacht würde.) Das ist nicht nur verschwenderisch, sondern verlangt komplexe Maschinen zum Kippen und Umkehren der Dosen, und ein durchlöchertes Gitter auf den Dosen, um die Nahrung in den Dosen zu halten, während das Wasser ausgeschüttet wird. Noch schlimmer ist, dass die Nahrung in den Behältern kochendem Wasser und dann hoch erhitztem Dampf ausgesetzt wird, wodurch die Nahrung teilweise kocht, was zu einer Herabsetzung der organoleptischen Eigenschaften und des Frischeeindrucks der Nahrung führt. Das Verfahren verlangt ferner, dass die Dosen innerhalb der Dampfkammer versiegelt werden, wodurch Versieglungseinrichtungen benötigt werden, die in der strengen, korrodierenden Umgebung von Nassdampf betrieben werden können.
Die US-A 1 931 911, US-A 3 125,452 und die US-A 2 870 027 beschreiben Verpackungsverfahren, welche den Schritt des Verdampfens des flüssigen Bestandteils des Lebensmittels, die in dem Behälter enthalten sind, beinhalten, um Gase aus dem Behälter und/oder aus dem Lebensmittel auszuschließen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, das einen hohen Grad an Vakuum in dem Behälter bei niedrigen Temperaturen erreicht, wobei Luft und andere Gase aus dem Behälter durch eine neue und erfinderische Verbindung von Drücken und Temperaturen entfernt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen hermetisch versiegelten Behälter ohne Luft und Sauerstoff zu erhalten, ohne das Produkt zu kochen. Außerdem ist keine spezielle, komplexe Einrichtung erforderlich, um Dosen umzukehren oder Dosen innerhalb einer hoch erhitzten Dampfumgebung zu versiegeln. Nur wenig Flüssigkeit wird im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren verwendet, was das Verfahren viel wirtschaftlicher als bisherige Verfahren macht, die erfordern, dass die Behälter mit Flüssigkeit gefüllt werden, und dass dann die Flüssigkeit vor dem Versiegeln ausgeschüttet wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung führt die Vorteile des Eindosens ohne die begleitenden Nachteile der bisherigen Verfahren aus, und läuft auf eingedoste Lebensmittel hinaus, die alle ihre wünschenswerten organoleptischen Eigenschaften bewahren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auF ein Verfahren gerichtet, um Lebensmittel in im wesentlichen starren Behältern zu verpacken. Die vorliegende Erfindung stellt einen Weg bereit zum Erhalten eines hohen Grads an Vakuum in dem Behälter nach dem Verfahren, besseren Bedingungen der Wärmebehandlung und dem Beseitigen von unerwünschtem Sauerstoff und anderen Gasen durch eine einzigartige Verbindung aus Verfahrenstemperatur und -druck, die es möglich macht, einen hermetisch versiegelten Behälter ohne Sauerstoff bereitzustellen, ohne die darin befindlichen Lebensmittel zu kochen. Die vorliegende Erfindung macht es ebenfalls einfach, die Lebensmittel zu sterilisieren oder zu pasteurisieren, nachdem der Behälter versiegelt wurde.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verpackung von Lebensmittel in im wesentlichen starren Behältern bereit, welches die Schritte umfasst:
a) Einbringen einer gewünschten Menge der zu verpackenden Lebensmittel in den Behälter,
b) Zugeben einer Menge an Flüssigkeit in den Behälter, wobei die Menge ausreichend ist, um, wenn erhitzt, Dampf zu erzeugen, der ein ausreichendes Volumen im Überschuß zu dem Volumen des Behälters hat, um alle anderen Gase aus dem Behälter im wesentlichen vollständig zu verdrängen, wobei die Flüssigkeitsmenge im wesentlichen nicht mehr als 5% des Behältervolumens ausmacht,
c) Erwärmen des Behälters und seines Inhalts auf eine ausreichende Temperatur, um das Dampfvolumen zu erzeugen, wenn der Behälter einem Druck ausgesetzt ist, der niedriger als der atmosphärische Druck ist,
d) Aussetzen des erwärmten Behälters einer umgebenden Atmosphäre, die einen Druck hat, der kleiner ist, als der atmosphärische Druck, wobei der Behälter unversiegelt ist, um so den Austausch zwischen dem Innenraum des Behälters und der umgebenden Atmosphäre zu erlauben, wobei der umgebende subatmosphärische Druck so gewählt ist, dass die Verbindung der Flüssigkeitstemperatur im erwärmten Behälter und des subatmosphärischen Drucks der Umgebung zum Kochen der Flüssigkeit und zur Erzeugung des Dampfes in dem Behälter führt, um anderen Gase aus dem Behälter zu vertreiben und im wesentlichen zu verdrängen, und
e) hermetisches Abdichten des Behälters, damit das Eindringen der Luft in den Behälter verhindert wird, wenn dieser dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wird.

Beschreibung der Zeichnung

Um die Erfindung zu veranschaulichen, ist in der Zeichnung eine Form gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt ist. Es versteht sich jedoch, dass diese Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Ausführungen oder Mittel begrenzt ist.
Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das die Schritte gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine Planansicht einer bevorzugten Form der Vorrichtung zum Ausführen einiger Schritte des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, teilweise weg gebrochen, die einen Bereich der Vorrichtung aus Fig. 2 zeigt.
Fig. 4 ist eine Teilansicht, die entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 aufgenommen ist.
Fig. 5 ist eine Teilansicht, die entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 aufgenommen ist.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Temperaturantwort von Behältern, die gemäß der Erfindung verarbeitet werden, im Vergleich zu herkömmlich verarbeiteten Behältern zeigt,

Beschreibung der Erfindung

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nun im Bezug auf die Zeichnung in seiner weitesten Form in dem Blockdiagramm von Fig. 1 dargestellt. Lebensmittel und Eßwaren, die einzudosen sind, werden zunächst gemäß der herkömmlichen Techniken erhalten und vorbereitet. (So wie es hier verwendet wird, bedeutet "eingedost" oder "eindosen" das Verpacken von Lebensmitteln in starren Behältern, ob diese Behälter Metalldosen, Glastöpfe, im wesentlichen starre Plastikbehälter oder irgendwelche anderen geeigneten Behälter sind.) So wird beispielsweise frisches Gemüse gewaschen und gereinigt, falls gewünscht in Stücke geschnitten, Blätter und Stengel wie erforderlich entfernt, und so weiter. Obwohl die Erfindung im besonderen Maße nützlich für das Eindosen von Gemüse ist, ist es nicht auf das Eindosen von Gemüse begrenzt, sondern auch anwendbar zum Eindosen von Früchten, Pilzen, Gerichten auf Gemüsegrundlage, Fertiggerichte, die auf Fleisch, Geflügel und Fisch basieren, und ist auch anwendbar auf flüssige Produkte, wie Fruchtsäfte und Suppe. Diese werden hier allesamt als "Produkte" oder Lebensmittel bezeichnet.
Nachdem das einzudosende Produkt wie gewünscht vorbereitet wurde, wird es in den gewünschten Behälter eingebracht. Vorzugsweise umfassen solche Behälter Glastöpfe, aber andere starre Behälter, wie beispielsweise Metalldosen oder im wesentlichen starre Plastikbehälter können ohne Abweichung von dieser Erfindung verwendet werden.
Nachdem das Produkt in die Behälter eingebracht wurde, wird eine kleine Menge wäßriger Flüssigkeit den Behältern hinzugefügt. Die Menge der Flüssigkeit ist eine Menge, die, wenn sie zum Kochen gebracht ist, ausreichend ist, um ein Volumen des Dampfs zu erzeugen, der ungefähr zehnmal größer ist oder mehr, als das Volumen des Behälters. Eine empfohlene Menge ist eine Menge ausreichend, um ein Volumen zu erzeugen, das ungefähr fünfzigmal größer als das Volumen des Behälters ist. Gemäß der Erfindung wird genug Flüssigkeit verwendet, um die gewünschte Menge von Dampf zu erzeugen, wobei eine kleine Menge Flüssigkeit nicht zu Dampf verwandelt wird und in dem Behälter als Flüssigkeit bleibt. Vorzugsweise ist die hinzugefügte Menge an Flüssigkeit ungefähr fünf Prozent des Volumens des Behälters, weil herausgefunden wurde, dass diese Menge an Flüssigkeit genug ist, um das erwünschte Volumen des Dampfs zu erzeugen und eine kleine Menge im Behälter als Flüssigkeit zu belassen. Die kleine Menge an Flüssigkeit, die in dem Behälter übrigbleibt, wird eine Wärmeübertragung während des nachfolgenden Verfahrens vereinfachen. Die wasserhaltige Flüssigkeit kann Wasser, Salzlake, Sirup oder andere geeignete Eindos-Flüssigkeit sein.
Nachdem die Flüssigkeit den Behältern hinzugefügt wurde, werden die Behälter geschlossen, ohne dass sie versiegelt werden. Beispielsweise, wenn der Behälter Glastöpfe umfasst, können die Töpfe mit einem Standard "60-Grad" Schraubdeckel versehen werden. Es ist wichtig festzuhalten, dass bei diesem Schritt, nachdem die Behälter bedeckelt wurden, sie nicht versiegelt sind, so dass das Innere der Behälter in Verbindung mit der umgebenden Atmosphäre steht. Als Alternative können im Rahmen der Erfindung die Behälter dicht, aber nicht versiegelt, geschlossen werden, so dass sie nicht in Verbindung mit der umgebenden Atmosphäre stehen und sie dann teilweise, während des dem Vakuum aussetzenden Schritts, wie unten beschrieben zu öffnen, so dass nach dem teilweisen Öffnen der Inhalt des Behälters mit dem Vakuum in Verbindung sein wird.
Die verschlossenen, aber unversiegelten Behälter kommen dann in die Aufwärm- oder Vorwärmphase des Verfahrens. Die Behälter und ihre Inhalte werden auf eine Temperatur gut unterhalb von 100ºC erhitzt, so dass kein Kochen des Produkts während des Aufwärmens auftritt. Die exakte Temperatur, auf welche die Behälter erwärmt werden, ist nicht kritisch, solange die Temperatur ausreichend ist, die Flüssigkeit in den Behältern zum Kochen zu bringen, wenn sie einem subatmosphärischen Druck ausgesetzt werden, wie unten beschrieben wird. Eine typische Temperatur ist 60ºC, welche ausreichend ist, um das Wasser bei einem subatmosphärischen Druck von 0,2 bar (absolut) zum Kochen zu bringen (Ein bar ist annäherungsweise gleich einem Atmosphärendruck.) Der genau Weg, auf welchem die Behälter aufgewärmt werden, ist gleichermaßen nicht wichtig für die Erfindung, und das Vorwärmen kann durch jedes Aufwärmverfahren oder -gerät ausgeführt werden, das geeignet ist, die gewünschte Temperatur innerhalb von zehn Prozent aufrechtzuerhalten.
Nachdem die Behälter bis zu den gewünschten Temperatur erwärmt wurden, werden sie einem subatmosphärischen Druck oder einem Vakuum ausgesetzt. Ein Weg, dies zu erreichen, ist das Einführen der Behälter in eine Vakuumkammer, in der ein konstanter subatmosphärischer Druck oder Vakuum über mechanische oder thermodynamische Pumpen aufrechterhalten wird. Der subatmosphärische Druck wird in Verbindung mit der gewünschten Temperatur gewählt, so dass, wenn die Behälter dem subatmosphärischen Druck ausgesetzt werden, die vorgewärmte Flüssigkeit zum Kochen kommen wird. Wie voran stehend erwähnt sind die Behälter, obwohl sie geschlossen sind, entweder für den umgebenden niedrigen Druck offen, oder werden teilweise innerhalb der Vakuumkammer geöffnet, so dass das Innere der Behälter für das Vakuum offen ist.
Es ist bekannt, dass das Verhalten eines Idealen Gases durch das Boyle'sche Gesetz bestimmt wird, PV = nRT, wobei P der Druck ist, V das Volumen ist, n die Molzahl des anwesenden Gases ist, R die ideale Gaskonstante ist, und T die Temperatur ist. Aus dieser Gleichung kann die folgende Tabelle abgeleitet werden: Tabelle 1
Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass die Temperatur, bis zu welcher der Behälter erwärmt wird, von dem Vakuum abhängt, welchem der Behälter und auch das Volumen des Behälters ausgesetzt ist. Beispielsweise wird für einen Glastopf, der ein Volumen von 446 ml (ca. 32 oz) aufweist, die Menge von 3 g Wasser mit 60ºC ein Volumen von 23 l Wasserdampf erzeugen, wenn er einem Druck von 0,2 bar ausgesetzt wird, oder ungefähr fünfzigmal das Volumen des Topfes (7,649 m³/kg = 7,649 l/g, multipliziert mit 3 g ergibt 22,92 l). Daher wird in diesem Beispiel eines Glastopfs, der ein Volumen von 446 ml hat, das Hinzufügen von 3 g Wasser, das Erwärmen des Topfes auf eine Temperatur von 60ºC und das Aussetzen des Topfes unter ein Vakuum von 0,2 bar zu der Erzeugung eines Volumens von Wasserdampf führen, das fünfzigmal das Volumen des Topfs ist. Diese Menge an Wasserdampf ist ausreichend, den gesamten Sauerstoff und andere in dem Topf vorhandene Gase aus dem Inneren des Topfes zu vertreiben und zu verdrängen. Daher sind die Inhalte des Topfs von einer unmittelbaren Umgebung umgeben, die allein aus Wasserdampf besteht.
Noch unter dieser Bedingung, d. h. während die Behälter noch die Vorwärmtemperatur und den subatmosphärischen Druck haben, werden die Behälter hermetisch versiegelt, wodurch die umgebende Wasserdampfumgebung in dem Behälter mit versiegelt wird. Der Versieglungvorgang, der verwendet wird, ist so ausgewählt, dass er der Art des Behälters angepasst ist, so wie beispielsweise eine herkömmliche Deckel-Schraub-Vorrichtung für Glastöpfe oder eine Bördelvorrichtung für Metalldosen, aber der Versieglungsvorgang ist sonst nicht entscheidend für die vorliegende Erfindung.
Nach dem Versieglungsvorgang verlassen die versiegelten Behälter die Vakuumkammer und sind fertig zur weiteren Verarbeitung, falls gewünscht. Beispielsweise können die Töpfe unmittelbar zur thermischen Verarbeitung vorrücken (beispielsweise ein Pasteurisierungsschritt oder ein Sterilisierungsschritt), falls gewünscht, oder sie können als Zwischenschritt zur weiteren Verarbeitung abgekühlt werden, beispielsweise, wenn es gewünscht wird, Behälter zwischenzeitlich für die nachfolgende thermische Verarbeitung zu lagern. Als Alternative können die Behälter gekühlt werden, um die Inhalte der Behälter so nahe einem "frischen" Zustand wie möglich zu konservieren.
Obwohl es nicht unerläßlich für die vorliegende Erfindung ist, wird es in manchen Fällen für wünschenswert gehalten, durchsichtige Behälter wie Glastöpfe mit teilweise undurchsichtigen Hüllen einzuwickeln. Es ist bekannt, dass manche Lebensmittel nicht gut auf Licht reagieren. In solchen Fällen, in denen eine Hülle für wünschenswert gehalten wird, wird thermisch reagierendes oder "Schrumpfwickel" - Material bevorzugt. Die Hülle kann ebenfalls gedruckte und/oder graphische Zeichen haben und als Behälter-Ettiketierung dienen. Beispielsweise wäre ein teilweise bedruckter PVC-Film dafür geeignet, der eine Dicke von ungefähr 50 Mikrometer hat. Es sollte dennoch festgehalten werden, dass, weil das Lichteindringen in den Behälter minimiert wird, eine Hülle, wie sie beschrieben wurde, lediglich das Konservierungsverfahren der Erfindung verbessert, und es lcann darauf verzichtet werden, wenn gewünscht, ohne von der Erfindung abzuweichen.
Eine Form der Geräte, um den Schritt des Aussetzen gegenüber einem Vakuums gemäß der vorliegenden Erfindung angemessen auszuführen, ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Fig. 2 ist eine erste Planansicht des Geräts, wobei die Vakuumkammer im Schnitt gezeigt wird. Das Gerät 10 umfasst eine Vakuumkammer 12, eine Luftschleuse 14, durch die Behälter in die Vakuumkammer 12 eintreten und sie wieder verlassen, und eine Förderanlage 16, um die Behälter in der Vakuumkammer 12 zu transportieren. Das Gerät 10 umfasst ferner ein Mittel 18, um Behälter teilweise zu öffnen, nachdem sie in die Vakuumkammer 12 eingetreten sind, und eine Versiegel-Station 20, um die Behälter nach Erzeugung des Wasserdampfs hermetisch zu versiegeln, wie voran gehend beschrieben wurde. Weitere Elemente und Merkmale des Geräts 10 werden nun in Verbindung mit der. Beschreibung des Betriebs des Geräts 10 beschrieben werden. In der besonderen Ausführungsform des dargestellten und beschriebenen Geräts sind die Behälter Glastöpfe. Jedoch wird angenommen, dass Fachleute es verstehen werden, das Gerät 10 für andere Arten von Behälter anzupassen.
Einzelne Töpfe 22, die mit einem Produkt und der erforderlichen Menge an Wasser gefüllt wurden, dann mit einem Deckel versehen und erwärmt wurden werden mittels einer Eingabe- Förderanlage 24 zu einem ersten Weitergabe-Rad 26 transportiert. Das erste Weitergabe-Rad 26 arbeitet mit einer Führungsschiene 28 zusammen, um den Topf 22 zu einem Eingabe/Ausgabe- Rad 30 weiterzugeben, welches Töpfe in die Vakuumkammer 12 durch eine Luftschleuse 14 einführt und sie wieder daraus entfernt. In Zusammenarbeit mit der Führungsschiene 32 gibt das Eingabe/Ausgabe-Rad 30 Töpfe von dem Weitergabe-Rad 26 durch die Luftschleuse 14 an ein zweites Weitergabe-Rad 34 weiter, das in Verbindung mit der Führungsschiene 36 arbeitet, um Töpfe an die Förderanlage 16 weiterzugeben. In gleicher Weise werden die Töpfe 22 von der Vakuumkammer 12 mittels eines dritten Weitergabe-Rads 38 und einer beigeordneten Führungsschiene 40, eines Eingabe/Ausgabe Rads 30 und einer beigeordneten Führungsschiene 42 und eines vierten Weitergabe-Rads 44 und einer beigeordneten Führungsschiene 46 weg befördert. Eine Wegnahme-Förderanlage (nicht dargestellt) oder andere Mittel um die Töpfe 22 aufzunehmen, können entlang der Führungsschiene 46 hinter dem vierten Weitergabe-Rad 44 angeordnet sein, um die Töpfe nach Wunsch für weitere Verarbeitung oder zur Lagerung aufzunehmen.
Wie in der Zeichnung gezeigt wird, drehen die Weitergabe-Räder entgegengesetzt zum Eingabe/Ausgabe-Rad 30. In der dargestellten Ausführungsform dreht das Eingabe/Ausgabe-Rad 30 gegen den Uhrzeigersinn und die Weitergabe-Räder 26 und 34 drehen mit dem Uhrzeigersinn (obwohl die Räder in die entsprechende Gegenrichtung drehen können, falls gewünscht, um die Töpfe 22 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen). Der Gebrauch der Weitergabe-Räder, um diese Funktion zu erfüllen, und die Struktur der Luftschleuse ist per se bekannt, und wird dementsprechend nicht im Detail beschrieben.
Die Förderanlage 16 ist vorzugsweise in der Form eines endlosen Bands oder von Ketten, und trägt mehrere Bügel 48, welche die Töpfe 22 einkuppeln. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird ein Topf 22' gezeigt, der gerade in Begriff ist, von dem Bügel 48' eingekuppelt zu werden, während der Topf 22' gerade das Weitergabe-Rad 34 verläßt. So eingekuppelte Töpfe werden durch eine Führungsschiene 50 zu einem Topf-Öffnungs-Mittel 18 geführt, das unten mehr im Detail beschrieben wird. Nachdem die Töpfe 22 das Topf-Öffnungs-Mittel 18 verlassen haben, werden sie durch die Führungsschiene 52 zu der Versiegel-Station 20 geführt, die in der dargestellten Ausführungsform einen herkömmlichen Topfversiegeler umfassen kann. Weil die Versiegel- Station 20 eine herkömmliche ist, wird sie nicht im Detail beschrieben. Nachdem sie die Versiegel-Station 20 verlassen haben, werde die Töpfe 22 durch eine letzte Führungsschiene 54 zu einem dritten Weitergabe-Racl 38 geführt, von wo die Töpfe aus der Vakuumkammer 12 befördert werden.
Während des Betriebs wird die Vakuumkammer 12 durch eine Vakuumpumpe (in der Zeichnung nicht gezeigt) evakuiert, welche irgendeine mechanische oder thermodynamische Pumpe sein kann. Einzelne Töpfe 22, die auf die benötigte Temperatur entsprechende des Niveaus an Vakuum innerhalb der Vakuumkammer 12 erwärmt wurden, werden in die innere Vakuumkammer 12 durch die Luftschleuse 14 eingelassen. Wenn die Töpfe 22 das Öffnungsmittel 18 (das unten im Detail beschreiben wird) erreichen, werden die Deckel auf den Töpfen teilweise geöffnet, wobei das Innere der Töpfe dem Vakuum in der Vakuumkammer 12 ausgesetzt wird. An dieser Stelle kommt die Flüssigkeit in den Töpfen 22 schnell zum Kochen, und Wasserdampf wird innerhalb der Töpfe erzeugt, wobei Sauerstoff und andere Gase aus den Töpfen ausgetrieben werden. Dieser Vorgang setzt sich fort, während die Töpfe sich entlang der Förderanlage 16 zu den Versiegel-Mitteln 20 bewegen. Die Geschwindigkeit der Förderungsanlage 16 ist so gewählt, um genug Zeit zu gestatten, dass genügend Flüssigkeit in den Töpfen in das gewünschte Wasserdampfvolumen verwandelt wird. Wenn die Töpfe die Versiegel-Station 20 erreichen, werden sie in bekannter Weise hermetisch versiegelt, bevor sie aus der Vakuumkammer 12 befördert werden.
Das Topf-Öffnungsmittel 18 ist detaillierter in den Fig. 3-5 gezeigt. Bezüglich nun dieser Figuren umfasst das Öffnungsmittel 18 eine horizontale Förderungsanlage 54 in Form eines endlosen Bands, die sich synchron mit der Förderungsanlage 16 bewegt. Einzelne Töpfe 22 werden von links nach rechts, in Richtung des Pfeils in Fig. 3 befördert. Während die Töpfe befördert werden, koppeln sie in ein Paar von Reibungsbändern 56, 58 und 60, 62. Die Bänder 56 und 58 bilden ein Paar von unteren Bändern und die Bänder 60 und 62 bilden ein Paar von oberen Bändern relativ zu der Förderanlage 54, wie am Besten in den Fig. 4 und 5 gesehen wird. Jedes Band 56, 58, 60 und 62 umfasst ein Gewebe 64 und ein Material mit hoher Reibung 66, welches die einzelnen Töpfe einkuppelt, während sie längs befördert werden. Wie am Besten in den Fig. 4 und 5 gesehen wird, sind die unteren Bänder 56 und 58 in einer Höhe über der Förderungsanlage 54 angeordnet, um die Seiten der einzelnen Töpfe 22 einzukuppeln, während die oberen Bänder 60, 62 in einer Höhe angeordnet sind, um die Deckel 68 der Töpfe einzukuppeln.
Die unteren Bänder 56 und 58 werden synchron mit den Förderungsanlagen 16 und 54 durch einen Antriebsmotor 70 angetrieben. Der Antriebsmotor 70 kann jeder herkömmliche Motor sein, wie beispielsweise ein Servomotor. Der spezielle Typ des Motors ist für die Erfindung nicht wichtig, aber es ist wichtig, dass der Motor 70 die Bänder 56 und 58 mit der selben Lineargeschwindigkeit wie die Förderungsanlagen 16 und 54 antreibt, so dass die Töpfe nicht rutschen, während sie befördert werden.
Das obere Band 62 wird mit einem Antriebsmotor 72 mit einer Lineargeschwindigkeit angetrieben, die niedriger als die Lineargeschwindigkeit der Bänder 56 und 58 ist. Das obere Band 60 wird mit einem Antriebsmotor 74 mit einer Lineargeschwindigkeit angetrieben, die höher als die Lineargeschwindigkeit der Bänder 56 und 58 ist. Die Geschwindigkeiten der Antriebsmotoren 72 und 74 kann gesteuert werden, um die Geschwindigkeit der Bänder 60 und 62 zu steuern. Als Ergebnis des Unterschieds in den Lineargeschwindigkeiten zwischen den Bändern 60 und 62 und den Bändern 56 und 58, üben die Bänder 60 und 62 eine drehende Kraft auf den Deckel 68 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn aus, um die Deckel teilweise abzuschrauben und das Innere der Töpfe für das Vakuum in der Vakuumkammer 12 zu öffnen. Diese Anordnung von Bändern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermöglicht es, die Winkeldrehung der Deckel 68 sehr genau zu steuern, indem die relativen Geschwindigkeiten der Bänder gesteuert werden, und erlaubt es, die Töpfe teilweise zu öffnen, so dass ihr Inneres dem Vakuum ausgesetzt wird, ohne die Vorwärtsbewegung der Töpfe anhalten und ohne die Geschwindigkeit der Töpfe senken zu müssen, während sie sich entlang der Förderanlagen bewegen.
Nachdem die Töpfe teilweise geöffnet wurden, indem sie durch das Öffnungsmittel 18 gekommen sind, beginnt das erwärmte Wasser in den Töpfen unter dem erniedrigten Druck innerhalb der Vakuumkammer 12 unmittelbar zu kochen. Bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Töpfe die Versiegel-Station 20 erreichen, wo sie hermetisch versiegelt werden, hat sich der Druck des Wasserdampfs innerhalb der Töpfe dem der Vakuumkammer genähert, aber ist leicht höher, so dass Wasserdampf fortlaufend erzeugt wird, bis zu dem Moment, zu dem die Töpfe hermetisch versiegelt werden. Auf jeden Fall ist der Druck des Wasserdampfs in den Töpfen wesentlich unter dem atmosphärischen Druck. Zusätzlich wird, während die Töpfe abkühlen, einiger oder aller Wasserdampf innerhalb der Töpfe kondensieren, was zu einem sogar noch größeren Vakuum innerhalb der Töpfe führt. Weil die Atmosphäre innerhalb der Töpfe fast reiner Wasserdampf ist, wird, nachdem die Töpfe abgekühlt sind, tatsächlich der Druck innerhalb der Töpfe nahe dem Dampfdruck von Wasser bei der Temperatur der Töpfe sein, viel niedriger als der Druck innerhalb der Vakuumkammer, wo die Töpfe versiegelt wurden.
Ein wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass es einen sehr guten Temperaturaustausch zwischen dem Produkt in den Behältern und der äußeren Umgebung gibt, weil die Behälter unter den Bedingungen eines sehr hohen Vakuums versiegelt wurden. Wenn die Behälter, nachdem sie versiegelt wurden, einem thermischen Verfahren zur Sterilisierung ausgesetzt werden, wird daher der Temperaturaustausch zwischen der Sterilisierungskammer und dem Produkt in den Behältern hervorragend sein, und es wird einen sehr schnellen Anstieg in der Temperatur des Produkts geben. Das geschieht durch die kleine Menge an Wasser, die in den Behältern nach dem Versiegeln bleibt, die fast unmittelbar in Dampf entlang der Wände des Behälters verwandelt wird. Der Dampf kondensiert dann an dem Produkt, wobei die Wärme des Verdampfens auf das Produkt übertragen wird. Dieses Verfahren der Energieübertragung erlaubt einen sehr einheitlichen Temperaturanstieg innerhalb des Behälters, der die Bildung von "Kalten Stellen" im Produkt verhindert, an denen eine völlige Sterilisierung nicht vorkommen kann. Wenn die Behälter abgekühlt werden, kondensiert im Gegensatz dazu der Dampf in dem Behälter fast unmittelbar an der Innenseite der Wände des Behälters, wobei der Dampfdruck in dem Behälter gesenkt wird, wobei der Flüssigkeit ermöglicht wird, an den Oberflächen des Produkts zu verdampfen, wodurch das Produkt gekühlt wird.
Diese Eigenschaft der Erfindung wird graphisch in Fig. 6 dargestellt, die ein Graph der Behältertemperatur gegenüber der Zeit ist. In Fig. 6 stellt die oberste Kurve die Temperatur der Sterilisierungskammer oder des Autoklaven dar. Die mittlere Kurve stellt die Temperatur des vakuumversiegelten Topfs dar, der entsprechend der vorliegenden Erfindung versiegelt wurde. Der untere Graph stellt die Temperatur eines standardmäßig mit Flüssigkeit abgefüllten Topfs dar. Es kann aus Fig. 6 ersehen werden, dass der Anstieg der Temperatur in dem vakuumversiegelten Topf einheitlich ist, während in dem Fall des mit Flüssigkeit abgefüllten Topfs Fluktuationen beobachtet werden. Diese Fluktuationen werden dem Temperaturunterschied zugeschrieben, der zwischen der Flüssigkeit und dem leeren Raum im Oberteil des Topfs existiert. Es kann aus Fig. 6 ersehen werden, dass der vakuum-versiegelte Topf am schnellsten die Sterilisierungstemperatur - erreicht und dass der Grad des Temperaturanstiegs praktisch identisch mit dem Grad des Temperaturanstiegs des Autoklaven ist. Im Gegensatz dazu steigt die Temperatur in dem mit Flüssigkeit gefüllten Topf in einem erheblich geringeren Grad und erreicht die Sterillsierungstemperatur (125ºC) erst nach einer erheblichen "Aus-Plateauebnungs"- Dauer. Das bedeutet, dass das Plateau erheblich ausgedehnt werden muss, um die gewünschte Sterilisierung zu erreichen. Das ist ein Nachteil der herkömmlichen Eindos-Techniken, weil eine zusätzliche Zeit, die in Sterilisierungstemperatur verbracht wird, das Kochen des Produkts erhöht und daher zu einem Verfall von dessen gewünschten organoleptischen Eigenschaften führt. Andererseits erlaubt die vorliegende Erfindung eine schnelle Sterilisierung des Produkts, bevor die Sterilisierungstemperatur eine Möglichkeit hat, das Produkt zu kochen. Das ist ein besonderer Vorteil für empfindliche Produkte, die sehr empfindlich gegenüber Temperatur sind. Weil die Töpfe unter den Bedingungen eines so hohen Vakuums versiegelt wurden, werden die Töpfe von dem Endverbraucher sehr schwer zu öffnen sein. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt ebenfalls ein Mittel, um es dem Endverbraucher zu ermöglichen, einen Topf einfach zu öffnen, der gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wurde. Mit Bezug auf die Fig. 5 kann gesehen werden, dass der Deckel 68 mit einer kleinen Öffnung 76 durch ihn hindurch versehen ist. Die kleine Öffnung 76 ist klein genug, dass sie die mechanischen Eigenschaften des Deckels wie die mechanische Festigkeit und Steifigkeit nicht beeinträchtigt. Es wird angenommen, dass eine kleine runde Öffnung mit einem Durchmesser von ca. 5 mm ausreichend ist.
Bevor der Deckel 68 auf den Topf 22 gesetzt wird, wird die kleine Öffnung 76 mit einer Versiegel-Membran 78 versiegelt. Die Membran 78 wird aus einem Material hergestellt, das undurchlässig für Gase ist, insbesondere Sauerstoff, und das keine chemischen Substanzen aussondert, die ihrerseits die Inhalte des Tops beeinflussen könnten. Die Membran 78 muss ebenfalls in der Lage sein, Verarbeitungstemperaturen von bis zu 130ºC zu widerstehen, welchen der Deckel ausgesetzt werden kann, und muss ebenfalls in der Lage sein, Druckunterschieden von bis zu 2 bar durch die Membran hindurch zu widerstehen. Schließlich muss die Membran zerstörbar sein und einfach durch ein scharfes Objekt oder durch Reißen mit der Hand zu zerreißen sein, falls es gewünscht wird, den Siegel zu brechen und den Druck innerhalb des Topfs anzugleichen, bevor dieser geöffnet wird. Ein geeignetes Material für die Membran 78 ist eine selbstklebende dünnhäutige Aluminium-Polyester-Membran, die den Fachleuten per se bekannt ist.
Der Membran-Siegel 78 erlaubt es dem Topf, seinen hermetischen Siegel der Orginalherstellung unversehrt zu behalten, unabhängig von der Anwesenheit der kleinen Öffnung 76 im Deckel 68, und erlaubt es, das Vakuum, das in dem Topf nach dem hermetischen Versiegeln herrscht, durch den Endverbraucher kurz vor dem Öffnen des Topfs aufzuheben, so dass das Öffnen vereinfacht wird.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen besonderen Formen ausgeführt werden, ohne von ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen und dementsprechend sollte zum Hinweis auf den Schutzumfang der Erfindung eher Bezug auf die Ansprüche im Anhang genommen werden, als auf die vorangehende Beschreibung.

Claims

1. Verfahren zur Verpackung von Lebensmitteln in im wesentlichen starren Behältern, umfassend die Schritte

(a) Einbringen einer gewünschten Menge des zu verpackenden Lebensmittels in den Behälter,

(b) Zugeben einer Menge an Flüssigkeit in den Behälter, wobei die Menge ausreichend ist, um wenn erhitzt, Dampf zu erzeugen, der ein ausreichendes Volumen im Überschuß zu dem Volumen des Behälters hat, um alle anderen Gase im wesentlichen aus dem Behälter vollständig zu verdrängen, wobei die Flüssigkeitsmenge im wesentlichen nicht mehr als 5% des Behältervolumens ausmacht.

(c) Erwärmen des Behälters und seines Inhalts auf eine ausreichende Temperatur, um das Dampfvolumen zu erzeugen, wenn der Behälter einem Druck ausgesetzt ist, der niedriger ist als der atmosphärische Druck.

(d) Aussetzen des erwärmten Behälters einer umgebender Atmosphäre, die einen Druck hat, der kleiner ist als der atmosphärische Druck, wobei der Behälter unversiegelt ist, um so den Austausch zu erlauben zwischen dem Innenraum des Behälters und der umgebenden Atmosphäre, wobei der Druck der umgebenden Atmosphäre so gewählt ist, daß die Kombination der Flüssigkeitstemperatur im erwärmten Behälter und des subatmosphärischem Drucks der Umgebung zum Kochen der Flüssigkeit und zur Erzeugung des Dampfes in dem Behälter führt, um andere Gase aus dem Behälter zu vertreiben und im wesentlichen zu verdrängen,

(e) Hermetisches Abdichten des Behälters, damit das Eindringen der Luft verhindert wird, nachdem der Behälter dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das den Schritt des Anbringen eines Verschlusses an dem Behälter zwischen den Schritten (b) und (c) umfaßt, wobei der Verschluß während Schritt

(d) nicht abgedichtet ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Behälter und sein Inhalt bis zu einer Temperatur erwärmt werden, die ausreicht, um das Volumen des Dampfes zu erzeugen, wobei die Temperatur so niedrig wie möglich ist, damit kein Kochen des Lebensmittels eintritt.

4. Verfahren genau einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Schritt(e) ein hermetisches Abdichten des Behälters umfaßt, während er dem subatmosphärischen Druck ausgesetzt ist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Flüssigkeit eine wäßrige Flüssigkeit ist.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kombination der Temperatur der Flüssigkeit und der subatmosphärische Druck so gewählt sind, daß sie der Beziehung PV = nRT genügt, wobei P der Druck, V das Volumen, R die Gaskonstante, T die Temperatur ist und wobei n die Menge in Mol des aus der Flüssigkeit erzeugten Dampfes ist.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Temperatur der Flüssigkeit näherungsweise 60ºC beträgt.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der subatmosphärische Druck näherungsweise 0.2 bar absolut beträgt.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kombination der Temperatur der Flüssigkeit und des subatmosphärischen Drucks 60ºC bzw. 0.2 bar absolut beträgt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Behälter einen Glasbehälter umschließt.

11. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den zusätzlichen Schritt umfaßt:

(f) Bedecken mindestens eines Teils des Behälters mit einer undurchsichtigen Bedeckung, um zumindest teilweise das Eindringen von Licht in die Dose zu verhindern.

12. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Schritt (d) der erwärmte Behälter der umgebenden Atmosphäre für eine Zeitdauer ausgesetzt wird, die kleiner ist als jene, welche ein Verdampfen der gesamten Flüssigkeitsmenge verursachen würde, wodurch eine verbleibende Flüssigkeitsmenge in dem Behälter zurückbleibt, um eine rasche Hitzeübertragung zwischen der Außenseite des Behälters und dem Lebensmittel zu ermöglichen für die nachfolgende thermische Sterilisation.

13. Lebensmittel verpackt nach Verfahren aus einem der Ansprüche 1 bis 12.