DE3411917C2

DE3411917C2 -

Info

Publication number: DE3411917C2
Application number: DE19843411917
Authority: DE
Inventors: Johann 8945 Legau De Natterer
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1988-04-21
Also published as: JPS61501624A; WO1985004379A1; EP0175778A1; DE3411917A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vakuumverpacken von Gegen ständen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren, welches beispielsweise in der DE-OS 26 41 160 beschrieben ist, wird insbesondere für die Verpackung von Gegenständen wie beispielsweise Lebensmitteln verwendet, deren Haltbarkeit durch Evakuierung verlängert werden kann. Da bei wird üblicherweise sowohl der Innenraum als auch der Außen raum der Folienmulde gleichzeitig bis zum Erreichen der für die Haltbarkeit erforderlichen Endvakuums evakuiert. Dieses Endvakuum ist mit einem Absolutdruck von ca. 5 bis 10 mbar relativ hoch. Sollen nun durch dieses Verfahren Produkte wie beispielsweise Käse verpackt werden, die fein verteilt oder in Blasen Gase ent halten, so kann diese Evakuierung zu einer Expansion führen. Ebenso kann eine Expansion bei der Evakuierung bei wasserhalti gen Produkten wie beispielsweise Wurstwaren besonders bei er höhter Temperatur der Produkte wegen des Verdampfens des Wassers bei absinkendem Druck auftreten. In beiden Fällen kann die Expan sion zur Zerstörung der inneren Struktur des Produktes oder zum Platzen und Aufreißen des Produktes führen.

Aus der DE-OS 24 04 038 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einer sogenannten Kammermaschine zum Verpacken von in einen Beu tel eingelegtem Geflügel in einem ersten Schritt der Druck außer halb des Beutels auf etwa 105 mbar abgesenkt und dann der Innen druck auf etwa 65 mbar abgesenkt wird. Nachdem der Innendruck seinen niedrigen Druck erreicht hat, wird in einem letzten Ab schnitt der Außendruck wieder erhöht, so daß sich der Beutel an das Produkt anlegt und zwischen Produkt und Beutel befindliche Luft herausgedrückt werden soll. Bei dem erreichten Unterdruck im Inneren ist die oben beschriebene Beschädigung der Produkte durch die Expansion nicht zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs be schriebenen Art und der zugehörigen Vorrichtung zu verbessern. Insbesondere soll die Ausdehnung der in dem zu verpackenden Pro dukt befindlichen Bläschen oder Flüssigkeit vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst. Die Vorrichtung ist in Patentanspruch 7 gekennzeichnet.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.

Im weiteren erfolgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Er findung im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Verpackungs maschine zur Anwendung des Verfahrens;

Fig. 2 ein Schemabild einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung mit einem Schnitt ent lang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ein Schemabild einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Schnitt ent lang der Linie II-II in Fig. 1; und

Fig. 4 ein Diagramm des erfindungsgemäßen Druckverlaufes im Innenraum (gestrichelt) und im Außenraum (durch gezogene Linie).

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vakuum-Verpackungsmaschine 1 mit einer Formstation 2, einer Füllstation 3 und einer Evakuier- und Versiegelstation 4 schematisch dargestellt. Eine Materialbahn 5 wird von einer Vorratsrolle 6 abgezogen und nacheinander durch die Form station 2, die Füllstation 3 und die Evakuier- und Versie gelstation 4 bewegt. In der Formstation 2 werden in der Materialbahn Mulden 7 zur Aufnahme von Gegenständen ge formt, in die in der Füllstation 3 das zu verpackende Gut eingebracht wird. In der Evakuier- und Versiegelstation 4 wird eine zweite Materialbahn 8 als Abdeckung über die Mulden geführt und zum Bilden einer geschlossenen Packung mit diesen verschweißt bzw. versiegelt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Evakuier- und Versiegelstation 4 senkrecht zur Vorschubrichtung der Materialbahn 5 mit den dazugehörigen Schalt- und Steuerelementen gezeigt. Die Eva kuier- und Versiegelstation 4 weist ein Oberwerkzeug 9 und ein Unterwerkzeug 10 auf. Auf der dem Unterwerkzeug 10 zu gewandten Seite besitzt das Oberwerkzeug 9 eine eine Aus nehmung bildende Oberkammer 11, in der eine beheizte Sie gelplatte 12 mit einem Heizelement 13 angeordnet ist. Das Unterwerkzeug 10 ist als ein zum Oberwerkzeug 9 hin offe ner Behälter ausgebildet, dessen Seitenwände 14, 15, 16 eine Unterkammer 17 umschließen.

Zwischen Oberwerkzeug 9 und Unterwerkzeug 10 ist zu beiden Seiten eine Transportvorrichtung 18, 19 angeordnet, die die Materialbahn 5 mit der Mulde 7 und einem in die Mulde 7 eingebrachten Gegenstand 20 seitlich ergreift und in die Evakuier- und Versiegelstation 4 bewegt. Zum Einfahren der Mulde 7 in die Evakuier- und Versiegelstation 4 ist das Unterwerkzeug 10 in Richtung des Doppelpfeiles 21 auf- und abbewegbar. Über die Mulde 7 ist die zweite Materialbahn 8 als Abdeckung gebracht, die etwa der Breite der Siegel platte 12 entspricht und etwas schmaler ist als die Ober kammer 11, so daß zwischen den Rändern der zweiten Material bahn 8 bzw. der Siegelplatte 12 und den Seitenwänden des Oberwerkzeuges 9 ein Abstand gebildet ist.

Die Oberkammer 11 ist über eine erste Verbindungsleitung 22 und die Unterkammer 17 über eine zweite Verbindungslei tung 23 mit einer Vakuumpumpe 24 verbindbar. Jede der Ver bindungsleitungen 22, 23 weist ein Absperrventil 25, 26 und jeweils in den Bereichen 27, 28 der Verbindungsleitun gen 22, 23 zwischen den Kammern 11, 17 und den Absperrven tilen 25, 26 eine durch Belüftungsventile 29, 30 absperr bare Abzweigung 31, 32 zur Atmosphäre auf. Die Ventile 25, 26 und 29, 30 sind jeweils als Magnetventile ausgebil det und mit Ausgängen 33, 34; 35, 36 einer Steuerung 37 verbunden. Ferner ist im Bereich 27 und an die Unterkammer 17 angeschlossen jeweils ein als Kontaktvakuummeter ausge bildetes Manomter 38, 39 vorgesehen, dessen Ausgänge mit Eingängen 40, 41 der Steuerung 37 verbunden sind. Das Mano meter 38 besitzt mindestens einen und das Manometer 39 mindestens zwei einstellbare Schaltpunkte, die in einer später zu beschreibenden Weise eingestellt sind.

Zum Herstellen einer Packung wird die Mulde 7 mit dem zu ver packenden Gut bzw. Gegenstand 20 gefüllt, das Unterwerkzeug 10 abgesenkt und die Mulde 7 mit dem Gegenstand 20 mittels der Trangsportvorrichtung 18, 19 unter das Oberwerkzeug 9 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung bewegt. Anschließend fährt das Unterwerkzeug 10 nach oben und die Mulde 7 tritt in die Unterkammer 17 ein. Gleichzeitig mit der Mulde 7 wird in die Evakuier- und Versiegelstation 1 die zweite Materialbahn 8 eingeführt und begrenzt zusammen mit der Mulde 7 einen Innenraum 42, der den Gegenstand 20 enthält. Der Innenraum 42 steht mit der Oberkammer 11 durch die Ab stände zwischen den Seitenwänden des Oberwerkzeuges 9 und den Seitenrändern der zweiten Materialbahn 8 bzw. der Sie gelplatte 12 in Verbindung, während der zwischen dem Un terwerkzeug 10 und der Mulde 7 vorliegende Außenraum 43, der die Mulde 7 auf ihrer Außenseite umgibt, von der Ober kammer 11 und dem Innenraum 42 durch die Materialbahn 5 bzw. die Mulde 7 dicht getrennt ist.

Nun erfolgt der Evakuierungsvorgang, wobei der Druckver lauf in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Nach dem Schließ en der Evakuier- und Versiegelstation 4 schließt die Steue rung 37 zum Zeitpunkt t ₀ die Belüftungsventile 29, 30 und öffnet die Absperrventile 25, 26. Durch die Vakuumpumpe 24 wird über die erste Verbindungsleitung 22 die Oberkam mer 11 und der mit ihr verbundene Innenraum 42 und über die zweite Verbindungsleitung 23 der Außenraum 43 evakuiert. Durch die Verbindung von erster und zweiter Verbindungs leitung erfolgt dabei die Druckabsenkung, wie in Fig. 4 dargestellt ist, in gleichem Maße.

Der erste Schaltpunkt des Manometers 39 ist auf einen Druck p ₁ eingestellt, der vorzugsweise in der Größenordnung von 200 bis 800 mbar und gemäß einer besonders bevorzugten Aus führungsform bei etwa 500 mbar liegt. Erreicht der Druck im Innenraum 42 und im Außenraum 43 zum Zeitpunkt t ₁ diesen ersten vorgegebenen Druckwert, dann liefert das Manometer 39 ein Signal an die Steuerung 37 und die Steuerung 37 schließt das Absperrventil 26 und öffnet das Belüftungs ventil 30. Dadurch erfolgt ein rascher Druckanstieg im Außenraum 43 bis zu einem zweiten vorgegebenen Druckwert p ₂, auf den der zweite Schaltpunkt des Manometers 39 ein gestellt ist und dieses ein zweites Signal an die Steuerung 37 abgibt, die daraufhin das Belüftungsventil 30 wieder schließt, so daß der Druck im Außenraum etwa konstant bleibt. Währenddessen bleibt das Absperrventil 25 geöffnet und das Belüftungsventil 29 geschlossen, so daß der Innen raum 42 ständig weiter evakuiert wird, bis zum Zeitpunkt t ₃ ein erforderlicher Enddruck von in der Größenordnung von etwa 5 bis 10 mbar erreicht ist, auf den der Schaltpunkt des Manometers 38 eingestellt ist. Bei Erhalt des entspre chenden Signales vom Manometer 38 schließt die Steuerung 37 das Absperrventil 25. Anschließend werden die beiden Ma terialbahnen 5, 8 miteinander versiegelt und die Evaku ier- und Versiegelstation 4 kann wieder belüftet werden.

Durch das Belüften des Außenraumes 43 ab dem Zeitpunkt t ₁ entsteht ein Differenzdruck Δ p zwischen Innenraum 42 und Außenraum 43, der die Mulde 7 zum Gegenstand 20 und beide nach oben gegen die zweite Materialbahn 8 bzw. die Siegel platte 12 drückt. Dadurch wird zwischen Materialbahn 7 und Produkt 20, Produkt 20 und Materialbahn 8 und zwischen Materialbahn 5 und Materialbahn 8 vorhandene Luft aus der Mulde 7 in die Oberkammer 11 gepreßt. Ferner bewirkt die durch den Differenzdruck Δ p auf das Produkt ausgeübte Kraft, daß der Gegenstand 20 gestützt bzw. zusammengepreßt wird und so eine Expansion des Gegenstandes 20 verhindert bzw. vermieden wird. Der Differenzdruck Δ p wird dazu durch Wahl des ersten vorgegebenen Druckwertes p ₁ und des zweiten vorgegebenen Druckwertes p ₂ so gewählt, daß entsprechend des zu verpackenden Gegenstandes 20 ein zulässiges Expansions maß nicht überschritten wird. Schließlich wird dadurch, daß ab dem Zeitpunkt t ₁ der Außenraum 43 nicht mehr weiter evakuiert wird, der Vorteil erreicht, daß die Evakuierung auf das erforderliche Endvakuum schneller erfolgen kann, da nur noch der Innenraum 42 und die Oberkammer 11 evakuiert werden müssen.

Um das Verbleiben von Lufteinschlüssen oder Luftinseln zwi schen Mulde 7 und Gegenstand 20 bzw. Gegenstand 20 und Ma terialbahn 8 zu vermeiden, muß der Differenzdruck zum Zeit punkt t ₁ beim ersten vorgewählten Druckwert p ₁ möglichst schlagartig gebildet werden bzw. die Druckanstiegsgeschwin digkeit beim Lüften des Außenraumes 43 möglichst hoch, also die Zeitspanne Δ t möglichst klein gewählt werden. Praktisch wird ein Wert von Δ t von in der Größenordnung zwischen 100 und 200 msec als günstig angesehen, so daß der Druck anstieg zwischen dem ersten und dem zweiten vorgewählten Druckwert in einer Zeit erfolgt, die unter einem Zehntel der für die Evakuierung erforderlichen Zeit liegt. Zu die sem Zweck werden die Leitungsquerschnitte in der zweiten Ver bindungsleitung 23 zwischen der Unterkammer und dem Belüf tungsventil 30 möglichst groß gewählt und für das Belüftungs ventil 30 wird ein Absperrventil gewählt, das eine schnelle Öffnung erlaubt, beispielsweise ein Klappen- oder Schieber ventil.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dar gestellt, bei der der geforderte schnelle Anstieg der Druck differenz praktisch leichter realisierbar ist. Dazu ist die Unterkammer 17 über eine Leitung 44 mit einem Pufferspei cher 45 verbunden und in der Leitung 44 ist ein von der Steuerung 37 betätigbares Absperrventil 46 vorgesehen. Über ein weiteres Absperrventil 47 ist der Pufferspeicher 45 mit einer Druckquelle 48 verbunden. Ferner ist am Pufferspei cher 45 ein Manometer 49 vorgesehen, das bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes im Pufferspeicher 45 ein Signal an die Steuerung 37 abgibt.

Bei dieser Ausführungsform wird vor jedem aufeinanderfol genden Beaufschlagen der Mulde 7 mit der Druckdifferenz der Druck im Pufferspeicher 45 auf einen vorgewählten Wert da durch gebracht, daß das Absperrventil 47 so lange geöffnet wird, bis der vorgewählte Wert vom Manometer 49 erfaßt und an die Steuerung 37 gemeldet wird. Der Druckanstieg zum Zeitpunkt t ₁ wird daraufhin nicht durch Öffnen des Belüf tungsventiles 30, sondern durch Öffnen des Absperrventiles 46 erreicht. Danach steigt durch den sofortigen Druckaus gleich zwischen Pufferspeicher 45 und Außenraum 43 der Druck im Außenraum 43 nahezu sprunghaft an. Dieser Druck anstieg und der zweite vorgegebene Druckwert p ₂ wird durch die Wahl der Größe des Pufferspeichers 45 und des Druckes im Pufferspeicher 45 beeinflußt. Der Druckausgleich kann um so schneller erfolgen, je höher der Druck im Pufferspei cher 45 gewählt wird. Dann muß jedoch auch das Pufferspei chervolumen zum Erreichen des zweiten vorgegebenen Druck wertes um so geringer gewählt werden. Vorzugsweise wird das Pufferspeichervolumen kleiner als das Volumen der Unter kammer 17 und gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs form etwa so groß wie das Volumen des Außenraumes 43, also des Unterkammervolumens minus des Volumens des Gegenstan des bzw. Produktes 20, gewählt. Der voreingestellte Aus gangsdruck im Pufferspeicher 45 vor dem Druckausgleich kann praktisch zwischen etwa 0,5 und 3 bar Absolutdruck, vorzugs weise zwischen 1 und 1,5 bar, gewählt werden. Um einen möglichst schnellen Druckausgleich zu erreichen, ist der Pufferspei cher 45 möglichst nahe an der Unterkammer 17 angebracht und vorzugsweise über das Ventil 46 direkt an diese angeflanscht bzw. nur durch ein den Verschiebeweg des Unterwerkzeuges 10 erlaubendes kurzes flexibles Leitungsstück von dieser getrennt.

Damit ist es auch möglich, durch Vorwahl eines entsprechend verschiedenen Ausgangsdruckes im Pufferspeicher 45 diesen für verschiedene Größen der Unterkammer bzw. des Produkt volumens zu verwenden. Bei entsprechend größerem Volumen des Außenraumes 43 wird der Druck im Pufferspeicher 45 ent sprechend höher gewählt und umgekehrt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt also den Vorteil, daß die in der zu bildenden Packung enthaltene Luft heraus gepreßt bzw. mechanisch verdrängt wird und das Produkt in der Mulde so gestützt wird, daß abhängig vom gewählten Differenzdruck keine oder nur eine geringe Expansion der Gas blasen oder durch Verdampfen auftreten kann. Der Differenz druck kann dabei entweder durch Absenken des Drucks in der Oberkammer oder durch Anheben des Drucks in der Unterkammer gebildet werden. Wesentlich ist jedoch, daß der Differenz druck ziemlich schnell und praktisch "schlagartig" in Form eines "Drucksprungs" gebildet wird. Dadurch wird zunächst er reicht, daß der Einschluß von Luft im Behälter, insbesondere zwischen dem Produkt und der Mulde, der bei einem langsamen Bilden des Differenzdruckes beispielsweise dadurch, daß ledig lich das Absperrventil 26 abgesperrt und nicht gleichzeitig belüftet würde, auftreten würde, vermieden wird. Es wird da durch jedoch auch kurzzeitig ein Differenzdruck des Mulden innenraums gegenüber der Oberkammer erreicht, der die in der Mulde noch verbliebene Luft in die Oberkammer drückt und damit die Evakuierung des Muldeninnenraumes beschleunigt. Schließ lich muß nur eine geringere Luftmenge evakuiert werden, was zum anderen den Einsatz kleinerer Vakuumpumpen mit der ent sprechenden Einsparung von Energie oder ein entsprechend schnelleres Evakuieren erlaubt. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil im Regelfall bei der Vakuumverpackung die Leistung der Vakuumpumpe den einschränkenden Faktor in der Leistungsfähigkeit der Verpackungsmaschine darstellt.

Claims

1. Verfahren zum Vakuumverpacken von Gegenständen, bei dem aus einer Folie eine Folienmulde geformt, der zu verpackende Gegenstand in die Folienmulde eingebracht, über die Folienmulde eine Ab deckung gebracht, der Druck im Innenraum der Folienmulde und in dem die Folienmulde auf ihrer Unterseite umgebenden Außenraum abgesenkt und die Folienmulde mit der Abdeckung durch Ver schweißen bzw. Versiegeln verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines ersten vorgegebenen Druckes in der Größenordnung von etwa 200 bis 800 mbar bei gleichzeitigem weiteren Evakuieren des Innenraumes auf den gewünschten Enddruck eine Druckdifferenz zwischen dem Druck im Innenraum und dem Druck im Außenraum erzeugt wird, derart, daß die Folienmulde unter Einwirkung der Druckdifferenz an den Gegenstand angedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz dadurch erzeugt wird, daß der Druck im Außenraum auf einen zweiten vorgegebenen Druckwert angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz innerhalb von etwa 100 bis 200 msec erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben des Druckes im Außen raum schneller erfolgt als das Absenken des Druckes im Innen- und Außenraum.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorgegebene Druckwert zwischen etwa 200 bis 500 mbar gewählt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite vorgegebene Druckwert in der Größenordnung von etwa 150 bis 250% des ersten vorgegebe nen Druckwertes liegt.

7. Vakuumverpackungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
mit einer Evakuier- und Versiegelungsstation mit einer Ober kammer, einer Unterkammer, einer Evakuierungseinrichtung mit einer erste Verbindungsleitung zum Verbinden der Oberkammer und dem Innenraum der Folienmulde mit einer Vakuumpumpe bzw. einer Belüftung
und einer zweiten Verbindungsleitung zum Verbinden der Unter kammer mit einer Vakuumpumpe bzw. mit einer Belüftung und einer Steuerung zum Steuern von Ventilen in den Verbin dungsleitungen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (37) derart ausge bildet ist, daß sie bei Erreichen eines vorgegebenen Druckwer tes in der Größenordnung von etwa 200 bis 800 mbar in der Unterkammer (17) die Ventile so steuert, daß in der Unterkammer der Druck ansteigt und die Evakuierung in der Oberkammer und damit dem Innenraum der Folienmulde fortgesetzt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkammer (17) über eine Ver bindungsleitung (44) mit einem Pufferspeicher (45) verbunden ist.