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WO2018099644A1 - Verfahren und füllmaschine zum füllen von einseitig offenen packungen - Google Patents

Verfahren und füllmaschine zum füllen von einseitig offenen packungen Download PDF

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WO2018099644A1
WO2018099644A1 PCT/EP2017/076317 EP2017076317W WO2018099644A1 WO 2018099644 A1 WO2018099644 A1 WO 2018099644A1 EP 2017076317 W EP2017076317 W EP 2017076317W WO 2018099644 A1 WO2018099644 A1 WO 2018099644A1
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WO
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packages
product
filled
nozzle
hot air
Prior art date
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PCT/EP2017/076317
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Willi Mainz
Rudolf Floerke
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SIG Services AG
Original Assignee
SIG Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B65B2039/009Multiple outlets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B3/00Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B3/02Machines characterised by the incorporation of means for making the containers or receptacles
    • B65B3/025Making parallelepipedal containers from a single carton blank

Definitions

  • the invention relates to a method for filling unilaterally open packages, in particular cardboard composite packages, with flowable products, in particular food, in a filling machine. Furthermore, the invention relates to a filling machine for filling unilaterally open packages, in particular cardboard composite packages, with flowable products, in particular food, preferably according to the aforementioned method, wherein at least one nozzle for introducing hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled from above into the On one side open packages is provided and wherein a transport device is provided for transporting the packages open on one side by the filling device.
  • the packs are preferably filled with flowable food.
  • Packages are used, in particular, packs that are open on a top to provide an opening for filling the packs.
  • the packs can be, for example, cardboard composite packings, which are formed from a packaging material in the form of a laminate comprising a cardboard layer and outer, in particular thermoplastic, plastic layers, for example made of polyethylene fJPE).
  • the carton provides the packages with sufficient stability to allow the packages to be easily handled and stacked, for example.
  • Plastic layers protect the board from moisture and allow sealing of the packaging material to form a tight package.
  • other layers such as an aluminum layer, may be provided to prevent diffusion of oxygen and other gases through the package.
  • the filling of the food packages is typically done under sterile conditions. It is not only the food to be filled, but also the pack to be sterilized. For this, the food is usually heated for a certain period of time. The packs are initially mostly blown out with sterile hot air. In the thus heated packs, a sterilizing agent is then introduced, which is typically hydrogen peroxide or at least. Since the pack is preheated, high reaction rates are at
  • the packages may be sterilization and / or filling.
  • the device for introducing hot air is a device for introducing hot air
  • Sterilizing means, drying air and / or product to be filled include nozzles for selectively delivering the corresponding medium, which can be moved with the packages, so that between the nozzles and the packs
  • Filling machine are moved so that the packages successively occupy certain positions for a certain period of time, in which the packages are stationary over at least one nozzle with hot air, sterilizing agent,
  • Drying air and / or bottling product can be applied.
  • Sterilizing agent drying air and / or product to be filled and step by step over different nozzles in several successive positions in which the packages come to a standstill for a short time.
  • the time period for introducing hot air in the case of packs which are continuously moved through the filling machine, the time period for introducing hot air,
  • Sterilizing, drying air and / or bottled product extended. This also prolongs the filling machine and the cyclical transport of at least the nozzles of the devices for introducing hot air,
  • Packs can be routed.
  • This object is according to claim 1 by a method for filling unilaterally open packages, in particular cardboard composite packages, with flowable
  • hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled is introduced from above via at least one nozzle into the packages open on one side, and in which the at least one nozzle is positioned eccentrically to the unilaterally open pack when introducing the hot air, the drying air, the sterilizing agent and / or the product to be filled into the pack.
  • the above object is also achieved in a filling machine with the preamble of claim 7, characterized in that the transport device for positioning the unilaterally open packages is formed eccentrically to the at least one nozzle for introducing hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled into the packs ,
  • the invention has recognized that an eccentrically introducing hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled in relation to the pack can enable faster processing of the packs via corresponding nozzles.
  • a uniform, rapid and reliable loading of the packs has hitherto been expected in particular when the corresponding medium is introduced centrally into the pack open on one side.
  • Through the central introduction of the medium should be ensured that the hot air, the sterilizing agent and the drying air uniformly reaches all surfaces and edges in the unilaterally open package, so that the packages are evenly preheated, sterilized or dried without certain surfaces or Edges of the interior of the unilaterally open packages insufficient with the hot air, the
  • the product may lead to more uniform kinetics of the product when it is being filled into the package, thereby avoiding overflow or foaming.
  • the product does not spread more or less to all sides but more targeted to certain pages. During the spreading of the product on all sides to a chaotic and little to be determined flow distribution and thus in some areas
  • Inner surfaces and edges can be achieved a faster settling of the product in the pack. This ultimately allows a faster filling of the pack.
  • the term nozzle is preferably understood very generally. It is not necessarily a nozzle with significant cross-sectional constriction to produce a significant pressure loss or a greatly widening free jet required.
  • the nozzle is only intended to enable a reliable and targeted delivery of the corresponding medium at a predetermined position, namely off-center, into the package.
  • the nozzle may be formed as a straight piece of pipe which, understandably, can be aligned very precisely with the packages.
  • hot air and drying air is preferably to be understood very broadly.
  • the appropriate medium is used for preheating and drying, which could also be done entirely without air, but with another gas.
  • air is preferred to be considered generally as a gas or mixture of gases.
  • air since air is readily available inexpensively, it is particularly preferred if it really is air. Even in practice, air is used throughout. Therefore, in the present case, the sake of clarity and to avoid unnecessary repetition of hot air and
  • the hot air and / or the drying air may have a temperature up to 500 ° C. In many cases, however, it may be sufficient if the temperature is up to 300 ° C or only up to 200 ° C. However, the higher the temperature, the faster the package can be heated or dried.
  • the packs are preferably laminate packings formed from packaging laminates.
  • it is cardboard composite packings of amaschinesstofflaminat comprising at least one cardboard layer, preferably at least one barrier layer, such as aluminum, polyamide and / or an ethylene-vinyl alcohol, and outer layers of a thermoplastic material, in particular polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • the longitudinal edges of a packaging material blank formed from the packaging material laminate are sealed together to form a so-called packing sleeve or packing jacket.
  • One of the open ends of the packing jacket can be used to form a packing sleeve
  • Nozzle opening or even the entire nozzle opening for introducing the hot air, the drying air, the sterilizing agent and / or the product to be filled in the pack laterally adjacent to the central longitudinal axis, in particular the central
  • Sterilization agent and / or the product to be filled achieved it is advisable if the center of the nozzle opening or even the entire nozzle opening at least the width of the corresponding nozzle opening, laterally adjacent to the central longitudinal axis or vertical axis of the unilaterally open package is arranged. From the center or the center, the nozzle opening can be displaced to one side and / or to an edge of the one-sided open package in order to achieve a suitable introduction of the corresponding medium.
  • the nozzle opening will be formed circular for the sake of simplicity. If necessary, however, an oval, rectangular, square or otherwise formed nozzle opening can also be considered, for example, for a faster exit of the corresponding medium from the nozzle opening and / or for optimizing the flow in the package. Also, regardless of the shape of the nozzle opening, the ratio of the
  • Cross-sectional area of the nozzle opening to the cross-sectional area of the packing opening between 10% and 50%, preferably between 15% and 40%, in particular between 20% and 30%.
  • the at least one nozzle in particular its
  • Nozzle opening relative to the longitudinal axis of the package open on one side parallel and alternatively or additionally also be arranged offset perpendicular to the transport direction of the packs. So the transport of the packs can be considered. This may be particularly important because the packages are usually transported in predetermined directions in the transport direction. For example, has a narrower side surface approximately parallel to
  • a more uniform treatment of the packs and / or a more uniform filling of the packs is thereby achieved, if necessary, in that the at least two nozzles when introducing the hot air, the drying air, the sterilizing agent and / or the product to be filled in the pack in each case in other locations eccentrically to the Packs are arranged.
  • Pack axis are arranged.
  • the at least two nozzles are arranged symmetrically, point-symmetrically or mirror-inverted with respect to the unilaterally open package.
  • the mirror plane can also be provided parallel to the package longitudinal axis or the package vertical axis and also longitudinally, transversely or two edges of the package that are at an angle to one another.
  • the unilaterally open packs are transported stepwise through the filling machine, the unilaterally open packs are preferably each temporarily positioned under at least one, preferably also stationary, nozzle. During the appropriate period is then using the corresponding hot air nozzle, drying air, sterilant and / or product to be bottled passed into the pack.
  • the transport of the packages through the filling machine can be done very accurately and reliably if the transport device has a cell chain with cells for receiving unilaterally open packages. If the transport device is provided for the stepwise transport of the unilaterally open packages through the filling machine, the packages can be positioned very precisely off-center under the nozzles for introducing the hot air, the drying air, the sterilizing agent and / or the product to be filled. This is particularly reliably achieved when the cell chain for positioning the unilaterally open packages in
  • At least one step is formed eccentrically below the at least one nozzle for introducing hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled.
  • the center of the nozzle opening preferably the entire nozzle opening, in particular at least the width of a nozzle opening, is arranged laterally next to the central longitudinal axis of the pack open on one side
  • the advantages already described can be utilized to a particular extent by the off-center introduction of hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled.
  • the corresponding nozzle opening is then preferably associated with one side and / or one edge of the package open on one side in order to make better use of the corresponding advantages.
  • the at least one nozzle in particular its nozzle opening, is arranged offset parallel to and / or perpendicular to the transport direction of the packs with respect to the longitudinal axis of the pack open on one side the transport of the packages, in particular the regularly dependent on the transport direction packing geometry or orientation of the
  • Drying air, sterilizing agent and / or product to be filled are provided from above into the unilaterally open packages, the corresponding introduction can be divided into at least two process steps and in the at least two
  • the at least two nozzles can each be positioned eccentrically to the pack open on one side in order to increase the advantages to be achieved therewith. It has proved to be particularly useful in terms of uniform treatment of the packages and / or in the sense of uniform filling of the packages when the at least two nozzles are arranged symmetrically, point-symmetrically or mirror-inverted with respect to the unilaterally open packages.
  • FIG. 1 shows a filling machine according to the invention for carrying out the
  • FIG. 2 shows a detail of the filling machine in a schematic side view, 3A-B the introduction of hot air, drying air, sterilizing agent and / or product to be filled in a schematic side view and a schematic plan view and Fig. 4A-F, the introduction of hot air, drying air and sterilizing agent in different filling machines according to the invention and method of a schematic plan view.
  • the illustrated preferred filling machine 1 shows a filling machine 1 for filling packages 2, in particular with flowable foods, which in this case comprises a device 3 for shaping the packages 2 to be filled. In principle, however, it is also possible for the filling machine to be supplied with packages 2 which are already open to be filled.
  • the illustrated preferred filling machine 1 also has a number of parallel processing lines, of which only one processing line is shown in FIG. Each processing line is assigned a bundle 4 of package blanks 5 whose longitudinal edges are sealed to one another and thus form packing shells 6 which are open on both sides. By a feeder 7, the packing shells 6 are unfolded and pushed onto a mandrel 8 of a mandrel wheel 9.
  • the illustrated and so far preferred mandrel 9 is cyclically, so gradually, rotated counterclockwise.
  • the packing coats 6 are in
  • an edge is heated with a heating unit 10 with hot air, and then pre-folded in a prefold 11 to then seal the prefolded edge with a press 12 to a bottom. It is thus obtained a unilaterally open and sealed at one end pack 2, which is transferred to a cell 13 of a circulating endless conveyor 14.
  • this is an endlessly circulating cell chain.
  • the package 2 is transported by the transport device 14 through an aseptic chamber 15, which is successively subdivided into a sterilization zone 16 and a filling and sealing zone 17.
  • the transport of the packages 2 does not have to be rectilinear, but can also take place in at least one arc or even in a circle, depending on whether the filling machine 1 is a so-called longitudinal or rotary.
  • the aseptic chamber 15 is via corresponding
  • Sterile air connections 18 are flushed with sterile air to prevent the ingress of germs.
  • Sterile hot air is first blown into the open-topped packs 2 by a preheating device 19 in order to preheat the packs 2.
  • a sterilizing device 20 a sterilizing agent is injected into the packs, which reacts more strongly in the preheated packs 2 and condenses less.
  • a sterilizing agent is in particular hydrogen peroxide in question.
  • Hydrogen peroxide may be introduced into the unilaterally open packing 2 together with steam and / or air.
  • the interior of the packages 2 is dried in a drying device 21 by applying drying air.
  • the drying air is preferably hot and sterile.
  • the unilaterally open packages 2 are positioned under a filling device 22 and filled with a food.
  • the filled packages 2 are then closed with a closing device 23 by folding the upper open area of the package 2 and sealing it.
  • the sealed packages 2 are then removed from the cells 13 of the transport device 14 and further processed as needed.
  • the now empty cells 13 of the transport device 14 are further moved in the direction of the mandrel wheel 9 in order to receive more packages 2 there. 1, the preheating device 19, sterilizing device 20,
  • FIG. 2 the aseptic chamber 15 is shown again in detail.
  • the illustration of FIG. 2 is very schematic, but more positions are shown in which the packages 2 are temporarily positioned during the stepwise transport through the aseptic chamber 15 by means of the transport device 14. In principle, it would also be possible, the packages 2 without stopping continuously and
  • corresponding filling machines may also have other numbers of positions for the packages 2, preheating devices 19, sterilizing devices 20, drying devices 21 and / or
  • Fillers 22 have. The illustrated and so far preferred
  • Aseptic chamber 15 allows a clear description of the invention, so that it is possible to dispense with the presentation of alternative aseptic chambers.
  • a preheating device 19 which extends over two positions of the cell chain transport device 14, is initially provided in the sterilization zone 16.
  • a nozzle 24 is provided for introducing hot air.
  • the hot air is drawn in the illustrated and so far preferred filling machine 1 via a compressor 25 from the environment and filtered by means of a filter 26 to separate microorganisms and to sterilize the air so. Subsequently, the sterile air is in one
  • Heating device 27 heated. In each of the two positions, the unilaterally open packages 2 eccentrically below the stationary nozzles 24 of the
  • the next two positions of the sterilization zone 16 serve to sterilize the packages 2 in a sterilizer 20 by means of a sterilization agent.
  • the sterilizing agent is in the illustrated and so far preferred filling machine 1 an aqueous hydrogen peroxide solution, which is supplied via a pump 28 and evaporated in an evaporator 29.
  • Filling machine 1 an empty position in which no processing of the packs 2 takes place. In this area, only sterile air via sterile air connections 18 in the
  • Sterilization zone 16 passed.
  • air is sucked in through a compressor 31 from the environment and pressed through a filter 32 in which all microorganisms are deposited for sterilization of the air.
  • the packages 2 are dried in the drying device 21 with hot drying air, which is also sucked in via a compressor 33 and sterilized in a filter 34.
  • sterilized air is heated in a heater 35 and eccentrically in the
  • Each pack 2 is arranged slightly differently below the nozzles 36.
  • the nozzles 36 are positioned at different locations over the cross-section of the packages 2 when the drying air is introduced, but spaced from the center of the cross-section.
  • the dried packages 2 are then transferred to the filling and sealing zone 17 where the packages 2 in the next two positions of the conveyor 14 are filled with the product in the form of a food.
  • the product is in the
  • Filling device 22 thereby supplied via a reservoir 37 and two nozzles 38 passed into the packs.
  • Each of the nozzles 38 is arranged eccentrically to the cross section of the packages 2, the nozzles 38 relative to the cross sections of the Packs 2 are positioned in other places.
  • the filled packages 2 are moved with the next cycle to a position in which the package 2 is not further processed. In the following position, the package 2 is closed by a closing device 23 by sealing the upper edge and transported from the aseptic chamber 15 to another empty position.
  • FIGS. 3A-B the introduction of hot air, drying air, sterilizing agent or product to be filled is shown in a side view opposite to the transport direction T and in a plan view from above, in which the transport direction of the
  • Packs 2 is indicated by arrows.
  • the pack 2 is in a cell one
  • Transport device 14 is held and is transported during the introduction of hot air, drying air, sterilizing agent or product to be filled gradually over three positions and positioned in each position fixed for a certain time under a fixed nozzle 39,40,41.
  • each nozzle 39,40,41 each eccentrically to the cross section of the positioned below the package 2 is arranged.
  • the nozzle 39 In the first position, the nozzle 39 is at a distance from the center of the pack 2, which is defined by the center of the cross-section or the central longitudinal axis of the pack 2, in the opposite direction to the transport direction T and to the right-hand side with respect to the transport direction T.
  • the nozzle 39 is arranged in the region of the edge of the pack 2 at the rear right.
  • the nozzle 40 In the second position, the nozzle 40 is seen spaced in the transporting direction T to the left from the center of the cross section of the pack 2 positioned thereunder. In the third position, the nozzle 41 is spaced in the transporting direction T from the center of the cross section of the package 2.
  • FIGS. 4A-F are schematically analogous to the representation of FIG. 3B
  • each square represents a position of a pack 2 during transport through the sterilization zone 16 and each circle a nozzle 42 for introducing a medium into the pack 2 in the corresponding position.
  • Filled circles represent nozzles 42, which direct hot air for preheating (VT) in the package 2, while hatched circles nozzles 43 for introducing sterilizing agent (H2O2) and open circles represent nozzles 44 for introducing drying air for drying (T).
  • Fig. 4A are located in the sterilization zone 16 six positions for
  • the first nozzle 42 for introducing hot air is positioned at the bottom left relative to the cross section of the package 2, while the second nozzle 42 is positioned at the top right.
  • the positions of the nozzles 42,43,44 with respect to the packages 2 shown in FIG. 4B are in principle mirror images of the positions of the nozzles 42,43, 44 arranged with the further difference that only one nozzle 43 and only one position in the sterilization zone 16 is provided for sterilizing the package 2.
  • the remaining position is an empty position in which no processing of the package 2 takes place.
  • the positions of the nozzles 42, 43, 44 in FIG. 4C are similar to FIG. 4B, but the nozzles 43, 44 are for sterilizing the packages 2 and for drying the packages 2
  • FIG. 4D opposite edges of the same side of the pack 2 is provided. During sterilization, these are the rear side in the transport direction and, in the drying, the front side of the packs 2 in the transport direction.
  • FIG. 4D two empty positions are provided in which no processing of the packs 2 takes place.
  • the nozzles 42,43,44 are not associated with edges of the packs 2, but the center of individual pages, either seen left or right in the transport direction. In this case, moreover, only one position is provided for preheating.
  • the arrangement of the nozzles 42, 43, 44 in FIG. 4E follows a similar principle as in FIG. 4D, but three positions and nozzles 43, 44 are provided for sterilizing and drying.
  • Fig. 4F two positions and two nozzles 42, 43 are respectively provided for preheating and sterilizing, which are separated by an empty position. Spaced around another empty position, three positions and nozzles 44 close to dry

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine (1), bei dem Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben über wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44) in die einseitig offenen Packungen (2) eingeleitet wird. Um die Heißluft, das Sterilisierungsmittel, die Trocknungsluft und/oder das abzufüllende Produkt mit weniger apparativem und/oder verfahrensmäßigem Aufwand bei hohen Durchsätzen in die einseitig offenen Packungen leiten zu können, ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44) beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung (2) außermittig zur einseitig offenen Packung (2) positioniert wird.

Description

Verfahren und Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere Lebensmitteln, vorzugsweise nach dem vorgenannten Verfahren, wobei wenigstens eine Düse zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisierungsmittel und/oder abzufüllendem Produkt von oben in die einseitig offenen Packungen vorgesehen ist und wobei eine Transporteinrichtung zum Transportieren der einseitig offenen Packungen durch die Fülleinrichtung vorgesehen ist.
Es sind bereits unterschiedliche Füllmaschinen zum Füllen von einseitig offenen Packungen mit Produkten, insbesondere in Form von Lebensmitteln, bekannt. Dabei werden die Packungen vorzugsweise mit fließfähigen Lebensmitteln gefüllt. Als
Packungen werden insbesondere Packungen verwendet, die an einer Oberseite offen sind, um eine Öffnung zum Füllen der Packungen bereitzustellen. Die Packungen können beispielsweise Kartonverbundpackungen sein, die aus einem Packstoff in Form eines Laminats umfassend eine Kartonschicht und äußeren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoffschichten, etwa aus Polyethylen fJPE), gebildet sind. Der Karton verleiht den Packungen eine ausreichende Stabilität, damit die Packungen einfach gehandhabt und beispielsweise gestapelt werden können. Die
Kunststoffschichten schützen den Karton vor Feuchtigkeit und erlauben ein Siegeln des Packstoffs zur Bildung einer dichten Packung. Zusätzlich können noch weitere Schichten, wie etwa eine Aluminiumschicht, vorgesehen sein, die eine Diffusion von Sauerstoff und anderen Gasen durch die Packung verhindert. Das Füllen der Packungen mit Lebensmitteln erfolgt typischerweise unter sterilen Bedingungen. Dabei ist nicht nur das abzufüllende Lebensmittel, sondern auch die Packung zu sterilisieren. Dazu werden die Lebensmittel meist für eine bestimmte Zeitspanne erhitzt. Die Packungen werden zunächst meist mit steriler Heißluft ausgeblasen. In die so aufgeheizten Packungen wird dann ein Sterilisierungsmittel eingeleitet, das typischerweise Wasserstoffperoxid ist oder wenigstens aufweist. Da die Packung vorgeheizt ist, werden hohe Reaktionsgeschwindigkeiten bei der
Sterilisierung erreicht und vermieden, dass sich zu viel Kondensat in der Packung bildet. Feuchtigkeit und restliches Wasserstoffperoxid wird anschließend durch Trocknen der Packung mit, vorzugsweise heißer und steriler, Trocknungsluft aus der Packung entfernt. Sodann erfolgt das Füllen der sterilen Packung.
Während des Sterilisierens und/oder des Füllens können die Packungen
kontinuierlich, bedarfsweise mit konstanter Geschwindigkeit, durch die Füllmaschine transportiert werden. Die Einrichtung zum Einleiten von Heißluft,
Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt umfassen Düsen zum gezielten Abgeben des entsprechenden Mediums, die mit den Packungen bewegt werden können, so dass zwischen den Düsen und den Packungen beim
Einleiten von Heißluft, Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt wenigstens im Wesentlichen keine Relativgeschwindigkeit herrscht. Häufiger ist jedoch der Fall, dass die Packungen taktweise, also schrittweise, durch die
Füllmaschine bewegt werden, so dass die Packungen nacheinander für eine bestimmte Zeitspanne bestimmte Positionen einnehmen, in denen die Packungen stillstehend über wenigstens eine Düse mit Heißluft, Sterilisierungsmittel,
Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt beaufschlagt werden können.
Wenn in einem Takt zu wenig Zeit verbleibt, um eine hinreichende Menge an Heißluft, Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt in geeigneter Weise in die Packung einzuleiten, kann das Einleiten von Heißluft,
Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt auch schrittweise nacheinander über unterschiedliche Düsen in mehreren aufeinanderfolgenden Positionen erfolgen, in denen die Packungen kurzzeitig zum Stillstand kommen. Bei kontinuierlich durch die Füllmaschine bewegten Packungen wird dagegen beispielsweise die Zeitspanne des Einleitens von Heißluft,
Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt verlängert. Dadurch verlängert sich aber auch die Füllmaschine und wird der zyklische Transport wenigstens der Düsen der Einrichtungen zum Einleiten von Heißluft,
Sterilisierungsmittel, Trocknungsluft und/oder abzufüllendem Produkt in der Füllmaschine erschwert. Auf beide Weisen soll etwa sichergestellt werden, dass die Packungen gleichmäßig vorgeheizt und/oder getrocknet werden. Alternativ oder zusätzlich kann so eine zuverlässige Sterilisierung der Packung auch im Bereich von Kanten und Ecken oder ein Füllen ohne übermäßige Schaumbildung erreicht werden. Nachteilig an den bekannten Verfahren ist jedoch der damit einhergehende apparative und
verfahrensmäßige Aufwand, der insbesondere bei hohen Durchsätzen erheblich sein kann.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Füllmaschine jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass Heißluft, Sterilisierungsmittel,
Trocknungsluft und/oder abzufüllendes Produkt mit weniger apparativem und/oder verfahrensmäßigem Aufwand bei hohen Durchsätzen in die einseitig offenen
Packungen geleitet werden kann.
Diese Aufgabe ist gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen, insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen
Produkten, insbesondere Lebensmitteln, in einer Füllmaschine gelöst,
bei dem Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisierungsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben über wenigstens eine Düse in die einseitig offenen Packungen eingeleitet wird und bei dem die wenigstens eine Düse beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisierungsmittels und/oder dem abzufüllendem Produkt in die Packung außermittig zur einseitig offenen Packung positioniert wird. Die genannte Aufgabe ist zudem bei einer Füllmaschine mit dem Oberbegriff von Anspruch 7 dadurch gelöst, dass die Transporteinrichtung zum Positionieren der einseitig offenen Packungen außermittig zu der wenigstens einen Düse zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisierungsmittel und/oder abzufüllendem Produkt in die Packungen ausgebildet ist.
Die Erfindung hat erkannt, dass ein bezogen auf die Packung außermittiges Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisierungsmittel und/oder abzufüllendem Produkt über entsprechende Düsen ein schnelleres Bearbeiten der Packungen ermöglichen kann. Ein gleichmäßiges, zügiges und zuverlässiges Beaufschlagen der Packungen wurde bislang insbesondere dann erwartet, wenn das entsprechende Medium mittig in die einseitig offene Packung eingeleitet, wird. Durch das mittige Einleiten des Mediums sollte gewährleistet werden, dass die Heißluft, das Sterilisierungsmittel und die Trocknungsluft gleichmäßig an alle Flächen und Kanten in der einseitig offenen Packung gelangt, so dass die Packungen gleichmäßig vorgeheizt, sterilisiert bzw. getrocknet werden, ohne dass bestimmte Flächen oder Kanten des Inneren der einseitig offenen Packungen nur unzureichend mit der Heißluft, dem
Sterilisierungsmittel und der Trocknungsluft in Kontakt gelangen. Dieser Effekt wird, wie die Erfindung erkannt hat, jedoch nicht unbedingt durch das mittige Einleiten von Heißluft, Sterilisierungsmittel und/oder Trocknungsluft erreicht.
Dies dürfte beispielsweise damit zusammenhängen, dass die Atmosphäre aus dem Inneren der einseitig offenen Packungen nicht gleichmäßig verdrängt wird, auch wenn das die Atmosphäre verdrängende Medium sehr gleichmäßig, nämlich mittig, in die Packung geleitet wird. Die Verdrängung der Atmosphäre erfolgt ungleichmäßig und zudem in hohem Maße zufällig, also wenig vorhersagbar. Die zu verdrängende Atmosphäre kann unterschiedliche Bereiche im Inneren der Packungen in unterschiedlichem Maße vor dem einzuleitenden Medium abschirmen. Gleichzeitig kann sich aber auch die Strömung der einzuleitenden Medien bei mittiger Einleitung derselben in die Packung sehr zufällig, also wenig vorhersagbar, ausbreiten, was ebenfalls dazu beitragen kann, dass unterschiedliche Bereiche der Packungen in unterschiedlichem Maße von dem Medium angeströmt werden, auch wenn keine besondere Abschirmung durch das zu verdrängende Medium erfolgt. Um dennoch zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten, mussten die Medien früher länger und in größerer Menge eingeleitet werden. Bei außermittigem Einleiten der Medien kann eine gezieltere Strömung der Heißluft, des Sterilisierungsmittels und/oder der Trocknungsluft und zudem ein gezielteres Verdrängen der Atmosphäre aus den Packungen erreicht werden. Dies führt zu einer gleichmäßigeren und zuverlässigen Behandlung der Packungen in kürzerer Zeit. Beim Füllen der Packungen ist die Strömung des Produkts gerichteter und erfolgt das Verdrängen des Produkts zuverlässiger, weil das Produkt ein insbesondere flüssiges oder pastöses Medium, bedarfsweise mit stückigen Anteilen, ist, während es sich bei der zu verdrängenden Atmosphäre insbesondere um ein Gas handelt. Damit das Füllen gleichmäßig und ohne Überlaufen oder erhöhte Schaumbildung erfolgen kann, wurde das Produkt bislang mittig in die Packung eingeleitet. Die Erfindung hat aber erkannt, dass eine außermittige Zugabe des Produkts zum rascheren und
gleichmäßigeren Abbau der Kinetik des Produkts beim Einfüllen in die Packung führen kann, wodurch das Überlaufen oder die Schaumbildung vermieden werden kann. Das Produkt breitet sich bei außermittiger Einleitung in die Packung darin nicht mehr oder weniger zu allen Seiten sondern zielgerichteter zu bestimmten Seiten aus. Während das Ausbreiten des Produkts zu allen Seiten zu einer chaotischen und wenig vorherzubestimmenden Strömungsverteilung und damit bereichsweise
unerwünschten Strömungszuständen führen kann, kann bei außermittigem Einleiten des Produkts durch die Wechselwirkung und Umleitung der Strömung an
Innenflächen und Kanten eine schnellere Beruhigung des Produkts in der Packung erreicht werden. Dies erlaubt letztlich ein schnelleres Füllen der Packung. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Heißluft, das Sterilisierungsmittel, die Trocknungsluft und das Produkt außermittig einzuleiten. Es kann ausreichen, nur ein Medium oder einzelne Medien über eine entsprechende Düse außermittig in die Packungen einzuleiten. Dies hängt im Einzelnen stark von der Packungsgeometrie und dem entsprechenden Medium ab.
Vorliegend wird der Begriff der Düse vorzugsweise sehr allgemein verstanden. Es ist nicht unbedingt eine Düse mit erheblicher Querschnittsverengung zur Erzeugung eines erheblichen Druckverlusts oder eines sich stark verbreiternden Freistrahls erforderlich. Die Düse soll lediglich ein zuverlässiges und zielgerichtetes Zuführen des entsprechenden Mediums an einer vorbestimmten Position, nämlich außermittig, in die Packung ermöglichen. In einem besonders einfachen Fall, kann die Düse als ein gerades Rohrstück ausgebildet sein, das sich verständlicher Weise sehr genau zu den Packungen ausrichten lässt.
Des Weiteren ist der Begriff der Heißluft und Trocknungsluft vorzugsweise sehr weit zu verstehen. Das entsprechende Medium dient dem Vorheizen und dem Trocken, was auch gänzlich ohne Luft, sondern mit einem anderen Gas bewerkstelligt werden könnte. Wenn also von Heißluft und/oder von Trocknungsluft die Rede ist, ist der Begriff der Luft bevorzugt allgemein als Gas oder Mischung von Gasen anzusehen. Da Luft jedoch ohne Weiteres kostengünstig zur Verfügung steht, ist es jedoch besonders bevorzugt, wenn es sich wirklich um Luft handelt. Auch in der Praxis kommt durchgängig Luft zum Einsatz. Daher wird vorliegend der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen von Heißluft und
Trocknungsluft gesprochen, auch wenn diese Medien nicht auf Luft beschränkt sein müssen und prinzipiell auch als Heizmedium bzw. Trocknungsmedium bezeichnet werden könnten. Die Heißluft und/oder die Trocknungsluft kann eine Temperatur bis zu 500 °C aufweisen. In vielen Fällen mag es aber ausreichen, wenn die Temperatur bis zu 300 °C oder nur bis zu 200 °C beträgt. Je höher die Temperatur ist, desto schneller kann die Packung jedoch aufgeheizt oder getrocknet werden. Bei den Packungen handelt es sich vorzugsweise um Laminatpackungen, die aus Packstofflaminaten gebildet werden. In einem besonders bevorzugten Fall, handelt es sich um Kartonverbundpackungen aus einem Packstofflaminat umfassend wenigstens eine Kartonschicht, vorzugsweise wenigstens eine Barriereschicht, etwa bestehend aus Aluminium, Polyamid und/oder einem Ethylen-Vinylalkohol, und äußeren Schichten aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE]. Die Längsränder eines aus dem Packstofflaminat gebildeten Packstoffzuschnitts werden miteinander zu einem sogenannten Packungssleeve oder Packungsmantel gesiegelt. Eines der offenen Enden des Packungsmantels kann zur Bildung eines
Packungsbodens zusammengefaltet und gesiegelt werden. Nach dem Füllen kann das noch offene Ende des Packungsmantels ebenfalls durch Falten und Siegeln zu einem Packungskopf verschlossen werden. Der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden nachfolgend das Verfahren und die Füllmaschine zum Füllen von einseitig offenen Packungen gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen dem Verfahren und der Füllmaschine zu unterscheiden. Dem Fachmann ist jedoch anhand des Kontextes ersichtlich, welches Merkmal jeweils hinsichtlich des Verfahrens und der Füllmaschine bevorzugt ist.
Bei einem ersten besonders bevorzugten Verfahren wird das Zentrum der
Düsenöffnung oder gar die gesamte Düsenöffnung zum Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung seitlich neben der zentralen Längsachse, insbesondere der zentralen
Hochachse, angeordnet. Auf diese Weise wird eine geeignete außermittige Anordnung der wenigstes einen Düse zum Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des
Sterilisationsmittels und/oder des abzufüllenden Produkts erreicht. Um den Effekt der Außermittigkeit in geeigneter Weise zu nutzen, bietet es sich an, wenn das Zentrum der Düsenöffnung oder gar die gesamte Düsenöffnung um wenigstens die Breite der entsprechenden Düsenöffnung, seitlich neben der zentralen Längsachse oder Hochachse der einseitig offenen Packung angeordnet wird. Von der Mitte oder dem Zentrum kann die Düsenöffnung zu einer Seite und/oder zu einer Kante der einseitig offenen Packung verschoben werden, um ein geeignetes Einleiten des entsprechenden Mediums zu erreichen.
Unabhängig von der Anordnung der jeweiligen Düsenöffnung wird die Düsenöffnung der Einfachheit halber kreisförmig ausgebildet sein. Bedarfsweise kann aber etwa für einen schnelleren Austritt des entsprechenden Mediums aus der Düsenöffnung und/oder zur Optimierung der Strömung in der Packung auch eine oval, rechteckig, quadratisch oder anderweitig ausgebildete Düsenöffnung in Frage kommen. Ebenfalls unabhängig von der Form der Düsenöffnung kann das Verhältnis der
Querschnittsfläche der Düsenöffnung zur Querschnittsfläche der Packungsöffnung zwischen 10% und 50%, vorzugsweise zwischen 15% und 40%, insbesondere zwischen 20% und 30%, betragen. So wird eine zweckmäßige Behandlung der Packung mit Heißluft, Sterilisierungsmittel und/oder Trocknungsluft bzw. eine zweckmäßiges Abzufüllen des Produkts erreicht.
Alternativ oder zusätzlich kann die wenigstens eine Düse, insbesondere deren
Düsenöffnung, gegenüber der Längsachse der einseitig offenen Packung parallel und alternativ oder zusätzlich auch senkrecht zur Transportrichtung der Packungen versetzt angeordnet sein. So kann der Transport der Packungen berücksichtigt werden. Dies kann insbesondere deshalb von Bedeutung sein, weil die Packungen meist in vorgegebenen Ausrichtungen in der Transportrichtung transportiert werden. So weist beispielsweise eine schmalere Seitenfläche etwa parallel zur
Transportrichtung und eine breitere Seitenfläche etwa senkrecht dazu, um ein
Schwappen des Produkts in den Packungen beim getakteten Transport der Packungen zu verringern.
Insbesondere in Fällen, in denen eine größere Menge an Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendem Produkt in die Packungen eingeleitet werden muss, bietet es sich zur gleichmäßigen Behandlung der Packungen bzw. zum gleichmäßigen Füllen der Packung an, wenn das entsprechende Medium von oben nacheinander über wenigstens zwei Düsen in die einseitig offenen Packungen eingeleitet wird. Dies kann in zwei aufeinanderfolgenden Positionen des getakteten Transports der Packungen erfolgen. Es kann aber auch dazwischen eine Position ohne Füllen oder Bearbeiten der Packungen vorgesehen sein. In diesem Fall kann es besonders zweckmäßig sein, wenn die wenigstens zwei Düsen beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung jeweils außermittig zur einseitig offenen Packung positioniert werden. Die Vorteile des außermittigen Einleitens werden dann in zwei
aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten genutzt. Eine gleichmäßigere Behandlung der Packungen und/oder ein gleichmäßigeres Füllen der Packungen wird dabei bedarfsweise dadurch erreicht, dass die wenigstens zwei Düsen beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung jeweils an anderen Orten außermittig zu den Packungen angeordnet werden.
Besonders gute Ergebnisse können dabei bedarfsweise erzielt werden, wenn die Düsen in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Positionen in etwa symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, zur Packungslängsachse oder der
Packungshochachse angeordnet werden. Mit anderen Worten werden die wenigstens zwei Düsen in Bezug auf die einseitig offene Packung symmetrisch, punktsymmetrisch oder spiegelbildlich angeordnet. Die Spiegelebene kann dabei bedarfsweise auch parallel zur Packungslängsachse oder der Packungshochachse und zudem längs, quer oder zwei einander schräg gegenüberliegende Kanten der Packung verbindend vorgesehen sein.
Wenn die einseitig offenen Packungen schrittweise durch die Füllmaschine transportiert werden, werden die einseitig offenen Packungen vorzugsweise jeweils zeitweise ortsfest unter wenigstens einer, vorzugsweise ebenfalls ortsfesten, Düse positioniert. Während der entsprechenden Zeitspanne wird dann mittels der entsprechenden Düse Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt in die Packung geleitet.
Der Transport der Packungen durch die Füllmaschine kann sehr exakt und zuverlässig erfolgen, wenn die Transporteinrichtung eine Zellenkette mit Zellen zum Aufnehmen von einseitig offenen Packungen aufweist. Ist die Transporteinrichtung zum schrittweisen Transportieren der einseitig offenen Packungen durch die Füllmaschine vorgesehen, können die Packungen sehr präzise außermittig unter den Düsen zum Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, dem Sterilisationsmittel und/oder dem abzufüllenden Produkt positioniert werden. Besonders zuverlässig wird dies erreicht, wenn die Zellenkette zum Positionieren der einseitig offenen Packungen in
wenigstens einem Schritt außermittig unter der wenigstens einen Düse zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendem Produkt ausgebildet ist.
Wenn beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung das Zentrum der Düsenöffnung, vorzugsweise die gesamte Düsenöffnung, insbesondere um wenigstens die Breite einer Düsenöffnung, seitlich neben der zentralen Längsachse der einseitig offenen Packung angeordnet ist, können die bereits beschriebenen Vorteile durch das außermittige Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendem Produkt in besonderem Maße genutzt werden. Dabei ist dann die entsprechende Düsenöffnung bevorzugt einer Seite und/oder einer Kante der einseitig offenen Packung zugeordnet, um die entsprechenden Vorteile noch besser ausnutzen zu können. Gute Ergebnisse bei der außermittigen Beabstandung der Düse werden bedarfsweise erreicht, wenn die Düse oder der Mittelpunkt der Düse wenigstens um die halbe Strecke von der zentralen Längsachse zu einer Seite und/oder einer Kante der entsprechenden Packung von der zentralen Längsachse beabstandet ist. Wenn beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung die wenigstens eine Düse, insbesondere deren Düsenöffnung, gegenüber der Längsachse der einseitig offenen Packung parallel und/oder senkrecht zur Transportrichtung der Packungen versetzt angeordnet ist, kann der Transport der Packungen, insbesondere die regelmäßig von der Transportrichtung abhängige Packungsgeometrie bzw. Ausrichtung der
Packungen berücksichtigt werden.
Wenn wenigstens zwei Düsen zum nacheinander Einleiten von Heißluft,
Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben in die einseitig offenen Packungen vorgesehen sind, kann das entsprechende Einleiten auf wenigstens zwei Verfahrensschritte aufgeteilt und in den wenigstens zwei
Verfahrensschritten auf abweichende Art erfolgen. Die wenigstens zwei Düsen können beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung jeweils außermittig zur einseitig offenen Packung positioniert sein, um die damit zu erzielenden Vorteile zu steigern. Dabei hat es sich im Sinne einer gleichmäßigen Behandlung der Packungen und/oder im Sinne eines gleichmäßigen Füllens der Packungen als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die wenigstens zwei Düsen in Bezug auf die einseitig offenen Packungen symmetrisch, punktsymmetrisch oder spiegelbildlich angeordnet sind.
Nachträglich wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Füllmaschine zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Seitensicht,
Fig. 2 ein Detail der Füllmaschine in einer schematischen Seitenansicht, Fig. 3A-B das Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendem Produkt in einer schematischen Seitenansicht und einer schematischen Draufsicht und Fig. 4A-F das Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft und Sterilisationsmittel in unterschiedlichen erfindungsgemäßen Füllmaschinen und Verfahren einer schematischen Draufsicht.
In der Fig. 1 ist eine Füllmaschine 1 zum Füllen von Packungen 2, insbesondere mit fließfähigen Lebensmitteln, dargestellt, die in diesem Falle eine Vorrichtung 3 zum Formen von den zu füllenden Packungen 2 umfasst. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Füllmaschine bereits zu füllende einseitig offene Packungen 2 zugeführt werden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Füllmaschine 1 weist zudem eine Reihe von parallelen Bearbeitungslinien auf, von denen in der Fig. 1 lediglich eine Bearbeitungslinie dargestellt ist. Jeder Bearbeitungslinie ist ein Bündel 4 von Packungsrohlingen 5 zugeordnet, deren Längsränder aneinander gesiegelt sind und so beidseitig offene Packungsmäntel 6 bilden. Durch eine Zuführeinrichtung 7 werden die Packungsmäntel 6 aufgefaltet und auf einen Dorn 8 eines Dornrads 9 geschoben.
Das dargestellte und insoweit bevorzugte Dornrad 9 wird zyklisch, also schrittweise, gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dabei werden die Packungsmäntel 6 in
unterschiedlichen Stellungen bearbeitet. Zunächst wird ein Rand mit einer Heizeinheit 10 mit Heißluft erwärmt, und anschließend in einer Vorfaltung 11 vorgefaltet, um anschließend den vorgefalteten Rand mit einer Presse 12 zu einem Boden zu siegeln. Es wird so eine einseitig offene und an einem Ende dicht verschlossene Packung 2 erhalten, die an eine Zelle 13 einer im Kreis geführten endlosen Transporteinrichtung 14 übergeben wird. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 handelt es sich dabei um eine endlos umlaufende Zellenkette. Die Packung 2 wird durch die Transporteinrichtung 14 durch eine Aseptikkammer 15 transportiert, die nacheinander in eine Sterilisationszone 16 und eine Füll- und Siegelzone 17 unterteilt ist. Der Transport der Packungen 2 muss nicht geradlinig erfolgen, sondern kann auch in wenigstens einem Bogen oder gar im Kreis erfolgen, je nachdem ob es sich bei der Füllmaschine 1 um einen sogenannten Längsläufer oder einen Rundläufer handelt. Die Aseptikkammer 15 wird über entsprechende
Sterilluftanschlüsse 18 mit Sterilluft gespült, um das Eindringen von Keimen zu verhindern. In die oben offenen Packungen 2 wird zunächst durch eine Vorwärmeinrichtung 19 sterile Heißluft eingeblasen, um die Packungen 2 vorzuwärmen. Anschließend wird in einer Sterilisiereinrichtung 20 ein Sterilisierungsmittel in die Packungen eingeblasen, das in den vorgewärmten Packungen 2 stärker reagiert und weniger kondensiert. Als Sterilisierungsmittel kommt insbesondere Wasserstoffperoxid in Frage. Das
Wasserstoffperoxid kann zusammen mit Dampf und/oder Luft in die einseitig offene Packung 2 eingeleitet werden. Nach dem Sterilisieren der Packungen 2 wird das Innere der Packungen 2 in einer Trocknungseinrichtung 21 durch Beaufschlagen mit Trocknungsluft getrocknet. Die Trocknungsluft ist dabei vorzugsweise heiß und steril. Nach dem Übergang von der Sterilisationszone 16 in die Füll- und Siegelzone 17 werden die einseitig offenen Packungen 2 unter einer Fülleinrichtung 22 positioniert und mit einem Lebensmittel gefüllt. Die gefüllten Packungen 2 werden sodann mit einer Verschließeinrichtung 23 durch Falten des oberen offenen Bereichs der Packung 2 und Siegeln desselben verschlossen. Die verschlossenen Packungen 2 werden anschließend aus den Zellen 13 der Transporteinrichtung 14 entnommen und bedarfsweise weiter bearbeitet. Die nun leeren Zellen 13 der Transporteinrichtung 14 werden weiter in Richtung des Dornrads 9 bewegt, um dort weitere Packungen 2 aufzunehmen. In der Fig. 1 sind die Vorwärmeinrichtung 19, Sterilisiereinrichtung 20,
Trocknungseinrichtung 21 und Fülleinrichtung 22 der besseren Übersichtlichkeit und Anschaulichkeit halber lediglich schematisch dargestellt. Daher ist in der Fig. 2 die Aseptikkammer 15 erneut im Detail dargestellt. Auch die Darstellung der Fig. 2 ist sehr schematisch, allerdings werden mehr Positionen dargestellt, in denen die Packungen 2 während des schrittweisen Transports durch die Aseptikkammer 15 mittels der Transporteinrichtung 14 zeitweise positioniert werden. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Packungen 2 ohne Stillstand kontinuierlich und
bedarfsweise mit konstanter Geschwindigkeit durch die Aseptikkammer 15 zu transportieren. Dadurch wird das Verfahren aber grundsätzlich aufwendiger und schwieriger zu steuern. Auf die vorliegende Erfindung hätte dies jedoch nur einen untergeordneten Einfluss. Im Übrigen können entsprechende Füllmaschinen auch andere Anzahlen von Positionen für die Packungen 2, Vorwärmeinrichtungen 19, Sterilisierungseinrichtungen 20, Trocknungseinrichtungen 21 und/oder
Fülleinrichtungen 22 aufweisen. Die dargestellte und insoweit bevorzugte
Aseptikkammer 15 erlaubt jedoch eine verständliche Beschreibung der Erfindung, so dass auf die Darstellung alternativer Aseptikkammern verzichtet werden kann.
In der Aseptikkammer 15 der Fig. 2 ist zunächst in der Sterilisationszone 16 eine Vorwärmeinrichtung 19 vorgesehen, die sich über zwei Positionen der Zellenkette Transporteinrichtung 14 erstreckt. In jeder der beiden Positionen ist eine Düse 24 zum Einleiten von Heißluft vorgesehen. Die Heißluft wird bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 über einen Verdichter 25 aus der Umgebung angesaugt und mit Hilfe eines Filters 26 gefiltert, um Mikroorganismen abzutrennen und die Luft so zu sterilisieren. Anschließend wird die sterile Luft in einer
Heizeinrichtung 27 aufgeheizt. In jeder der beiden Positionen werden die einseitig offenen Packungen 2 außermittig unter die ortsfest angeordneten Düsen 24 der
Vorwärmeinrichtung 19 positioniert, wobei die Packungen 2 in beiden Positionen mit ihren zentralen Längsachsen auf unterschiedliche Weise gegenüber der
entsprechenden Düse 24 versetzt angeordnet werden. Das Einleiten der Heißluft über die Düsen 24 erfolgt daher auf unterschiedliche Weise. Die nächsten beiden Positionen der Sterilisationszone 16 dienen dem Sterilisieren der Packungen 2 in einer Sterilisiereinrichtung 20 mittel eines Sterilisierungsmittels. Das Sterilisierungsmittel ist bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 1 eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung, die über eine Pumpe 28 zugeführt und in einem Verdampfer 29 verdampft wird. Die Mischung aus Wasserstoffperoxid und
Dampf, der noch Luft zugeführt werden kann, wird über zwei Düsen 30 außermittig in die darunter positionierte Packungen 2 eingeleitet. Jeder der beiden Düsen 30 ist von der zentralen Längsachse oder der Hochachse der Packungen 2 in eine etwas andere Richtung beabstandet als die jeweils andere Düse 30.
Nach dem Sterilisieren folgt bei der dargestellten und insoweit bevorzugten
Füllmaschine 1 eine Leerposition in der keine Bearbeitung der Packungen 2 erfolgt. In diesem Bereich wird lediglich sterile Luft über Sterilluftanschlüsse 18 in die
Sterilisationszone 16 geleitet. Dazu wird Luft über einen Verdichter 31 aus der Umgebung angesaugt und über einen Filter 32 gedrückt in dem zur Sterilisierung der Luft alle Mikroorganismen abgeschieden werden. In den darauffolgenden Positionen der Transporteinrichtung 14 in Form der Zellenkette werden die Packungen 2 in der Trocknungseinrichtung 21 mit heißer Trocknungsluft getrocknet, die ebenfalls über einen Verdichter 33 angesaugt und in einem Filter 34 entkeimt wird. Die so
sterilisierte Luft wird in einer Heizeinrichtung 35 erhitzt und außermittig in die
Packungen 2 geleitet. Jede Packung 2 wird dabei etwas anders unterhalb der Düsen 36 angeordnet. Die Düsen 36 sind beim Einleiten der Trocknungsluft an anderen Stellen über dem Querschnitt der Packungen 2, aber jeweils beabstandet vom Zentrum bzw. der Mitte des Querschnitts positioniert.
Die getrockneten Packungen 2 werden dann in die Füll- und Siegelzone 17 übergeben, wo die Packungen 2 in den nächsten beiden Positionen der Transporteinrichtung 14 mit dem Produkt in Form eines Lebensmittels gefüllt. Das Produkt wird in der
Fülleinrichtung 22 dabei über einen Vorlagebehälter 37 zugeführt und zwei Düsen 38 in die Packungen geleitet. Jede der Düsen 38 ist dabei außermittig zum Querschnitt der Packungen 2 angeordnet, wobei die Düsen 38 bezogen auf die Querschnitte der Packungen 2 an anderen Stellen positioniert sind. Die gefüllten Packungen 2 werden mit dem nächsten Takt in eine Position bewegt, in der die Packung 2 nicht weiter bearbeitet wird. In der darauf folgenden Position wird die Packung 2 durch eine Verschließeinrichtung 23 durch Siegeln des oberen Rands verschlossen und nach einer weiteren Leerposition aus der Aseptikkammer 15 transportiert.
In den Fig. 3A-B ist das Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel oder abzufüllendem Produkt in einer Seitenansicht entgegen der Transportrichtung T und in einer Draufsicht von oben dargestellt, in der die Transportrichtung der
Packungen 2 durch Pfeile angedeutet ist. Die Packung 2 ist in einer Zelle einer
Transporteinrichtung 14 gehalten und wird während des Einleitens von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel oder abzufüllendem Produkt schrittweise über drei Positionen weitertransportiert und in jeder Position für eine bestimmte Zeit ortsfest unter einer ortsfesten Düse 39,40,41 positioniert. Dabei ist jede Düse 39,40,41 jeweils außermittig zum Querschnitt der darunter positionierten Packung 2 angeordnet. In der ersten Position ist die Düse 39 entgegen der Transportrichtung T und zur rechten Seite bezogen auf die Transportrichtung T von der Mitte der Packung 2, die durch die Mitte des Querschnitts bzw. die zentrale Längsachse der Packung 2 definiert wird, beabstandet. Die Düse 39 ist anders ausgedrückt im Bereich der Kante der Packung 2 hinten rechts angeordnet. In der zweiten Position ist die Düse 40 gesehen in der Transportrichtung T nach links von der Mitte des Querschnitts der darunter positionierten Packung 2 beabstandet. In der dritten Position ist die Düse 41 in der Transportrichtung T gegenüber der Mitte des Querschnitts der Packung 2 beabstandet. Dies stellt jedoch nur eine mögliche Ausgestaltung dar.
In den Fig. 4A-F sind schematisch analog zu der Darstellung der Fig. 3B
unterschiedliche Ausgestaltungen von Sterilisationszonen 16 dargestellt. Dabei repräsentiert jedes Quadrat eine Position einer Packung 2 während des Transports durch die Sterilisationszone 16 und jeder Kreis eine Düse 42 zum Einleiten eines Mediums in die Packung 2 in der entsprechenden Position. Ausgefüllte Kreise stellen dabei Düsen 42 dar, die Heißluft zur Vorheizung (VT) in die Packung 2 leiten, während schraffierte Kreise Düsen 43 zum Einleiten von Sterilisierungsmittel (H2O2) und nicht ausgefüllte Kreise Düsen 44 zum Einleiten von Trocknungsluft zur Trocknung (T) darstellen. In der Fig. 4A befinden sich in der Sterilisationszone 16 sechs Positionen für
Packungen 2, jeweils zwei zum Vorheizen, Sterilisieren und Trocknen der Packungen 2. Die erste Düse 42 zum Einleiten von Heißluft ist unten links bezogen auf den Querschnitt der Packung 2 positioniert, während die zweite Düse 42 oben rechts positioniert ist. Gleiches gilt für die Düsen 43 zum Sterilisieren und für die Düsen 44 zum Trocknen der Packungen 2. Die Positionen der Düsen 42,43,44 in Bezug auf die Packungen 2 gemäß Fig. 4B sind prinzipiell spiegelbildlich zu den Positionen der Düsen 42,43,44 gemäß Fig. 4A angeordnet, mit dem weiteren Unterschied, dass zur Sterilisierung der Packung 2 lediglich eine Düse 43 und lediglich eine Position in der Sterilisationszone 16 vorgesehen ist. Die verbleibende Position ist eine Leerposition, in der keine Bearbeitung der Packung 2 erfolgt. Die Positionen der Düsen 42,43,44 in Fig. 4C sind ähnlich zu Fig. 4B angeordnet, allerdings sind die Düsen 43,44 zum Sterilisieren der Packungen 2 und zum Trocknen der Packungen 2 an
gegenüberliegenden Kanten derselben Seite der Packung 2 vorgesehen. Bei der Sterilisierung sind dies die in Transportrichtung hintere und bei der Trocknung die in der Transportrichtung vordere Seite der Packungen 2. Bei der Sterilisationszone 16 gemäß Fig. 4D sind zwei Leerpositionen vorgesehen, in denen keine Bearbeitung der Packungen 2 erfolgt. Außerdem sind die Düsen 42,43,44 nicht Kanten der Packungen 2, sondern der Mitte einzelner Seiten zugeordnet, und zwar entweder links oder rechts in der Transportrichtung gesehen. In diesem Falle ist zudem nur eine Position für das Vorheizen vorgesehen. Die Anordnung der Düsen 42,43,44 in der Fig. 4E folgt einem ähnlichen Prinzip wie bei der Fig. 4D, allerdings sind für das Sterilisieren und das Trocknen jeweils drei Positionen und Düsen 43,44 vorgesehen. In der Fig. 4F sind jeweils zwei Positionen und zwei Düsen 42,43 für das Vorheizen und das Sterilisieren vorgesehen, die durch eine Leerposition getrennt sind. Beabstandet um eine weitere Leerposition schließen sich drei Positionen und Düsen 44 zum Trocknen der
Packungen 2 an. Beim Vorheizen sind die Düsen 42 entgegengesetzten Kanten der Packung 2 zugeordnet, während die Düsen 43 zum Sterilisieren den Kanten einer gemeinsamen Seite der Packung 2, nämlich der in Transportrichtung vorderen Seite, der Packung 2 zugeordnet sind. Gleiches gilt für die Düsen 44 zum Trocknen der Packungen 2, wobei hier die erste Düse 44 und die dritte Düse 44 eine identische Anordnung in Bezug auf die Packungen 2 haben. Es sind also prinzipiell sehr unterschiedliche Ausgestaltungen der Sterilisationszone 16 aber auch der Füll- und Siegelzone 17, für die das Vorstehende bedarfsweise analog gilt, möglich.
Bezugszeichenliste
1 Füllmaschine
2 Packung
3 Vorrichtung
4 Bündel
5 Packungsrohlingen
6 Packungsmäntel
7 Zuführeinrichtung
8 Dorn
9 Dornrad
10 Heizeinheit
11 Vorfaltung
12 Presse
13 Zellen
14 Transporteinrichtung
15 Aseptikkammer
16 Sterilisationszone
17 Füll- und Siegelzone
18 Sterilluftanschluss
19 Vorwärmeinrichtung
20 Sterilisiereinrichtung
21 Trocknungseinrichtung
22 Fülleinrichtung
23 Verschließeinrichtung
24 Düse
25 Verdichter
26 Filter
27 Heizeinrichtung W
19
28 Pumpe
29 Verdampfer
30 Düse
31 Verdichter
32 Filter
33 Verdichter
34 Filter
35 Heizeinrichtung
36 Düse
37 Vorlagebehälter
38-44 Düse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere
Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere
Lebensmitteln, in einer Füllmaschine (1),
bei dem Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben über wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44) in die einseitig offenen Packungen (2) eingeleitet wird und
bei dem die wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44) beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem
abzufüllenden Produkt in die Packung (2) außermittig zur einseitig offenen Packung (2) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung (2) das Zentrum der Düsenöffnung, vorzugsweise die gesamte Düsenöffnung, insbesondere um wenigstens die Breite einer Düsenöffnung, seitlich neben der zentralen
Längsachse der einseitig offenen Packung (2) angeordnet wird und
bei dem, vorzugsweise, die Düsenöffnung einer Seite und/oder einer Kante der einseitig offenen Packung (2) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44), insbesondere deren Düsenöffnung, gegenüber der Längsachse der einseitig offenen Packung (2) parallel und/oder senkrecht zur Transportrichtung (14) der Packungen (2) versetzt angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben nacheinander über wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38- 44) in die einseitig offenen Packungen (2) eingeleitet wird und
bei dem, vorzugsweise, die wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38-44) beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung (2) jeweils außermittig zur einseitig offenen Packung (2) positioniert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
bei dem wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38-44) in Bezug auf die einseitig offene Packung (2) spiegelbildlich angeordnet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem die einseitig offenen Packungen (2) schrittweise durch die Füllmaschine (1) transportiert werden und bei dem die einseitig offenen Packungen (2) jeweils zeitweise ortsfest unter wenigstens einer, vorzugsweise ebenfalls ortsfesten, Düse (24,30,34,36,38-44) positioniert werden.
7. Füllmaschine (1) zum Füllen von einseitig offenen Packungen (2), insbesondere Kartonverbundpackungen, mit fließfähigen Produkten, insbesondere
Lebensmitteln, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44) zum Einleiten von Heißluft,
Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendem Produkt von oben in die einseitig offenen Packungen (2) vorgesehen ist und wobei eine
Transportrichtung (14) zum Transportieren der einseitig offenen Packungen (2) durch die Fülleinrichtung (1) vorgesehen ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die Transporteinrichtung zum Positionieren der einseitig offenen Packungen (2) außermittig zu der wenigstens einen Düse (24,30,34,36,38-44) zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt in die Packungen (2) ausgebildet ist. Füllmaschine nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die Transporteinrichtung (14) eine Zellenkette mit Zellen zum Aufnehmen von einseitig offenen Packungen (2), und insbesondere zum schrittweisen
Transportieren der einseitig offenen Packungen (2) durch die Füllmaschine (1), umfasst, und dass, vorzugsweise, die Zellenkette zum Positionieren der einseitig offenen Packungen (2) in wenigstens einem Schritt außermittig unter der wenigstens einen Düse (24,30,34,36,38-44) zum Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt in die Packungen (2) ausgebildet ist.
Füllmaschine nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung (2) das Zentrum der Düsenöffnung, vorzugsweise die gesamte Düsenöffnung, insbesondere um wenigstens die Breite einer Düsenöffnung, seitlich neben der zentralen
Längsachse der einseitig offenen Packung (2) angeordnet ist und
bei dem, vorzugsweise, die Düsenöffnung einer Seite und/oder einer Kante der einseitig offenen Packung (2) zugeordnet ist.
Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem abzufüllenden Produkt in die Packung (2) die wenigstens eine Düse (24,30,34,36,38-44), insbesondere deren Düsenöffnung, gegenüber der Längsachse der einseitig offenen Packung (2) parallel und/oder senkrecht zur Transportrichtung der Packungen (2) versetzt angeordnet ist.
11. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38-44) zum nacheinander Einleiten von Heißluft, Trocknungsluft, Sterilisationsmittel und/oder abzufüllendes Produkt von oben in die einseitig offenen Packungen (2) vorgesehen sind und dass, vorzugsweise, die wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38-44) beim Einleiten der Heißluft, der Trocknungsluft, des Sterilisationsmittels und/oder dem
abzufüllenden Produkt in die Packung (2) jeweils außermittig zur einseitig offenen Packung (2) positioniert sind.
Füllmaschine nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
wenigstens zwei Düsen (24,30,34,36,38-44) in Bezug auf die einseitig offenen Packungen (2) spiegelbildlich angeordnet sind.
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