FOLIENVERPACKUWG PUR LEBENSMITTEL MIT ÜBERDRUCKVENTIL
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Folienverpackung für Lebensmittel mit Überdruckventil, gebildet durch eine sich ab einem bestimmten Druck im Inneren selbsttätig öffnende Schwä¬ chezone.
Eine derartige, aus der DE 102 53 916 Al bekannte Folienver¬ packung besteht aus einem Schlauchbeutel mit einer ge¬ schweißten Naht. In dieser ist mindestens ein unverschweißter Bereich vorgesehen, der auf einer Seite nahe an den Innenraum heranreicht und auf der anderen Seite mit dem Außenraum in Verbindung steht. Der bei Erwärmung beispielsweise durch Mi¬ krowellen in dem Schlauchbeutel entstehende Dampf führt zu ei¬ nem Aufgehen der geschweißten Naht auf dem Wege des unver- schweißten Bereichs, und auf diese Weise ist ein sich selbst¬ tätig öffnendes Überdruckventil gebildet. Durch geeignete Aus¬ gestaltung, z.B. verjüngende Gestalt, wird der Austrittsquer¬ schnitt für den Dampf verhältnismäßig klein gehalten, so daß noch Dampfdruck im Schlauchbeutel erhalten bleibt . Indessen führt diese Konstruktion mit Schwächung im Bereich der Siegel- naht dazu, daß im Beutel kein hoher Druck erzeugt wird, und dies führt zu einer längeren Garzeit und zu einem Zusammenfal¬ len des Beutels nach Abschalten des Mikrowellengeräts.
Ein weiterer Dampfkochbeutel für den Mikrowelleneinsatz, der in der DE 41 22 077 Al beschrieben ist, ist mittels Verschlu߬ clip verschließbar und hat auf einer Seite eine Gruppe von
eingestanzten bzw. eingestochenen Perforierungen. Während des Garvorgangs wölbt der Dampfdruck die obere Beutelseite nach oben, so daß der Überdruck durch die Perforierung ventiliert wird. Auch hier ist der Überdruck nicht sehr hoch und nach dem Abschalten des Mikrowellengeräts kommt es zum Zusammenfallen des Beutels.
Bei einer in der DE 695 23 751 T2 beschriebenen Lebensmittel- Verpackung ist in einer Folienbahn ein Schlitz vorgesehen, der von einer abziehbaren .Membran bedeckt ist . Durch das Abziehen der Klebemembran kann.der Schlitz ohne Öffnen der Packung freigelegt werden. Dies geschieht auch in einem Mikrowellen¬ ofen selbsttätig, wo aufgrund der Druckerhöhung die Klebemem¬ bran angehoben wird und dann durch den Schlitz eine Entlüftung erfolgen kann. Der Aufbau eines Dampfdrucks in der Verpackung ist nicht vorgesehen. Bei der Herstellung sind ein Schneide- und ein Klebevorgang zusätzlich erforderlich, was die Her¬ stellkosten erhöht.
Ein weiteres Verfahren zum Ausgleichen des Überdrucks beim Garen von Fertiggerichten besteht in der Verwendung des soge¬ nannten Keller-Ventils, bei dem es sich um ein in einen Beutel eingesetztes Kunststoffteil handelt . In diesem befindet sich eine kleine Folienronde mit Schlitz und eine geschlossene Fo- lienronde. Bei Aufbau des Dampfdrucks im Beutel wird die erste Ronde abgehoben und der Dampfdruck kann über die geschlitzte Ronde definiert entweichen. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die sehr hohen Kosten durch den Kunststoffeinsätz, und daher wird das Keller-Ventil derzeit nur bei großen Beuteln für Großküchen oder für sehr hochwertige Fertiggerichte ver¬ wendet. Auch ist die Montage des Kunststoffeinsatzes selbst sehr aufwendig, so daß sich dieser nicht für Massenprodukte eignet, d.h. mit einmaligem Verbrauch des Ventils lassen sich die Kosten nicht decken.
Die Folienbearbeitung mittels Laserstrahlen ist bekannt . So wurde bereits gemäß EP 0 540 184 Al eine Kerblinie mittels
Laser in einer KunststoffVerpackung eingebracht, um diese leichter öffnen zu können. Auch bei einer aus der DE 697 11 704 T2 bekannten Lebensmittelverpackung mit einer Leichtme¬ tall-Mittelschicht ist eine mittels Laser hergestellte Vor¬ trennlinie vorgesehen.
Ziel der Erfindung ist es, es zu ermöglichen, daß beim Garen in einem Mikrowellenofen mit Folienverpackung der infolge des Erwärmens enstehende Dampfdruck, der die Polienwandung auf¬ bläst, genutzt werden,soll. Die Verpackung soll unter mög¬ lichst hohem Dampfdruck gehalten werden und dabei durch ein Überdruckventil gezielt vor dem Platzen geschützt werden. Die¬ ses Prinzip entspricht dem des bekannten Dampfkochtopfes.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Folien¬ verpackung zu schaffen, die ein Garen von Lebensmitteln in einem Mikrowellenofen unter möglichst hohem Druck während ei¬ nes ausreichenden Zeitraums ermöglicht.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung bei einer Folienver¬ packung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Ein Verfah¬ ren zur Herstellung einer Folienverpackung ist im Anspruch 12 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Folienverpackung und des Herstellverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer erfindungsgemäßen Folienverpackung für Lebensmittel ist somit ein Überdruckventil vorgesehen, das durch eine sich ab einem bestimmten Druck im Inneren selbsttätig öffnende Schwächezone gebildet ist. Die Folienverpackung umfaßt min¬ destens zwei Folienlagen, von denen die eine eine durch Laser erzeugte, aus Punkten und/oder Linien gebildete Perforation umfaßt, während die andere dort geschlossen ist. Das heißt, der zum Schneiden verwendete Laser ist weilenlängen- und lei¬ stungsmäßig so eingestellt und geregelt, daß eine Lage erhal¬ ten bleibt, die die Lebensmittelpackung versiegelt. Bei der anderen Folienlage bildet die Perforation eine Schwächung der
Verpackung an dieser Stelle. Wird das Lebensmittel erwärmt, entsteht durch Verdampfung von Wasser innerhalb der Verpackung ein zunehmender Druck. Es öffnet sich dann die Perforations- linie, die beispielsweise ein Schlitz sein kann, und die an¬ dere Folienlage, z.B. die Siegelschicht, wird mit zunehmenden Druck gedehnt. Durch Überdehnung kommt es in dieser Folienlage dann zur Bildung mehrerer kleiner Öffnungen und Risse, d.h. bei Überschreitung der Elastizitätsgrenze tritt ein Bruch der Folie auf. Über die so entstandenen kleinen Öffnungen kann der Überdruck entweichen und es stellt sich ein Gleichgewicht zwi¬ schen dem entstehenden Überdruck und der Anzahl bzw. Öffnungs- größe der Löcher in der Folie ein.
Hierbei tritt noch das Phänomen auf, daß im Randbereich der in der zweiten Folie entstandenen Löcher das Material noch, eine Elastizität hat und sich dadurch die Öffnungen bei wieder im Inneren der Folienverpackung abnehmendem Druck wieder teil¬ weise schließen bzw. kleiner werden. Das so gebildete Über¬ druckventil ist daher ein dynamisches Ventil, welches sich abhängig vom Druck öffnet und in begrenztem Maße wieder schließt. Auf diese Weise ist es möglich, daß während des Ga¬ rens von abgepackten Fertiggerichten in der Mikrowelle kon¬ trolliert Dampf entweichen kann, wobei durch das dynamische Verhalten über die Garzeit ein größerer Druck aufrechterhalten werden kann und die Garzeit reduziert wird. Die Ventilwirkung ist unabhängig von der Verpackungsgröße oder dem Inhalt, gleich, ob der Wassergehalt z.B. 30 ml oder 300 ml ist. Wenn die Mikrowelle wieder abgeschaltet wird, wird der Druck im Inneren der Folienverpackung langsam abgebaut. Anders als bei herkömmlichen Folienverpackungen mit Löchern kommt es nicht zum Zusammenfallen der Folienverpackung, wie dies von Beutel- Verpackungen etwa bekannt ist.
Durch den Einsatz der Lasertechnik kann das Vorsehen der er¬ findungsgemäßen Perforation sehr einfach ohne zusätzliche Mehrkosten auch in der Massenproduktion eingesetzt werden. Dabei läßt sich dieses Verfahren ohne zusätzliche Arbeits-
schritte in die vorhandene Prozeßtechnik integrieren, bei¬ spielsweise in Form einer Integration auf einem Rollenschnei¬ der.
Grundsätzlich kann bei der erfindungsgemäßen Bildung der Per¬ foration in der Folienlage eine bestimmte Wellenlänge einge¬ setzt werden. Hierbei ist die Voraussetzung, daß die für die Perforation vorgesehene Folienlage im Folienverbund aus einer die für den Laser typische Wellenlänge absorbierenden Folie besteht. Beispielsweise absorbiert eine PET-Folie bei 10,25 μm das Laserlicht für die Perforationsbildung gut . Die absorbie¬ rende Folienschicht kann auch die untere Folienschicht sein, d.h. der Laserstrahl tritt durch die darüberliegende erste Schicht durch und wird in der darunterliegenden zweiten Schicht aufgrund der höheren Absorption getrennt. Durch die Wahl der Wellenlänge kann so der gewünschte Ort, d.h. die zu perforiende Folienlage, ausgewählt werden.
Die Perforation kann in Form von Punkten und/oder Linien vor¬ liegen. Beispielsweise kann sie ein Schlitz sein oder eine aus sehr kurzen Linien oder Punkten bestehende Linie sein, wobei die dazwischenliegenden Stege so klein gewählt sein müssen, daß sie bei der Dehnung der Folie brechen und dem eigentlichen Ventileffekt nicht entgegenwirken. Es können auch mehrere Per¬ forationen (Schlitze, Linien etc.) vorgesehen sein, deren Kon¬ tur beliebig gewählt werden kann. Die Länge der Schlitze bei¬ spielsweise wird durch die physikalischen Eigenschaften der zu dehnenden Folienschicht bestimmt, d.h. die Elastizitätsgrenze bestimmt den Bruch der Folie. Ist der Schlitz zu kurz, so kommt es nicht zur Überdehnung der Folie, diese bricht nicht, es ergibt sich keine Ventilwirkung und die Verpackung platzt. Beispielsweise wurden Schlitze mit einer Länge von 30 mm in die eine Folienlage eingebracht. Andere Schlitzlängen sind ebenfalls möglich und hängen auch von den Foliendimensionen ab. Andererseits kann der Schlitz auch bis zur vollständigen Linie über die gesamte Verpackung ausgeführt werden. Hierbei kann es jedoch zu dem Nachteil kommen, daß die Stabilität der
Verpackung stark beeinträchtigt ist und die Barriereeigen¬ schaften der Verpackung hierdurch zu stark beinflußt sind. Auch die Breite der Schlitze kann auf verschiedene, beliebig gewählte Abmessungen gezielt eingestellt werden, beispielswei¬ se durch Defokussieren des Lasers oder mittels Kollimator. Vorzugsweise ist die Schlitzbreite 0,1 bis 3 μm, noch bevor¬ zugter 1 bis 3 μm.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Folie eine Duplexfolie mit zwei Schichten, wobei die Sie¬ gelschicht beispielsweise aus Polypropylen oder Polyethylen und die Schutzfolie beispielsweise aus biaxial orientiertem Polyamid, Polyester und SiOx-beschichtetem Polyester oder mo¬ noaxial orientiertem Vinylpolyamid etc. sein kann. Als Laser ist ein C02-Laser eingesetzt worden, wobei jedoch auch andere Laser verwendet werden können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh¬ rungsbeispiele und der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 (a) eine schematische Schnittansicht einer Duplexfo- lienverpackung gemäß der Erfindung und (b) eine Draufsicht eines Ausschnitts aus der Verpackung, die das Einbringen des Schlitzes veranschaulichen,
Fig. 2 eine Veranschaulichung des Öffnungsvorgangs durch steigenden Druck mit Dehnung der perforierten Folie (a) im Schnitt und (b) als Draufsicht,
Fig. 3 eine Veranschaulichung des Überdehnvorgangs der per¬ forierten Folie (a) in der Schnittansicht und (b) in Draufsicht,
Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch die darunterliegende Folie geschnitten wird,
Fig. 5 bis 8 Beispiele für verschiedene Perforationsausfüh-
rungen gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt das Einbringen eines Schlitzes 10 in die obere Folie 1 einer Duplexfolie F mittels eines Laserstrahls L. Im Verlauf der Erwärmung kommt es in der Folienverpackung zur Verdampfung von Wasser und damit einer Druckerhöhung, wodurch sich der Schlitz 10 der Folie 1 öffnet. Dies ist in Fig. 2 veranschaulicht . Infolge des Aufblasens der Verpackung ist der Schlitz 10 der Folie 1 erweitert und die darunterliegende Fo¬ lie 2 wird gedehnt. Es bildet sich eine lokale Verdünnung 12. Infolge der Druckzunahme wird die Folie 2 überdehnt . Es bilden sich kleine Öffnungen 14 bei teilweise Überschreiten der Ela¬ stizitätsgrenze und die Folie bricht. Die Bildung der Öffnun¬ gen ist in Fig. 3 (b) in Detailansicht veranschaulicht.
Fig. 4 zeigt eine ähnliche Anordnung, wobei jedoch die darun¬ terliegende Folie 2 geschnitten wird und die Folie 1 die Schutzfolie bildet.
Fig. 5 zeigt eine Perforationslinie, die sich über die gesamte Folie erstreckt, jedoch aus einzelnen Schlitzen besteht. Fig. 6 zeigt eine Anordnung von beliebig angeordneten Schlitzen 10' . Fig. 7 veranschaulicht, daß die Gestalt der Schlitze bzw. Perforationen beliebig sein kann, beispielsweise geschwungen, zickzackförmig, kreisbogenförmig, abgewinkelt, etc. Fig. 8 veranschaulicht aus einzelnen Linienabschnitten gebildete Schlitze 10"' . Damit ist ersichtlich, daß die Kontur der Li¬ nien und Schlitze ebenso wie deren Lage beliebig sein kann.