DE102011015561A1

DE102011015561A1 - Siegelwerkzeug mit Vakuumsiegelplatte

Info

Publication number: DE102011015561A1
Application number: DE201110015561
Authority: DE
Inventors: Dieter Holzem; Jesus Sanchez; Helmut Sparakowski
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Siegelwerkzeug (1), auf ein Verfahren zum Herstellen eine Verpackung (22) mit einer modifizierten Atmosphäre und auf eine Tiefziehverpackungsmaschine, umfassend eine Siegelplatte (6), die mit einer Vakuumleitung (18) verbunden ist und Vakuumöffnungen (19) an ihrer Unterseite (17) zum Ansaugen einer Deckelfolie (10) aufweist, wobei das Siegelwerkzeugoberteil (5) eine Evakuiereinrichtung (20a) wobei eine Begasungseinrichtung (20b) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Siegelwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach Anspruch 4 zum Herstellen einer Verpackung, sowie auf eine Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 10.
Es sind Tiefziehverpackungsmaschinen der Anmelderin bekannt, bei denen eine Unterfolie mit darin geformten Mulden und eingelegtem Produkt sowie eine Deckelfolie einem Siegelwerkzeug zugeführt werden. Dabei werden beide Folienbahnen immer allseitig durch ein Siegelwerkzeugunterteil und ein Siegelwerkzeugoberteil eingeklemmt (siehe 1 und 2).
Da bei dieser Art von Verpackung der Packstoff eine immer größere Rolle bei den Herstellkosten spielt, ist es wirtschaftlich interessant, die Folienbahnen nur so breit wie notwendig auszuführen bzw. zu verwenden. Der Bedarf der Unterfolie wird einerseits von der Maschine in der Form beeinflusst, dass aufgrund eines vorgegebenen Abstandes der seitlichen Klammerketten die Breite der unteren Folienbahn vorgegeben ist. Andererseits hängt der Bedarf der oberen Folienbahn, nämlich der Deckelfolie, von den Packungsabmessungen ab. Sind die Packungsabmessungen entsprechend klein, so könnte eine weitaus schmalere Deckelfolie verwendet werden. In diesem Fall kann die Deckelfolie nicht mehr allseitig, sondern nur noch an zwei Seiten durch das Siegelwerkzeugoberteil und Siegelwerkzeugunterteil geklemmt werden. Bei einem im Siegelwerkzeug ablaufenden Evakuier- und Begasungsprozess besteht dann aber evtl. eine Prozessunsicherheit in der Art, dass die Deckelfolie sich teilweise oder komplett so gegen die untere Folienbahn bzw. das Produkt annähert, dass bei einer Gaszufuhr das Gas wenigstens teilweise über den Deckel strömt und somit der Raum um das Produkt nicht ausreichend begast wird und der verbleibende Restsauerstoffgehalt in der Packung zu hoch ist. Diese Packungen würden nach einer Prüfung beispielsweise des Sauerstoffgehaltes als Ausschuss aussortiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Siegelwerkzeug, ein Verfahren und eine Tiefziehverpackungsmaschine zum Herstellen einer Verpackung mit einer modifizierten Atmosphäre unter Verwendung bei einer schmalen Deckelfolie zur Verfügung zu stellen und dabei das Problem unkontrollierbarer Strömungsverhältnisse bei einer schmalen Deckelfolie, die nur zweiseitig durch das Siegelwerkzeug geklemmt ist, zu lösen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Siegelwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren nach Anspruch 4 bzw. eine Tiefziehverpackungsmaschine nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Siegelwerkzeug zum Siegeln von wenigstens einer Unterfolie und einer Deckelfolie umfasst ein Siegelwerkzeugunterteil, ein Siegelwerkzeugoberteil und eine Siegelplatte, wobei das Siegelwerkzeugoberteil eine Evakuiereinrichtung und eine Begasungseinrichtung aufweist. Die Siegelplatte ist mit einer Vakuumleitung verbunden und weist Vakuumöffnungen an ihrer Unterseite zum Ansaugen der Deckelfolie auf. Über die Vakuumleitung kann ein angeschlossenes Vakuum die Deckelfolie an die Unterseite der Siegelplatte ziehen, so dass ein Evakuier- und Begasungsprozess ohne eine Beeinträchtigung durch die Deckelfolie im Strömungsbereich ausgeführt werden kann. Dadurch wird die Prozesssicherheit zum Erzeugen der modifizierten Atmosphäre deutlich gesteigert. Des Weiteren entfallen die aufwendigen Leitungen im Siegelwerkzeugunterteil und die Notwendigkeit zum Herstellen und präzisem Ausrichten von mit den Leitungen deckungsgleichen Öffnungen in der Unterfolie; und das Siegelwerkzeug kann insgesamt kleiner und damit platzsparender und kostengünstiger ausgeführt sein, oder es können bei gleichen Außenabmessungen des Siegelwerkzeugs bzw. gleichbleibend breiter Unterfolie Packungen mit größeren Abmessungen hergestellt werden.
Bevorzugt sind die Evakuiereinrichtung und die Begasungseinrichtung an gegenüberliegenden Seiten des Siegelwerkzeugoberteils angeordnet, vorzugsweise an den parallel zur Transportrichtung der Unterfolie angeordneten Seiten. Somit kann nach Erzeugen eines Vakuums in der Kammer die Begasung zugeschaltet werden und es entsteht ein Spüleffekt durch das Einblasen des Gases und ein Absaugen auf der gegenüberliegenden Seite, um in kürzester Zeit den Sauerstoffgehalt in der Kammer auf ein Minimum zu reduzieren, damit eine lange Haltbarkeit beispielsweise bei verderblichen Lebensmittels erreicht werden kann. Dabei wird in der Kammer ein weniger hohes Vakuum benötigt, was vor allem bei feuchten oder dampfenden Produkten vorteilhaft ist.
Vorzugsweise führt die Vakuumleitung der Siegelplatte von außen durch das Siegelwerkzeugoberteil. Dies ermöglicht ein erstes, separat steuerbares Vakuum an der Unterseite der Siegelplatte, um die Deckelfolie anzusaugen, bevor in der Kammer ein weiteres Vakuum zum Evakuieren der Packung erzeugt wird. Diese Vorgänge können auch zeitlich überlappend ausgeführt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Verpackung, die aus wenigstens einer Unterfolie und einer Deckelfolie mittels einer modifizierten Atmosphäre in einem Siegelwerkzeug erzeugt wird, weist folgende Schritte auf:
Eine Unterfolie, auf die ein Produkt aufgelegt ist, und eine Deckelfolie werden einem Siegelwerkzeug zugeführt. Das Siegelwerkzeug schließt und klemmt die Unterfolie zwischen Siegelwerkzeugunterteil und Siegelwerkzeugoberteil allseitig und die Deckelfolie nur zweiseitig. Es wird eine Kammer im Siegelwerkzeugoberteil oberhalb der Unterfolie gebildet. An der Unterseite einer Siegelplatte wird ein Vakuum erzeugt und die Deckelfolie dadurch an die Siegelplatte angesaugt. Die Kammer wird evakuiert und begast, sowie die Unterfolie und die Deckelfolie aneinandergesiegelt. Nach dem Belüften der Siegelplatte (d. h. dem Abschalten des Vakuums an der Unterseite der Siegelplatte und Anlegen von Normaldruck) und der Kammer wird das Siegelwerkzeug geöffnet und die hergestellte Verpackung wird heraustransportiert und einer Vereinzelungseinrichtung zugeführt. Durch das Anheben der Deckelfolie an die Siegelplatte ist sichergestellt, dass im Raum oberhalb der Unterfolie und dem Produkt und unterhalb der Deckelfolie während des Begasungsprozesses keine Beeinflussung der Strömung entstehen kann und somit der Evakuier- und Begasungsprozess zur Minimierung das Sauerstoffanteils in der Kammer bzw. in der Verpackung effizient und schnell durchgeführt wird. Dies steigert die Leistung der Maschine, d. h. die Zahl der Packungen pro Zeiteinheit, und erhöht die Qualität der Verpackung und die Haltbarkeit des Produkts.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Deckelfolie beim Ansaugen an die Siegelplatte aus ihrer ursprünglichen Stellung heraus angehoben wird, oder wenn die Siegelplatte sich zur Deckelfolie absenkt, die Deckelfolie durch Anlegen des Vakuums an die Unterseite der Siegelplatte angesaugt wird und anschließend gemeinsam mit der angesaugten Deckelfolie angehoben wird. Das Anheben der Deckelfolie gegenüber ihrer ursprünglichen Ebene vergrößert einen Spalt zwischen der Deckelfolie und der Oberseite der Unterfolie, insbesondere eines Randes einer Verpackungsmulde in der Unterfolie. Wegen der größeren Dimensionen dieses Spalts kann die Verpackungsmulde besser, sicherer und schneller evakuiert und/oder begast werden.
Da die Deckelfolie schmaler ist als der Klemmbereich des Siegelwerkzeugoberteils, wird vorzugsweise die Deckelfolie in ihrer Transportrichtung im vorderen und hinteren Bereich des Siegelwerkzeugs zwischen dem Siegelwerkzeugunterteil und dem Siegelwerkzeugoberteil geklemmt. Dies führt zu einer Positionierung der Deckelfolie im Siegelwerkzeug. Beim Ansaugen der Deckelfolie durch die Siegelplatte kann die Siegelplatte zuvor bis zur Deckelfolie bewegt werden und die angesaugte Deckelfolie durch eine Aufwärtsbewegung der Siegelplatte angehoben werden, falls allein das an der Unterseite der Siegelplatte erzeugte Vakuum für ein Anheben der Deckelfolie nicht ausreicht.
Bevorzugt ist ein Vakuum in der Kammer teilweise während der Begasung vorhanden, um einen Gasspüleffekt durch eine Strömung von der Begasungseinrichtung zur Evakuiereinrichtung zu erzeugen, der sehr effektiv die in der Kammer vorhandene Atmosphäre verdrängt und durch das Gas oder eine Gasmischung, beispielsweise 30% N₂ und 70% CO₂, ersetzt, um eine MAP-(modified atmosphere)Verpackung herzustellen.
Vorzugsweise ist das Vakuum in der Kammer geringer als das Vakuum an der Siegelplatte, um das Halten der Deckelfolie an der Unterseite der Siegelplatte sicherzustellen.
In vorteilhafter Weise findet die Belüftung der Kammer und der Siegelplatte gleichzeitig oder zeitlich überlappend statt, um vor dem Öffnen des Siegelwerkzeugs die Deckelfolie von der Siegelplatte zu lösen und dabei keine zusätzliche Wartezeit zu erzeugen.
Die erfindungsgemäße Tiefziehverpackungsmaschine ist zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen und/oder umfasst ein erfindungsgemäßes Siegelwerkzeug.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung nach dem Stand der Technik in geöffneter Stellung,
2 eine schematische Ansicht eines Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung nach dem Stand der Technik in geschlossener Stellung,
3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung in geöffneter Stellung,
4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung in geschlossener Stellung,
5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung während des Evakuier- und Begasungsprozesses,
6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung während des Siegelprozesses,
7 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Siegelwerkzeugs in Produktionsrichtung wieder in geöffneter Stellung.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Siegelwerkzeug 1 einer Tiefziehverpackungsmaschine nach dem bekannten Stand der Technik in einer geöffneten Stellung, bei der eine Unterfolie 2 durch Klammerketten 3 beidseitig gehalten, geführt und durch die Tiefziehverpackungsmaschine entlang von Arbeitsstationen wie Formstation, Siegelstation und Vereinzelungsstation transportiert wird. Das Siegelwerkzeug 1 umfasst ein Siegelwerkzeugunterteil 4 und ein Siegelwerkzeugoberteil 5. Mittels eines nicht dargestellten Hubwerks können sich das Siegelwerkzeugunterteil 4 und das Siegelwerkzeugoberteil 5 zueinander bewegen.
Im Siegelwerkzeugoberteil 5 ist eine Siegelplatte 6 relativ zum Siegelwerkzeugoberteil 5 beweglich und durch ein Führungssystem 7 im Siegelwerkzeugoberteil 5 geführt.
In die Unterfolie 2 wurde eine Mulde 8 in einer in Produktionsrichtung stromaufwärts befindlichen Formstation geformt, und ein Produkt 9 wurde in die Mulde 8 eingelegt. Die Deckelfolie 10 wird mit einer mit Produkt 9 gefüllten Mulde 8 der Unterfolie 2 intermittierend dem Siegelwerkzeug 1 zugeführt.
2 zeigt das Siegelwerkzeug 1 in geschlossener Stellung, das der Arbeitsstellung entspricht. Dabei sind das Siegelwerkzeugunterteil 4 und das Siegelwerkzeugoberteil 5 derart zueinander bewegt worden, dass sie zusammen eine nach außen luftdicht geschlossene Kammer 11 bilden. Dabei werden eine Deckelfolie 10 und die Unterfolie 2 mit einer Dichtung 12 allseitig zwischen dem Siegelwerkzeugunterteil 4 und dem Siegelwerkzeugoberteil 5 eingeklemmt. Über Leitungen 13a, 13b im Siegelwerkzeugunterteil 4 wird der Raum 14 zwischen der Deckelfolie 10 und der Unterfolie 2 evakuiert und/oder begast. Dabei sind vorzugsweise bereits in der Formstation Lochungen 15 in die Unterfolie 2 eingebracht worden, die deckungsgleich mit den Leitungen 13a, 13b sind.
Über eine Leitung 13a wird beispielsweise der Raum 14 durch Anlegen eines Vakuums evakuiert und über die Leitung 13b mittels einer Gaszufuhr eine modifizierte Atmosphäre im Raum 14 um das Produkt 9 herum erzeugt. Abschließend wird die Deckelfolie 10 mittels der nach unten an das Siegelwerkzeugunterteil 4 bewegten Siegelplatte 6 an die Unterfolie 2 derart angesiegelt, dass eine hermetisch abgeschlossene Verpackung erzeugt wird.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Siegelwerkzeug 1 zum Herstellen einer Verpackung mit einer so schmalen Deckelfolie 10, dass diese an den Seiten des Siegelwerkzeugoberteils 5, die parallel zu den die Produktions- oder Transportrichtung der Unterfolie 2 definierenden Klammerketten 3 ausgerichtet sind, nicht geklemmt wird (siehe 4). Im Gegensatz zu dem Siegelwerkzeugunterteil 4 und Siegelwerkzeugoberteil 5 nach dem Stand der Technik (1 und 2) können ein erfindungsgemäßes Siegelwerkzeugunterteil 4 und Siegelwerkzeugoberteil 5 schmaler und damit raumsparender ausgeführt sein. Dabei wird trotzdem eine gleich große Verpackung wie in den 1 und 2 gezeigt hergestellt.
Nach dem Zusammenfahren des Siegelwerkzeugunterteils 4 und des Siegelwerkzeugoberteils 5 ist nur die Unterfolie 2 allseitig geklemmt, wie in 4 dargestellt. Die Deckelfolie 10 ist in Produktionsrichtung nur durch den vorderen und hinteren Teil des Siegelwerkzeugoberteils 5 zweiseitig geklemmt. Dabei wird eine Kammer 16 zwischen der Unterfolie 2 und dem Siegelwerkzeugoberteil 5 gebildet.
Mittels einer durch die Führung 7 zur Unterseite 17 der Siegelplatte 6 verlaufenden Leitung 18 wird an an der Unterseite 17 vorhandenen Vakuumöffnungen 19 ein Vakuum erzeugt und die Deckelfolie 10 an die Unterseite 17 der Siegelplatte 6 herangezogen (siehe 5).
5 zeigt den Evakuier- und Begasungsprozess der Kammer 16, wobei das Vakuum an der Siegelplatte 6 weiter aufrecht gehalten wird. Über Leitungen 20a, 20b im Siegelwerkzeugoberteil 5 wird ein Vakuum angelegt und mittels einer Gaszufuhr eine modifizierte Atmosphäre in der Kammer 16 und um das Produkt 9 herum erzeugt. Dabei ist der Vakuumwert des Vakuums direkt an der Siegelplatte 6 mindestens so groß wie der Vakuumwert des Vakuums in der Kammer 16. Durch die nach oben an die Unterseite 17 der Siegelplatte 6 gehaltene Deckelfolie 10 wird die Strömung beim Evakuieren und Begasen nicht negativ und unkontrolliert beeinflusst, so dass ein sicherer Prozess vorliegt.
6 zeigt den Siegelprozess, bei dem die Siegelplatte 6 nach unten gegen das Siegelwerkzeug 4 bewegt wird und eine um die Mulde 8 laufende Siegelnaht 21 und damit eine hermetisch verschlossene Verpackung 22 hergestellt. Kurz vor dem Siegeln, während des Siegelns oder anschließend wird der Raum 23 oberhalb der Deckelfolie 10 über die Leitung 18 und/oder Leitungen 20a und/oder 20b belüftet, indem dieser Raum 23 zu der äußeren Umgebung geöffnet wird.
7 zeigt das Siegelwerkzeug 1 in einer geöffneten Stellung, bei der das Siegelwerkzeugunterteil 4, das Siegelwerkzeugoberteil 5 und die Siegelplatte 6 in eine Grundstellung bewegt wurden. Die Verpackung 22 wird mittels der Klammerketten 3 aus dem Siegelwerkzeug 1 heraustransportiert, einer Vereinzelungsstation zugeführt und dort aus der Unterfolie 2 herausgeschnitten, um einzelne Verpackungen 22 zu erhalten.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Herstellung von einer einzelnen Verpackung 22 in dem Siegelwerkzeug 1, sondern es können auch beispielsweise vier Verpackungen 22 in Form von zwei nebeneinander und nacheinander angeordneten Mulden 8 während eines Taktes hergestellt werden. Dabei wird als Takt ein Ablauf vom Zuführen der Unterfolie 2 und Deckelfolie 10 in das Siegelwerkzeug 1 über den Evakuier-, Begasungs- und Siegelprozess bis zum Herstellen von Verpackungen 22 mit einer modifizierten Atmosphäre definiert.

Claims

Siegelwerkzeug (1) zum Siegeln von wenigstens einer Unterfolie (2) und einer Deckelfolie (10), umfassend ein Siegelwerkzeugunterteil (4), ein Siegelwerkzeugoberteil (5) und eine Siegelplatte (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelplatte (6) mit einer Vakuumleitung (18) verbunden ist und Vakuumöffnungen (19) an ihrer Unterseite (17) zum Ansaugen der Deckelfolie (10) aufweist, und dass das Siegelwerkzeugoberteil (5) eine Evakuiereinrichtung (20a) und eine Begasungseinrichtung (20b) aufweist.
Siegelwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Evakuierungseinrichtung (20a) und die Begasungseinrichtung (20b) an gegenüberliegenden Seiten des Siegelwerkzeugoberteils (5) angeordnet sind.
Siegelwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumleitung (18) der Siegelplatte (6) von außen durch das Siegelwerkzeugoberteil (5) angelegt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Verpackung (22), die aus wenigstens einer Unterfolie (2) und einer Deckelfolie (10) und unter Verwendung von Vakuum oder einer modifizierten Atmosphäre in einem Siegelwerkzeug (1) erzeugt wird, mit folgenden Schritten: – Zuführen einer Unterfolie (2), auf die ein Produkt (9) aufgelegt ist, und einer Deckelfolie (10) in das Siegelwerkzeug (1), – Schließen des Siegelwerkzeuges (1) und Klemmen der Unterfolie (2) und Deckelfolie (10) durch ein Siegelwerkzeugoberteil (5) und ein Siegelwerkzeugunterteil (4), wobei die Unterfolie (2) allseitig und die Deckelfolie (10) zweiseitig geklemmt werden, – Bilden einer Kammer (16) im Siegelwerkzeugoberteil (5) oberhalb der Unterfolie (2), – Erzeugen eines Vakuums an der Unterseite (17) einer Siegelplatte (6) zum Ansaugen der Deckelfolie (10) an die Siegelplatte (6), – Evakuieren und/oder Begasen der Kammer (16) mittels der Evakuiereinrichtung (20a) bzw. der Begasungseinrichtung (20b), – Siegeln der Unterfolie (2) und Deckelfolie (10), – Belüften der Siegelplatte (6), – Belüften der Kammer (16), – Öffnen des Siegelwerkzeugs (1).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelfolie (10) durch das Ansaugen an die Siegelplatte (6) und/oder gemeinsam mit der Siegelplatte (6) angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelfolie (10) in ihrer Transportrichtung im vorderen und hinteren Bereich des Siegelwerkzeugs (1) durch das Siegelwerkzeugunterteil (4) und das Siegelwerkzeugoberteil (5) geklemmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuum in der Kammer (16) teilweise während des Begasens vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum in der Kammer (16) geringer als das Vakuum an der Unterseite (17) der Siegelplatte (6) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung der Kammer (16) und der Siegelplatte (6) nacheinander oder zeitlich überlappend stattfindet.
Tiefziehverpackungsmaschine, konfiguriert zum Anwenden des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 9, oder umfassend ein Siegelwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3.