DE4036421A1 - Verfahren zur formerhaltung von kunststoffflaschen zur verpackung von heiss abgefuellten viskosen fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formerhaltung von Kunststoff­ laschen bei der Verpackung von heißen, viskosen Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Nicht formstabile Flaschen neigen da­ zu, bei dem Verpackungsvorgang und danach sich unter Formveränderung zusammenzuziehen oder auszudehnen. Verantwortlich für diese Formver­ änderung ist neben dem Kunststoffmaterial selber das Totraumvolumen, welches sich von Fülltemperatur auf Umgebungstemperatur zusammenzieht sowie ggf. gelöste Gasblasen in der Flüssigkeit, die nach oben stei­ gen. Veränderungen der Form der Kunststofflasche beeinflussen den Absatz dieser Produkte. Insbesondere viskose, heiß verpackte Flüssig­ keitsprodukte können aus den genannten Gründen bisher nur einge­ schränkt in Kunststofflaschen verpackt und dem Kunden zum Verkauf an­ geboten werden.

Es ist bekannt, daß bei Verkapselung der Kunststofflaschen nach dem Abkühlvorgang der heiß verpackten Flüssigkeitsprodukte das Problem be­ hoben ist. Bei der Verpackung von Lebensmitteln, Fetten und Ölen ist eine Reaktion mit Luftsauerstoff zu vermeiden und der Abkühlvorgang bei unverschlossener Flasche und eine anschließende Verkapselung schließt sich praktisch aus. Typische Flüssigprodukte können stark wasserhaltige flüssige Lebensmittel, Arzneisäfte und Emulsionen wie Fette, Mayonnaise, Babynahrung und Ketchup sein. Bei der Heißverpackung von stark wasserhaltigen Flüssigprodukten enthält der Totraum der Flasche den zur Temperatur entsprechenden Wasser-Partialdruck. Beim Abkühlvorgang tragen diese kondensierbaren Gasbestandteile er­ heblich zur Volumenkontraktion bei:

Aufgrund des Abfüllvorganges treten geringfügige Schwankungen in der Füllmenge (+/- 5 p. m.) und der Temperatur (+/- 2°C) auf. Zusätzlich kann sich je nach Konsistenz des Flüssigkeitsproduktes eine konkrete Schaummenge bei dem Füllvorgang auf der Flüssigkeit absetzen. Bei Rührvorgängen zur Herstellung des Flüssigproduktes ist das die Flüssigkeit bedeckende Gas, typisch Luft, mit in die Flüssigkeit eingerührt worden. Je nach Viskosität des Flüssigproduktes steigen nun diese Gasblasen, die anteilig mit Gas und Flüssigkeit entsprechend dem Dampfdruck gefüllt sind, nach oben. Aus den genannten Gründen schwankt das Totraumvolumen und nach der Verkapselung der Kunststoffflasche damit deren Form.

Versuche zur Einbringung eines Flüssigkeitstropfens bestehend aus flüssigem Gas, welches verdampft, schlugen fehl, da die Verdampfungs­ zeit abhängig ist von der Oberflächenbeschaffenheit des Flüssigpro­ duktes, insbesondere von deren Schaumanteil. Aufgabe des Flüssigtro­ pfens sollte sein, in einer vorgegebenen Zeit bis zur Verkapselung der Flasche das Totraumvolumen frei von kondensierbaren Dämpfen zu spülen und durch tiefkaltes Gas zu verdrängen. Der Tropfen war in seiner Größe entsprechend groß gewählt.

Das vorgegebene Verfahren zur Formerhaltung von Kunststofflaschen zur Verpackung von heiß abgefüllten, viskosen Flüssigkeiten soll errei­ chen, daß Volumenkontraktionen durch kondensierbare Gase und Abkühlen des Totraumvolumens unter Formerhaltung der Flasche ausgeglichen wer­ den. Schwankungen in der Füllmenge und der Temperatur der Flüssigkeit sollen einen zu vernachlässigenden Einfluß auf die Formveränderung der Kunststofflasche ausüben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Totraumvolumen frei von kondensierbaren Gasbestandteilen zu spülen und es so gegen tiefkaltes Gas auszutauschen, daß nach Verkapselung die Volumenzunahme bedingt durch die Erwärmung des Totraumvolumens genau der Volumenkontraktion durch Abkühlen des Flüssigproduktes entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Gas, z. B. Luft oder Stickstoff, vor der Verkapselung der Kunststofflasche in das Totraumvolumen der noch nicht verkapselten Flasche eingeblasen wird und die dort zur Kondensation neigenden Gasbestandteile ver­ drängt. In einem zweiten Schritt wird ein vom Volumen her genau be­ messener Flüssiggastropfen, z. B. ein Tropfen flüssiger Stickstoff, in die Flasche eingetropft, der von der Größe so bemessen ist, daß er bevor es zur Verkapselung kommt, definiert verdampft ist. Dieser Tro­ pfen ist im Vergleich zu dem oben beschriebenen Versuch klein ge­ wählt.

In der Fig. 1 ist die Vorrichtung gemäß dem erfinderischen Verfahren wiedergegeben. Das zu schließende Gefäß (6) durchläuft auf der Förder­ straße eine Lichtschranke (2), die den Impuls an ein Steuergerät (1) weiterleitet. Das Totraumvolumen des Gefäßes (6) wird im Bereich der Düse (3) mit steriler Luft oder Stickstoff gespült. Zeitlich versetzt tropft ein Tropfen tiefkalten Gases (5) aus dem Tropfendosierer (4) mit definierter Größe in das Gefäß.

Beispiel 1

An eine Förderstraße zur Abfüllung von Flüssigprodukten, welche heiß und viskos sind, zum Beispiel Ketchup, wurde eine Vorrichtung instal­ liert, mit deren Hilfe ein Flüssiggastropfen tiefkalten Stickstoffs in die sich im Transportvorgang befindende Kunststofflasche einge­ tropft wurde. Die Tropfengröße wurde durch Variation der Öffnungszeit eines Ventils bestimmt. Sie betrug 80 ms entsprechend einem Verbrauch von flüssigem tiefkalten Stickstoff von 4,3 g pro Liter-Flasche Ket­ chup. Die Formstabilität der Flasche lag unter 80%.

Beispiel 2

Eine Förderstraße zur Befüllung und Verkapselung in nicht formstabi­ len Kunststofflaschen von Ketchup wurde durch eine Vorrichtung zur Bedüsung mit steriler Preßluft und zum Eindosieren eines Flüssiggas­ tropfens tiefkalten Stickstoffs ergänzt. Die Transportgeschwindigkeit lag bei 2000 Flaschen pro Stunde. Über eine Düse wurde sterile Luft mit einer Spülmenge von 500 l/Std. auf die sich im Transportvorgang befindenden gefüllten Kunststofflaschen mit einem Totraumvolumen von 90 ml bei einem Flaschenvolumen von 1 l ständig eingedüst. Vor der Verkapselung der Flasche wurde mit Hilfe einer Vorrichtung zur Erzeu­ gung eines Flüssiggastropfens tiefkalten Stickstoffs ein definiertes Volumen in die Flasche eingetropft. Der spezifische Verbrauch flüssi­ gen Stickstoffs lag bei 1,3 g pro Liter-Flasche Ketchup entsprechend einer Öffnungszeit des Ventils von 25 ms. Über 93% der Flaschen zeig­ ten die gleiche Form nach dem Abkühlvorgang wie vor der Befüllung.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß kostengünstig das Totraumvolumen der Flasche mit dem 2-10-fachen Volumen an steriler Luft unter Verdrängung der kondensierbaren Gasbe­ standteile ausgespült wird, ohne daß heiß abgefüllte Nahrungsmittel durch Einwirkung von Luftsauerstoff im Hinblick auf Geschmack und Aroma sich verändern. Die Formerhaltung einer Kunststofflasche bei der Heißabfüllung von viskosen Flüssigkeiten wird anschließend da­ durch erreicht, daß ein in seiner Größe vorbestimmter Tropfen tief­ kalten Gases, z. B. flüssiger Stickstoff, definiert verdampft und das Totraumvolumen bis zur Verkapselung durch ein inertes Gas verdrängt und nach der Verkapselung die Volumenzunahme durch den Temperaturan­ stieg des Gases genau der Volumenkontraktion der Flüssigkeit ent­ spricht.

Claims (3)

1. Verfahren zur Formerhaltung von Kunststofflaschen zur Verpackung von heiß abgefüllten viskosen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt das Totraumvolumen der Flasche durch sterile Luft ausgespült wird und in einem sich daran anschließenden zweiten Schritt ein Tropfen tiefkalten Gases vor dem Verkapselungsvorgang in die Flasche eingetropft wird, der in seiner Größe so bemessen ist, daß die Volumenzunahme bedingt durch den Temperaturanstieg genau der Volumenkontraktion der Flüssigkeit unter Formerhaltung der Kunststofflasche entspricht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die Spülmenge an steriler Luft dem 2-10-fachen Totvolumen der befüllten Flüssigflasche entspricht, typisch bei einem 5-fachen Totvolumen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem das verdampfende tiefkalte Gas Stickstoff ist.