DE3411917C2 - - Google Patents
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- DE3411917C2 DE3411917C2 DE19843411917 DE3411917A DE3411917C2 DE 3411917 C2 DE3411917 C2 DE 3411917C2 DE 19843411917 DE19843411917 DE 19843411917 DE 3411917 A DE3411917 A DE 3411917A DE 3411917 C2 DE3411917 C2 DE 3411917C2
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- B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
- B65B31/02—Filling, closing, or filling and closing, containers or wrappers in chambers maintained under vacuum or superatmospheric pressure or containing a special atmosphere, e.g. of inert gas
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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 (8)
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.
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.
Priority Applications (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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