Verfahren zum keimfreien Einmachen von sterilisierten Nahrungsmitteln und Anlage zu seiner Durchführung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das keimfreie Einmachen von sterilisierten Nahrungsmit- tein und kennzeichnet sich durch die kontinuierliche Beförderung von offenen, leeren, aufrechtstehenden Behältern in einer keimfreien Atmosphäre durch vier Behandlungszonen, welche alle unter atmosphärischem Druck stehen und aus folgenden Teilen bestehen: erstens, einer Behälterheizzone, in welcher der grösste Teil der Behälter mindestens auf die Sterilisierungstemperatur aufgeheizt wird;
zweitens, einer Tenmperaturausgleichs-und Konst'anthaltungszone, in welche die erhitzen Behälter in einer Atmosphäre auf der Sterilisierungstemperatur während einer genügend langen Zeit gehalten werden, bis die Behälter auf ihrer ganzen Fläche die Sterilisierungstemperatur erreicht haben und vollständig sterilisiert sind; drittens, einer Füllzone, in welcher die erhitzten, sterilisierten Behälter mit vorsterilisierten Nahrungsmitteln gefüllt werden; und viertens, einer Verschliess- und Lötzone, in welcher die gefüllten Behälter mit Deckeln versehen und Behälter und Dekkel miteinander verschlossen werden. Sie betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit Sterilisierung von leeren Behältern und deren Deckeln.
Frühere Einmachvorrichtungen dieser Art entkeimen die Behälter und ihre Deckel mit Dampf, der ausserhalb der verschiedenen Kammern erhitzt und in die Sterilisierungskammer zwangläufig eingeführt wird, wo die Behälter und Deckel behandelt werden.
Unter den verschiedenen Nachteilen des früheren Systems ist namentlich die Tatsache erwähnenswert, dass sehr grosse Energieverluste auftreten. Um Dampf mit einem guten Wirkungsgrad in einem Dampfkessel bis auf die Entkeimungstemperatur erhitzen zu können, muss er auf einen Druck gebracht werden, der höher ist als der atmosphärische Druck.
Bevor Dampf in die keimfreie Einmachvorrichtung eingeführt werden kann, muss der hohe Dampfdruck reduziert werden, da die sterile Kammer sich unter atmosphärischem Druck befindet. Diese Druckverminderung bringt eine Abkühlung des Dampfes mit sich, so dass eine neue Aufhitzung bei atmosphärischem Druck erforderlich ist. Dieses zusätzliche Verfahren ist mit einem grossen Verlust von Wärmeenergie verbunden und erfordert umfangreiche oder teure Wiederaufheizvorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Methode für das Einmachen von Nahrungsmitteln, die auf die Erhitzung eines sterilisierenden Gases ausserhalb der keimfreien Sterilisierungs-, Abfüll- und Schliesskarnmer verzichten kann und somit die Errichtung und die Aufrechterhaltung eines zwangläufigen, keimfreien Gasflusses durch die verschiedenen Kammern der Einmachvorrichtung nicht mehr benötigt.
Die für die Entkeimung der Behälter und Deckel benötigte Hitze kann also an Ort und Stelle erzeugt werden und nicht ausserhalb des Standortes des Entkeimungsprozesses. Die dazu notwendige, sich an Ort und Stelle befindliche Heizquelle kann aus einem Brenner bestehen, doch kann ebensogut eine elektrische Energiequelle verwendet werden.
In den Zeichnungen, welche die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, ist:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung, welche die Prinzipien der Erfindung verköpert, und die aus einem Behältersterilisierungs apparat, einem Deckelsterilisierungs-und Zuführ gerät, einer Temperaturausgleichseinheit, einer Abfülleinheit sowie aus einer Verschliesseinheit besteht,
Fig. 2 eine Draufsicht in vergrössertem Massstab des Behältersterilisierungsapparates, mit teilweise weggeschnittenem Deckel,
Fig. 3 ein Vertikalschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und Fig. 2 in noch grösserem Massstab,
Fig. 4 eine Teilsicht ähnlich der Fig.
3 einer abgeänderten Form des Behältersterilisierungsapparates, welche ebenfalls ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist, wobei anstelle der Gasbrenner elektrische Heizelemente venvendet werden,
Fig. 5 ein vergrösserter Vertikalschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 1, welcher die Temperatur ausgleichse:
nheit zeigt,
Fig. 6 ein vergrösserter Vertikalschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 1 durch einen weiteren Teil der Temperaturausgleichseinheit,
Fig. 6A eine Teildraufsicht des Temperaturausgleichsapparates, wie bei der obigen Fig. 6, jedoch ohne Deckel,
Fig. 7 eine Draufsicht der Abfülleinheit, mit teilweise weggeschnittenem Deckel und in einem grö sseren Massstab als in der Fig. 1,
Fig. 8 ein Vertikalteilschnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 1 und Fig. 7, welcher die Abfülleinheit in einem noch grösseren Massstab zeigt,
Fig. 9 eine Teilsicht in grösserem Massstab des Deckelzuführungs- und Sterilisierungsapparates der Fig. 1, dessen Deckel entfernt ist, um das Innere des Gerätes sichtbar zu machen,
Fig. 10 ein Vertikalteilschnitt entlang der Linie 10-10 der Fig. 1 und Fig. 9, in einem noch grösseren Massstab,
Fig.
11 ein Seitenriss entlang der Linie 11-11 der Fig. 9,
Fig. 12 eine Teilansicht der Verschliesseinheit in einem grösseren Massstab als die Fig. 1, welche das Innere der Verschliesseinheit teilweise in Draufsicht, teilweise im Längsschnitt zeigt, wobei der Deckel entfernt ist, um das Innere sichtbar zu machen,
Fig. 13 ein Vertikalteilschnitt entlang der Linie 13-13 der Fig. 12,
Fig. 14 ein Vertikalteilschnitt ähnlich der Fig. 3, welcher ein Mittel zum Drehen der Scheibe 31 mit der doppelten Geschwindigkeit der Welle 26 zeigt, und
Fig. 15 ein Vertikalteilschnitt ähnlich der Fig. 4, mit abgeändertem elektrischem Heizelement.
Die Fig. 1 zeigt die Einmachvorrichtung 10, bestehend aus dem Behältersterilisierungsapparat 11, der Temperaturausgleichseinheit 12 (die als eine Enveiterung des Apparates 11 betrachtet werden kann), einer Abfülleinheit 13, die keimfreie Nahrungsmittel aus dem Nahrungsmittelsterilisierungsgerät 14 erhält, aus dem Deckelzuführ- und Sterilisierungsapparat 15 sowie aus einer Behälterverschliesseinheit 16.
Die leeren Behälter 17 kommen in die Sterilisierungseinheit 11, laufen durch die Temperaturausgleichseinheit 12 und gelangen in die Abfülleinheit 13. Diese Behälter 17 können zum Beispiel, wie abgebildet, Büchsen sein, oder auch andere Behälter, die sich mit diesem Verfahren anwenden lassen.
Die gefüllten Behälter 18 mit dem eingefüllten Nah rungsmittel 19 werden zur Verschliesseinheit 16 weiterbefördert. Unterdessen werden die Behälterdeckel 20 in dem Deckelsterilisierungsapparat 15 keimfrei gemacht und der Verschliesseinheit 16 zugeführt.
Dort werden die Deckel auf die gefüllten Behälter 18 aufgesetzt und verschlossen. Die verschlossenen Behälter 21 verlassen die Vorrichtung. Die leeren, noch nicht sterilen Behälter 17 werden durch irgendein geeignetes Beförderungsmittel 25 zum Behältersterilisierungsapparat 11 gebracht. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, enthält der Behältersterilisierungsapparat 11 eine zentral angeordnete Welle 26, die durch das Lager 27 gehalten wird, welches einen Teil des Rahmens 28 bildet. Die Welle 26 ist mit einem Deckelglied 29 fest verbunden und erstreckt sich durch dieses Glied, das sich mit der Welle 26 dreht. Konzentrisch zur Welle 26 und drehbar ist eine Hülse 30 angeordnet, die an ihrem oberen Ende ein drehbar befestigtes Führungsrad 31 trägt.
Die Welle 26 und die Hülse 30 werden durch geeignete Antriebsmittel (siehe Fig. 15) mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben. Der Zweck dieser Einrichtung wird weiter unten beschrieben.
Das Führungsrad 31 trägt auf seinem Umkreis einen Vorsprung 32, durch welchen ein Teil des Behälters 17 gehalten wird. Ein anderer Vorsprung 33 des feststehenden Führungsringes 34 trägt die entgegengesetzte Seite des Behälters 17, und ein anderer feststehender Führungsring 35 befindet sich oberhalb des Führungsringes 34. Die feststehenden Führungsringe 34 und 35 sind auf einer isolierten, ringförmigen Wand 36 befestigt, die einen J-förmigen Vertikalquerschnitt aufweist und durch das Rahmenglied 37 gehalten wird. Eine ringförmige Wand und ein Deckel 40 sind mit dem drehbaren Deckel 29 fest verbunden und bilden zusammen mit der feststehenden Wand 36 einen ringförmigen Sterilisierungsdurchgang 41.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und Fig. 3 wird eine geeignete brennbare Gas/Luft-Mischung aus einer geeigneten Quelle entnommen und durch eine drehbare Dichtung (nicht dargestellt) zum axial gelegenen Durchgang 42 gebracht, um dann durch eine Anzahl radial angeordneter Leitungen 43 auf eine gleiche Anzahl Brennerdüsen 44 verteilt zu werden. Jede Düse 44 entspricht einer Schale 45, die durch die an der Wand 40 befestigten Greifer 46 gebildet ist. Die leeren Behälter 17 werden zum Rad 31 im Gleichlauf befördert, so dass jede Schale 45 einen Behälter aufnimmt, während die Schalen sich im Takt mit dem Behälterbeförderungsmittel 25 drehen. Dadurch befindet sich eine Brennerdüse 44 über jedem Behälter 17 und bleibt im Gleichlauf mit dem Behälter.
In gleicher Weise ist eine Anzahl von Zweigleitungen 46b mit einer Anzahl von Brennern 47b verbunden, deren Düsenöffnungen 48 gegen die Wände der Behälter 17 gerichtet sind, die sich in jeder Tasche 45 befinden. Ein ring- und bandförmiger Brenner 49 mit der brennbaren Gas11Luft-Mischung wird durch eine oder mehrere Leitungen 50 gespeist und besitzt verschiedene Öffnungen 51, die sich unter den Böden der Be hälter 17 im Gleichlauf mit diesen befinden.
Wenn die Sterilisierungseinheit 11 in Betrieb gesetzt wird, bringt das Beschickungsmittel 25 jeden leeren Behälter 17 gegen den Vorsprung 42 des Führungsrades 31 in eine der Schalen 45, in Übereinstimmung mit einer Brennerdüse 44. Welle 26 und Hülse 30 drehen sich beide und bewegen die Behälter 17 durch den Sterilisierungsdurchgang 41. Die brennbare Gas/Luft-Mischung erreicht die Brenner 44, 47b und 49, welche die Sterilisierungskammer 41 auf Betriebstemperatur aufheizen. Diese Aufheizung kann ebenfalls durch andere, geeignete Mittel erfolgen. Jeder Behälter wird um die Achse der Welle 26, um einen Winkel von ungefähr 3400 gedreht und kommt dann in die Temperaturausgleichseinheit 12.
Während dieser Drehbewegung stossen die Flammen der Brenner 44 gegen das Innere des Behälters, die Flammen der Brenner 47b gegen die Seite des Behälters, die Flammen des Brenners 49 gegen den Boden des Behälters.
Wie oben beschrieben, drehen sich die Hülse 30 und das Führungsrad 31 mit einer anderen Ge schwincligkeit als die Welle 26, wobei mit Vorteil die doppelte Geschwindigkeit der Welle 26 bzw. der Greifer 46 gewählt wird. Dies kann erreicht werden, indem die Welle 26 direkt durch einen Motor (nicht dargestellt), oder indirekt über eine Riemenscheibe 209 angetrieben wird, welche mit dem Motor 205 verbunden ist und die Welle 26 über den Riemen 206 antreibt. Die Riemenscheibe 208 treibt ihrerseits die Hülse 30 und das Rad 31 über ein Getriebe (Fig. 15) an, das aus einem an der Welle 26 angebrachten Zahnkranz 200, aus den mit der Welle 202 (welche durch den Rahmen 37 getragen wird) verbundenen Zahnrädern 201 und 203 und aus dem an der Hülse 30 angebrachten Zahnkranz 204 besteht.
Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder ist so gewählt, dass der Zahnkranz 204 zweimal so schnell läuft als der Zahnkranz 200.
Jeder Ingenieur kennt zahlreiche andere Möglichkeiten, um dies zu erreichen. Dies ergibt zwangläufig, dass jeder Behälter 17 dazu neigt, gegen den entsprechenden Führungsgreifer 46 zu stossen, ohne jedoch zu verrutschen, sondern sich frei um eigene Vertikalachse drehend. Diese Drehbewegung hilft, cine gleichmässige Erwärmung der äusseren Oberflächen des Behälters zu erzielen, wobei der Brenner 47b den Behälterkörper und der Brenner 49 den Behälterboden bestrahlt. Unterdessen erhitzt die Flamme des Brenners 44 das Innere des Behälters
17. Die sich dort befindende nichtsterile Luft dehnt sich aus und strömt aus dem Behälter, während das im Behälter 17 übrigbleibende Gas auf die Sterilisierungstemperatur gebracht wird. Die gleiche Flamme erhitzt zudem noch die Innenflächen des Behälters 17.
Die Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Form des Behältersterilisierungsapparates lla. Die Teile, die mit den Elementen der Fig. 3 identisch sind, sind mit den gleichen Zahlen bezeichnet. Statt den Gasbrennern 44, 47b und 49 werden elektrische Heizelemente 44a, 47a und 49a verwendet, die sich im glühenden Zustand befinden und ihre Hitze direkt in das Innere des Behälters, gegen die äusseren Seitenwände und gegen den Boden ausstrahlen. Das Heizelement 49a ist mit einem Reflektor 52 ausgerüstet, und ähnliche Reflektoren (nicht dargestellt) können, falls erwünscht oder erforderlich, für die elektrischen Heizelemente 44a und 47a vorgesehen werden. Die erforderlichen Netzanschlüsse sind vorhanden.
An Stelle von Strahlungshitze, die durch glühende Heizelemente erzeugt wird, können ebenfalls andere elektrische Heizmittel eingesetzt werden, wie zum Beispiel Infrarot-Hitze, die auf gleiche Weise wie die Heizstrahlelemente angewendet wird. Die Metallteile der Behälter (Büchsen) können auch direkt durch Induktion eines elektrischen Stromes erhitzt werden. Ein Heizstrahlelement 210 kann ebenfalls, wie in der Fig. 14 dargestellt, so gebaut sein, dass abwechslungsweise das Innere und das Äussere des offenen Behälters 17 bestrahlt wird. Die erforderliche Vorrichtung besteht dann aus einem mechanisch oder elektrisch arbeitenden Nockensystem und einem mit einer Spule verbundenen Mikroschalter, oder aus irgendeinem Synchronisierungsmittel (nicht dargestellt).
Die Mittel für das Heranführen und das Zurückziehen des Heizelementes aus dem Behälter sind wohlbekannt und brauchen deshalb nicht beschrieben zu werden. Das Heizstrahlelement 211 ist jedoch starr auf der senkrechten Wand des Deckels 40 befestigt.
Die liig. 5, 6 und 6A zeigen die Temperaturausgleichs- und Konstanthaltungseinheit 12 mit einem isolierten Gehäuse 60. Das Gehäuse 60 enthält einen U-förmigen Durchgang 61, der aus den parallel verlaufenden Abzweigungen 62 und dem Verbindungsstück 62a besteht. Das Gehäuse 60 enthält ebenfalls eine U-förmige Brennkammer 63, die unter dem Durchgang 61 angeordnet ist. Ein endloses Förderseil 64 befindet sich im Durchgang 61 und ist dort durch senkrecht montierte Rollen 65 gehalten und geführt, deren jede auf einen Träger 66 drehbar montiert ist. Das Seil 64 ist über zwei grosse Rollen 67 geführt, die waagrecht an beiden Enden des Elementes 12 auf den Wellen 68 drehbar befestigt sind, indem eine dieser Rollen als Treibscheibe wirkt (siehe ebenfalls Fig. 1).
Unter den Abschirmungen 69 der unteren Brennkammer 63 befindet sich ein bandförmiger Brenner 70, der verschiedene Öffnungen 75 aufweist.
Aus diesen Öffnungen strömt eine brennbare Gas/ Luft-Miscl ! ung, die dem Durchgang 61 Hitze zuführt.
In der Temperaturausgleichs- und Konstanthaltungseinheit 12 bleiben die Behälter 17 in der be heizten Kammer während einer gewissen Zeit, die lang genug ist, um die Entkeimung sicherzustellen.
Die Behälter 17 sind in dem Sterilisierungsapparat 11 auf die Sterilisierungstemperatur gebracht worden. Das Entkeimungsverfahren ist aber sowohl mit einem Zeitfaktor als auch mit einem Temperaturfaktor verbunden; das heisst, dass ein Behälter während einer gewissen Zeitdauer auf einer genügend hohen Temperatur gehalten werden muss, wenn er mit einem angemessenen Sicherheitsfaktor entkeimt werden soll. Der Aufenthalt der Behälter 17 in der Einheit 12 sichert ebenfalls den Temperaturausgleich der seitlichen und der doppelten Endnahtstellen, die eine grössere Metalldicke aufweisen.
Die Sterilisierungstemperatur kann in der Einheit 12 mittels anderer Heizverfahren als Flamme und Gasverbrennung aufrechterhalten werden; man kann zum Beispiel elektrische, glühende Strahlelemente oder Widerstandselemente verwenden oder die Hitze mittels Dampfröhren erzeugen, die in den Wandungen des Gehäuses eingebaut sind.
Nach dem Durchgang durch die Einheit 12 wird jeder keimfreie Behälter 17 von einem drehenden Beförderungs- oder Verteilmechanismus 76 (siehe Fig. 7 und 8) in Schalen 77 aufgenommen. Der Beförderungsmechanismus 76 ist in einem Gehäuse 78 drehbar gelagert und in diesem Gehäuse, das auch andere Elemente der Vorrichtung - die Abfülleinheit 13 inbegriffen - enthält, vollständig eingeschlossen. Innerhalb des Gehäuses 78 befindet sich ein Drehkopf 80, der mit der Welle 81 verbunden ist und zusammen mit den Greifern 82 die Schalen 83 bildet, welche die keimfreien Behälter 17 aufnehmen. Das Gehäuse 78 (siehe Fig. 8) bildet die äussere, feststehende Wand eines ringförmigen Abfülldurchganges 84.
Das Gehäuse des Durchganges 84 enthält ebenfalls einen unteren feststehenden Teil 85, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist, mit dem äusseren Gehäuse 78 verbunden ist und auf einem Rahmenglied 86 aufgeschraubt ist. Das Gehäuse enthält ebenfalls einen oberen, drehbaren Teil 87 mit einem rechtwinkligen Querschnitt, der mit dem Drehkopf 80 fest verbunden ist und sich mit ihm dreht. Eine Verstärkung oder ein Vorsprung 88 ist auf dem Rahmenglied 86 aufgeschraubt und trägt einen nach oben gerichteten Flansch oder Rand 89, mit dem er einen ringförmigen Trog 89a bildet, in welchen die Behälter 17 eingeführt werden. Der Vorsprung 88 und der Raum in der Nähe der Behälter 17 sowie rechts davon (siehe Fig. 8), sind mit einem Wassermantel 90 versehen. Das Kühlwasser dringt durch eine Einlaufleitung 95 in den Mantel 90 ein und fliesst dann aus der Öffnung 96 heraus.
Eine Mehrzahl kleiner Öffnungen 97, deren Durchmesser in der Grössenordnung eines Kapillarrohres liegt, lässt Wasser aus dem Kühlmantel 90 in den Trog 89a tropfen. Der Zweck dieser Vorrichtung wird weiter unten beschrieben.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Füllgut zum Nahrungsmittelsterilisierungs apparat durch ein Rohr oder eine Leitung 99 geführt. Nahrungsmittelsterilisierungsgerte sind allgemein bekannt. Die Pumpe 101, die mit einer zwangläufigen positiven Förderleistung arbeitet und mit anderen Teilen der Vorrichtung synchron läuft, bringt die keimfreien Nahrungsmittel durch das Rohr 100 in die Abfülleinheit 13.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 sehen wir das Rohr 100, das mit Abstellventil 102 abgeschlossen ist, welches mit einer drehbaren Hülse 103 abdichtend verbunden ist. Das Ventil 102 enthält einen entsprechend ausgebildeten Ausgang 104, der nur auf einem Teil des Umkreises des Ventils 102 vorhanden ist. Die Hülse 103 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 103a auf. Jede Öffnung 103a entspricht einem radial gerichteten Rohr 105, und jedes Rohr 105 erstreckt sich bis zu einer Schale 83, d. h. bis zu einem Behälter 17 in der Abfülleinheit 13. Jedes radial gerichtete Rohr 105 verläuft abwärts durch den Deckel 80a des Drehkopfes 80 und durch den drehenden Teil 87 des Gehäuses des Durchganges 84.
Zum Einhalten der Sterilisierungstemperatur im Abfülldurchgang 84 sind geeignete Mittel vorgesehen, wie zum Beispiel ein ring- und bandförmiger Brenner 98. Anstelle eines Gas/Luft-Gemisch- Brenners können auch andere Heizmittel verwendet werden, wie beispielsweise elektrische Heizstrahl Glühelemente, oder aber es können elektrische Heizelemente, Dampfrohre usw. in die Wandungen der Vorrichtung eingebaut werden.
Im Betrieb wird die ganze Vorrichtung zuerst entkeimt, indem sie während der notwendigen Zeit auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird. In der Einheit 13 kann diese erste Entkeimung derart durchgeführt werden, dass das Wasser aus dem Mantel 90 entfernt wird und dann die Einheit 13 selbst durch den Brenner 98 oder durch andere geeignete Mittel auf die Betriebstemperatur gebracht wird.
Darauf wird der Mantel 90 mit Wasser gefüllt.
Während die Behälter 17 durch den Sterilisierungsdurchgang 84 befördert werden und die Bewegung des Drehkopfes 80 befolgen, bleiben sie dank der vom Brenner 98 erzeugten Hitze in keimfreiem Zustand. Jeder Behälter 17 ist mit einer im voraus bestimmten Nahrungsmittelmenge gefüllt, die durch die im Takt mit dem Drehkopf 80 angetriebene Pumpe 101 befördert wird. Man sieht in der Fig. 7, dass jeder Behälter von einem Punkt A zu einem Punkt Bs gebracht wird, wobei er ständig auf der Verstärkung 88 ruht. Das Ventil 102 und die Hülse 103 sowie die darin angeordneten Öffnungen sind so konstruiert, dass das Füllgut in jedes Rohr 105 eingeführt wird, wenn, und nur dann, wenn es sich zwischen den Punkten A und B befindet. Daraufhin wird das Ventil in bezug zum betreffenden Rohr geschlossen.
Die Pumpe 101, die mit einer zwangläufigen positiven Förderleistung arbeitet und im Takt mit dem Drehkopf 80 betätigt wird, bringt eine vorbestimmte Menge des keimfreien Füllgutes durch jedes Rohr 105, das sich zwischen den Punkten A und B bewegt.
Unterdessen fliesst ständig Wasser durch den Mantel 90 und kühlt während des Abfüllvorganges die Behälter ab. Diese Abkühlung vermindert die Gefahr einer Verbrennung oder zu grosser Erhitzung des Füllgutes, wenn es mit dem Behälter in Berührung kommt. Wird die Vorrichtung mit keimfreiem Wasser gespeist, so bringt die geringe Wassermenge, die durch die Öffnungen 97 in den Trog 89a fliesst, keine nichtsterilen Substanzen in die Behälter. Das Wasser, das in den Trog 89a eingeführt wird, unterstützt die Abkühlung der Behälter, namentlich der Behälterböden, indem es durch den Trog fliesst und diesen durch einen besonderen Abfluss verlässt. Dieser Wasserfluss bietet den zusätzlichen Vorteil, dass er übergelaufenes Füllgut aus dem Trog wegspült und die Reibung zwischen Behälterboden und Trog vermindert.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 7 werden die gefüllten Behälter 18 aus der Abfülleinheit 13 durch einen Beförderungs- oder Verteilmechanismus 115 weggeführt, welcher Schalen 116 aufweist, wobei jede Schale 116 einen Behälter 18 aufnimmt. Die Schalen 116 sind derart angeordnet (siehe Fig. 7), dass jeder gefüllte Behälter durch eine Schale 116 aus der entsprechenden Schale 83 des Abfülldrehkopfes 13 aufgenommen und innerhalb des Gehäuses 78 bis zum Durchgang 117 rotierend befördert wird.
In diesem Durchgang 117 kommt jeder Behälter auf die Fördereinrichtung 118 und wird zur Verschliesseinheit 16 gebracht, die weiter unten beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 sowie Fig. 9 bis und mit Fig. 11 speist das Deckelsterilisierungsund Zuführgerät 15 die Verschliesseinheit 16 mit keimfreien Deckeln, im Takt mit dem Nachschub der gefüllten Behälter. Die Deckelsterilisierungsvorrichtung 15 besteht aus einem Gehäuse 119, in wel- chem ein Drehkopf 120 waagrecht rotiert. Der Drehkopf 120 weist radial gerichtete Greifer 121 auf, welche zur Aufnahme der Deckel 20 bestimmte Schalen 122 bilden. Die Deckel 20 sind in einem Magazin 124 enthalten, dessen Bau- und Arbeitsweise herkömmlicher Art sind. Dieses Magazin kann in bestimmten Abständen eine Mehrzahl von senkrecht stehenden Stäben aufweisen, welche den Dekkelstapel 20 seitlich abstützen (Fig. 11).
Die Deckel 20 werden einer nach dem anderen von unten her durch sich drehende Abnehmerschaufeln 126 vom Stapel weggerissen, deren Konstruktion und Arbeitsweise bekannt ist, und welche im Takt mit anderen Elementen der Vorrichtung angetrieben werden.
Jeder abgenommene Deckel 20 wird in einer Schale 122 dem Drehkopf 120 zugeführt und durchläuft einen ringförmigen Sterilisierungsdurchgang 127, wie im Querschnitt in Fig. 10 dargestellt. Der Durchgang 12 besteht aus einem drehbaren Führungsrad 128, einer feststehenden Führung 129 und einem isolierten Deckelglied 130. Das drehbare Führungsrad 128 weist einen Vorsprung 128a auf, und die feststehende Führung 129 ist mit einem ähnlichen Vorsprung 135 ausgerüstet. Das Rad 128 wird mit Vorteil mit der doppelten Geschwindigkeit des Drehkopfes 120 angetrieben, genau wie das Rad 31 der Fig. 3 mit der doppelten Geschwindigkeit des Drehkopfes 29 gedreht wird. Diese Ubersetzung wird mit einem Getriebe, wie in Fig. 15 dargestellt, oder durch andere herkömmliche Mittel, die keinerlei Darstellung bedürfen, erreicht.
Die Deckel 20 üben eine Drehbewegung um die gemeinsame Achse des Drehkopfes 120 und des Rades 128 aus, und jeder Deckel dreht sich ausserdem frei um seine eigene Achse oder Mittel.
Eine nach unten gerichtete Verlängerung des Sterilisierungsdurchgangs 127 besteht aus dem Gehäuse 119 und einer isolierten Innenwand 136. Innerhalb dieser Verlängerung befindet sich ein ringund bandförmiger Brenner 137, der Öffnungen 138 aufweist, durch welche die brennbare Gas/Luft Mischung ausströmt. Der Boden des Durchganges 127a enthält eine Öffnung 139, welche der Luftzufuhr zum Brenner 137 dient. Die Vorrichtung enthält ferner ein Abzugrohr 140, welches die Verbrennungsgase aus dem Sterilisierungsdurchgang 127 ableitet.
Der Gasbrenner 127 kann durch andere Sterili sierungsmiuel ersetzt werden, welche ebenfalls den Deckeln 20 Hitze direkt zuführen. Wie bei dem Behältersterilisierungsgerät (Fig. 4), können diese Mittel elektrische Heizelemente sein, wie zum Beispiel ein elektrisches Heizstrahl-Glühelement. Die Deckel 20 können ebenfalls durch einen Muffelofen geführt werden, indem die Wände des Durchganges elektrisch beheizt werden; oder die Deckel 20 können durch elektrische Induktionsströme erhitzt werden.
Mit diesen Mitteln werden die Deckel 20 auf eine geeignete Sterilisierungstemperatur aufgeheizt, die zum Beispiel 1770 C oder mehr betragen kann.
Wie im Falle der Behälter 17 ist es wünschenswert, die Deckel genügend lange auf dieser Sterilisierungs- temperatur zu halten, damit die Entkeimung sichergestellt ist (siehe Fig. 11). Diese Temperaturkonstanthaltungseinheit 141 besteht aus einer rohrförmigen Kammer 142 von isolierter Bauart, die eine Führung 143 enthält, welche die Deckel seitlich aufnimmt und die nötige Abwärtsbewegung der Deckel gewährleistet. Die Kammer 142 wird durch ein spiralförmiges, gewundenes Rohr 114 aufgeheizt, welches gesättigten und unter Druck stehenden Dampf enthält. Für die Aufrechterhaltung der Sterilisierungstemperatur innerhalb der Kammer 142 kann auch ein elektrisches Heizelement 144 ver wendet werden. Andere geeignete Heizmittel sind ebenfalls möglich.
Bezunehmend auf die Fig. 11 kommen die Deckel 20 aus dem Sterilisierungsdurchgang 127 in die Konstanthaltungseinheit 141.
Die Deckel fallen durch Schwerkraft in die Kammer 142 und erden dank der Schwerkraft nach unten weiterbefördert. Ausserdem kann die Vorrichtung mit einem zwangläufig angetriebenen Fördermittel ausgerüstet werden, das irgendeine Form aufweisen kann (nicht dargestellt), wie zum Beispiel eine endlose Kette mit Klinken oder Führungsschrauben. Solche Deckel-Fördergeräte sind allgemein bekannt und benötigen keine weitere Beschreibung.
Die keimfreien Deckel werden durch einen Beförderungs- oder Verteilmechanismus 150 (siehe Fig. 1 und 9) vom unteren Ende des Stapels in der Kammer 142 abgenommen. Dieser Mechanismus kann von üblicher Bauart sein und befindet sich in einem isolierten Gehäuse 151.
Die gefüllten Behälter 18 kommen zur Verschliesseinheit 16 über den Durchgang 117 (siehe Fig. 1 und 7), währenddem die keimfreien Deckel 20 durch den Beförderungsmechanismus 150 zur Verschliesseinheit 16 gebracht werden (siehe Fig. 1 und 9).
Die Beförderungsmittel für Behälter und Deckel sind selbstverständlich im Gleichlauf angetrieben, so dass jeder offene, gefüllte Behälter 18 mit einem Deckel versehen wird.
Die Fig. 12 und 13 zeigen ziemlich schematisch die Verschliesseinheit 16, da die Bauart irgendeine geeignete Form aufweisen kann. Eine der üblichen Arten ist in der sogenannten Doppelverschluss Maschine verkörpert. Diese Maschine verwendet zusammenwirkende Hebeplatten und Einspannvorrichtungen, welche die gefüllten Dosen und die Dosendeckel in der richtigen Stellung für das Verschliessen oder Löten halten und die ebenfalls mit Schliessrollcn ausgerüstet ist, welche den Deckelund Behälterrand derart verformen, dass sie die für die Schliessung notwendige Bördelung erhalten. Die Fig. 12 und 13 zeigen eine etwas schematische Darstellung einer solchen Standard-Verschlussmaschine, welche so abgeändert wurde, dass sie den nachstehend beschriebenen sterilen Zustand einzuhalten vermag.
Die Verschliesseinheit 16 besteht aus einem äusseren, feststehenden, ringförmigen Gehäuse 152 und einer inneren, ringförmigen Wand 153, die mit einem Drehkopf 154 verbunden ist. Das Gehäuse 152 und die Wand 153 sind beide isoliert gebaut und so weit voneinander getrennt, dass sie einen ringförmigen Schliessdurchgang 155 bilden. Der Drehkopf 154 ist an der Welle 156 befestigt und dreht sich mit dieser. Eine Mehrzahl von Hebeplatten 157 (siehe Fig. 13) sind auf einer Welle 1 57a drehbar befestigt. Die Welle 1 57a bewegt sich in einer Hülse
158, die mit dem Drehkopf 154 verbunden ist.
Am unteren Ende jeder Welle 1 57a befindet sich eine Nockenrolle 159, die auf einer Hebekurve 160 rollt. Die Kurve 160 bewirkt den Hub der Platte 157 auf die richtige Höhe im entsprechenden Zeitpunkt des Ablaufes. Zu jeder Platte 157 gehört eine Einspannvorrichtung 165, die auf einer Spind zuzugeben, oder einen zwangläufigen Gasfluss im ganzen System zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Dadurch erübrigen sich ausserhalb der Vorrichtung angeordncte Mittel zum Aufheizen und Bewegen des Gases. Dampfkondensation in und auf den Behältern wird vermieden, ohne dass es erforderlich wäre, die bei dampfbeheizten Anlagen üblichen, schwierigen Gegenmassnahmen zu treffen.
Das System, welches den Gegenstand meiner Erfindung bildet, kann auch mit Mitteln für Einstellbarkeit und automatische Steuerung versehen sein.
Zum Beispiel können thermostatische Steuerungsmittel zur Überwachung der verschiedenen Brenner eingesetzt werden, damit eine bestimmte Betriebstemperatur in den verschiedenen Kammern und Durchgängen sichergestellt wird. Die Brennerdüsen 44 (Fig. 3) können zur Anpassung an die verschiedenen Behältertypen in der Höhe einstellbar sein. Das ganze System oder nur Teile desselben können in einem Gehäuse eingeschlossen sein. Die Verbrennungsgase werden durch Abzugsrohre oder Kamine abgeleitet. Das System wird selbstverständlich auf die notwendige Betriebstemperatur gebracht, die nicht in allen Teilen der Vorrichtung die gleiche sein muss.
Diese Betriebstemperaturen werden vor dem eigentlichen Beginn des Vorganges so lange aufrechterhalten, bis der keimfreie Zustand für den gesam ten Arbeitsvorgang von Anfang an mit Sicherheit gewährleistet ist.
Unter den verschiedenen, zahlreichen und vorteilhaften Eigenschaften der Vorrichtung und Methode meiner Erfindung sei auf folgendes hingewiesen: Die Hitze wird an Ort und Stelle erzeugt, so dass das Vorwärmen des Gases ausserhalb der Vorrichtung entfällt, ebenso das Überhitzen des Gases auf Sterilisierungstemperatur und dessen zwangweise Einführung in und durch die Anlage. Die Flamme erstreckt sich direkt in den Behälter (Fig. 3) sowie über den Behälter und seinen Deckel (Fig. 3, 10 und 14). Dadurch ist es einerseits nicht mehr notwendig, eine äussere Gasquelle, wie zum Beispiel eine Dampfanlage, vorzusehen, eine grosse Menge Wärme dem Gas zuzuführen und das aufgeheizte Gas in die Vorrichtung einzuführen, anderseits wickelt sich auch der Sterilisierungsprozess viel schneller ab.
In der Flammenentkeimung der Fig. 3, 10 und 11 wird die nichtsterile Luft innerhalb der Behälter sowie in der Umgebung der Behälter (Fig. 3) und der Deckel für die Verbrennung verwendet, d. h. an Ort und Stelle aufgeheizt. In den Abänderungen wie bei der Fig. 4 wird die Hitze ebenfalls an Ort und Stelle erzeugt. Diese Heizart hat einen guten Wirkungsgrad und beschleunigt den Sterilisierungsvorgang. Zusammen mit del- Drehbewegung der Behälter und Deckel um die eigene Achse (siehe Fig. 3, 4 und 10), die einen raschen Ausgleich der Temperaturen der Behälter und Deckel mit sich bringt, erfordert die Anwendung dieses Verfahrens einen viel kürzeren Aufenthalt in den verschiedenen Sterilisierungselementen.
Demzufolge kann die Vorrichtung viel gedrängter gebaut werden als Anlagen, bei welchen das Gas ausserhalb der Vorrichtung erhitzt und in die Sterilisierungselemente eingeführt werden muss.
Es ist gleichfalls zu bemerken, dass die verschiedenen Hitzerzeuger, wie Gasbrenner oder elektrische Heizelemente, die mechanischen Teile der Anlage entkeimen, welche mit den Behältern, den Dekkeln und dem Füllgut in Berührung kommen: Abfülldüsen, Fördennittel, Behälter- und Fördermittelträger, Einspannvorrichtungen und Schliessrollen werden sehr rasch sterilisiert.
Es besteht damit ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung für das Einmachen von Nahrungsmitteln und anderen Produkten, mit dem Vorteil, dass sich der Vorgang unter atmosphärischem Druck abwickelt, und dass die Nachteile früherer atmosphärischer Systeme verringert oder ganz ausgeschlossen werden. Überdies ist die Erfindung nicht nur für Nahrungsmittel, sondern auch für andere Produkte verwendbar, welche unter sterilen Bedingungen abgepackt werden müssen, wie zum Beispiel biologische Präparate.
Die vorliegende Erfindung wird den Fachmann zweifellos zu zahlreichen Konstruktionsänderungen und weitgehend voneinander verschiedenen Ausführungs- und Anwendungsmöglichkeiten anregen, wobei Geist und Zweck der vorliegenden Erfindung gewahrt bleiben. Die vorliegende Beschreibung mit ihren Erklärungen ist deshalb rein illustrativer Natur und darf keinenfalls in einschränkendem Sinne aufgefasst werden.