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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verpackung von Kohlendioxidschnee in Kunststoffbehältern.
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Es
ist bekannt, dass die eingefrorenen oder tiefgekühlten Produkte, insbesondere
Nahrungsmittel, die bei niedriger Temperatur (von ungefähr –20 °C oder weniger)
ohne Unterbrechung ihrer Kühlkette von
ihrem Einfrieren oder Tiefkühlen
bis zu ihrer Verwendung aufbewahrt werden müssen, Lagerräume, Transportmittel
und Speicher erfordern, die mit Kühlanlagen ausgestattet sind,
die derzeit im Allgemeinen elektrisch sind. Jedoch in vielen Fällen, beispielsweise
für einen
nicht motorisierten Transport, ist es unmöglich, die Produkte zu transportieren, ohne
sie aus der Kühlanlage,
wo sie gelagert sind, zu entnehmen, und die Gefahren eines Temperaturanstiegs
sind groß,
wenn die klimatischen Bedingungen ungünstig sind. Um einen solchen
Temperaturanstieg bei ihrem Transport zu vermeiden, ist es üblich, die eingefrorenen
oder tiefgekühlten
Produkte in einer Umgebung von Kohlendioxideis anzuordnen, wobei das
Eis dem Käufer
der Produkte durch den Produktverkäufer im Allgemeinen gratis
zur Verfügung
gestellt wird. Eine gewisse Unkenntnis der Kühltechniken von Seiten der
Verkäufer
und der Kunden veranlasst sie meistens dazu, aus Vorsicht die Menge
des erforderlichen Eises absichtlich zu überschätzen, woraus sich unnötige hohe
Kosten für
den Verkäufer
ergeben. Nun wurde vorgeschlagen, das Kohlendioxideis durch Kohlendioxidschnee
zu ersetzen, der ein relativ kostengünstiges Produkt ist, das eine
bessere Kühlkraft
besitzt, wobei seine Temperatur von ungefähr –80 °C eine längere Aufbewahrungszeit der
Produkte durch Kühlen
sicher stellt. So wurde in der Patentanmeldung FR-A1-2 604 243 beschrieben,
den Kohlendioxidschnee in Säcke,
Kartons oder Behälter zu
füllen,
die mit den aufzubewahrenden Produkten anzuordnen sind. In dieser Patentanmeldung
wurde ein Gerät
zum Einsacken von Kohlendoxidschnee beschrieben, umfassend:
- – Mittel
zur kontinuierlichen Verteilung eines porösen weichen Bandes,
- – Mittel
zur Röhrenausformung
des Bandes als Rohr, das durch eine Vorformungshülse geschickt wird,
- – ein
Einspritzrohr für
flüssiges
Kohlendioxidanhydrid, das in der Röhre stromaufwärts zu der
Vorformungshülse
angeordnet ist,
- – eine
Antriebs- und Formungsstraße,
die stromabwärts
zu der Vorformungshülse
angeordnet ist und auf die mit Kohlendioxidschnee gefüllte Röhre einwirkt,
- – eine
Station zum Schneiden der Röhre
und des zu einer Masse geformten Kohlendioxidschnees.
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Wenn
dieser Typ Verpackungsgerät
mit Kunststofffilm verwendet wird, ergibt sich ein Problem des Schließens der
Kunststoffröhre.
Es wurde nämlich
beobachtet, dass, wenn der Kohlendioxidschnee, der in Pulverform
am Ausgang des Kohlendioxidschneegenerators vorhanden ist, in die
Kunststoffröhre
eingeführt
wird, Schneepartikel dazu neigen, zum Generator zurückgeschickt
zu werden. Zahlreiche Schneepartikel verbleiben somit in dem Raum,
der sich zwischen den beiden Rändern
des Films befindet, die warm miteinander verschweißt werden
sollen. Das Vorhandensein dieses Feststoffes bei –80 °C im Bereich
der Klemmbacken zum Warmverschweißen verhindert einen wirksamen
Verschluss des Behälters.
Dieses Phänomen
ist umso ausgeprägter,
wenn das Gerät
nicht während
eines gewissen Zeitraums, von beispielsweise ungefähr einer
halben Stunde oder beim Start, gelaufen ist.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist, ein Gerät zur Verpackung von Kohlendioxidschnee
in Kunststoffbehälter
vorzuschlagen, das das vorhergehende Problem nicht aufweist.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verpackung
von Kohlendioxidschnee in einen Kunststofffilmbehälter, bei
dem die folgenden Schritte zum Einsatz kommen:
- a-
Einspritzen eines Fluids, das eine geringere Temperatur als die
Tautemperatur der in Kontakt befindlichen Luft und die Temperatur
innerhalb des Kunstsstofffilmbehälters
aufweist, dann
- b- Einleiten des Kohlendioxidschnees in den Kunststoffbehälter, dann
- c- Schließen
des Kunststofffilmbehälters.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Verpackung von Kohlendioxidschnee
in einen Kunststofffilm, umfassend
- – Mittel
zur Verteilung, Formung und Verschiebung des Kunststofffilms,
- – eine
Quelle von flüssigem
Kohlendioxid,
- – ein
Mittel zum Einspritzen eines Fluids, das eine geringere Temperatur
als die Tautemperatur der in Kontakt befindlichen Luft und die Temperatur
innerhalb des geformten Kunststofffilms aufweist, das mit einer
Quelle dieses Fluids verbunden ist,
- – einen
Generator von Kohlendioxidschnee, der mit der Quelle von flüssigem Kohlendioxid
verbunden und derart angeordnet ist, dass er den geformten Kunststofffilm
befüllt,
- – Mittel
zum Versiegeln des geformten Kunststofffilms.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Studie der nachfolgenden
Beschreibung hervor. Ausführungsformen
und -arten der Erfindung sind als nicht einschränkende Beispiele angeführt, die
durch die beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, wobei:
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1 eine
schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,
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2 eine
schematische Ansicht einer Verpackungsvorrichtung ist,
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3 ein
Detail der Vorrichtung aus 1 ist.
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Die
Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Verpackung von Kohlendioxidschnee
in einem Kunststofffilmbehälter,
bei dem die folgenden Schritte zum Einsatz kommen:
- a- Einspritzen eines Fluids, das eine geringere Temperatur als
die Tautemperatur der in Kontakt befindlichen Luft und die Temperatur
innerhalb des Kunststofffilmbehälters
aufweist, dann
- b- Einleiten des Kohlendioxidschnees in den Kunststoffbehälter, dann
- c- Schließen
des Kunststofffilmbehälters.
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Eines
der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht darin, dass vor
dem Einleiten des Kohlendioxidschnees in den Kunststofffilmbehälter ein Fluid,
das eine geringere Temperatur als die Tautemperatur der in Kontakt
befindlichen Luft aufweist, in das Innere des Kunststofffilmbehälters eingeleitet wird.
Der Behälter
kann dann mit Kohlendioxidschnee befüllt und dann insbesondere durch
Heißsiegeln
problemlos verschlossen werden.
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Nach
der bevorzugten Einsatzart der Erfindung ist das Fluid, das eine
geringere Temperatur als die Tautemperatur der Luft aufweist, flüssiges Kohlendioxid.
So reicht es in Schritt a aus, eine kleine Menge flüssigen Kohlendoxids
einzuleiten, um die Innenwand des Kunststofffilmbehälters auf
eine Temperatur abzukühlen,
die geringer als die Tautemperatur der Luft ist. Im Allgemeinen
reichen einige Gramm flüssigen Kohlendioxids
bei –80 °C oder ein
Spritzer dieses letztgenannten, der von einer Kapillare kommt, aus.
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Der
Kunststofffilm wird im Allgemeinen unter den Materialien ausgewählt, die
die Beseitigung des gasförmigen
Kohlendioxids, das aus der Sublimierung des Kohlendioxidschnees
stammt, ermöglichen. Diese
Eigenschaft kann durch Porosität
des Kunststofffilms erzielt werden, der mikroporös sein kann oder Mikroperforationen
aufweisen kann. So kann der Kunststofffilm derart gewählt werden,
dass die Perforationen das Austreten der großen Masse an Expansionsgasen
und auch das Zurückhalten
und Einschließen
der feinen Kristalle, aus denen sich der Kohlendioxidschnee zusammensetzt,
ermöglichen. Die
Mikroperforationen können
bei der Herstellung des Kunststofffilms oder während des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwirklicht werden, beispielsweise in einem vorherigen Schritt
der Vorbereitung des Kunststofffilms, wie beispielsweise der Führung des Films über Perforationskeile.
Vorzugsweise ist der Kunststofffilm heißsiegelbar. Es ist auch vorzuziehen, dass
er einerseits ausreichend fest ist, um dem Druck des Kohlendioxidschnees
bei seiner Befüllung
und Beförderung
standzuhalten, und andererseits ausreichend Wärme isolierend ist, um jede
Gefahr einer Verbrennung durch die Kälte bei seiner Beförderung zu
vermeiden; diese beiden Eigenschaften können durch die Wahl einer ausreichend
großen
Dicke des Materials erzielt werden. Ferner muss das gewählte Material,
wenn der Behälter
für einen
Verwendung im Lebensmittelbereich bestimmt ist, natürlich an
diese Verwendung angepasst sein. Schließlich ist es allgemein vorzuziehen,
dass der Kunststofffilm aus Gründen
des Schutzes der Umwelt biologisch abbaubar ist. Nach der bevorzugten
Ausführungsart
der Erfindung ist der Kunststofffilm mikroperforiertes Polypropylen
mit einer Dicke von 30 μm.
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Nach
einer Variante der Erfindung kann das Verfahren einen vorherigen
Schritt der Formung des Behälters
umfassen, beispielsweise durch Formung einer Röhre aus einem Kunststofffilmband
durch Heißsiegeln.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsart
der Erfindung werden die Schritte a, b und c in zeitlicher Abfolge
eingesetzt. Die Dauern der Schritte a und c sind im Allgemeinen
feststehend und konstant, während
die Dauer des Schrittes b je nach der Kohlendioxidschneemenge, die
erzeugt und in den Kunststofffilm verpackt werden soll, variabel
sein kann.
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Nach
einer Variante der Erfindung wird das gasförmige Kohlendioxid, das aus
der Verdampfung des flüssigen
Kohlendioxids stammt, das während des
Schrittes a in den Behälter
eingespritzt wurde, entlang des Kohlendioxidschneegenerators entfernt. Die
ermöglicht
es, den Kohlendioxidschneegenerator zu kühlen und das Umwandlungsverhältnis des
flüssigen
Kohlendioxids in Schnee zu verbessern. Es kann die optimale Umwandlungsleistung
des flüssigen
Kohlendioxids in Kohlendioxidschnee erzielt werden, die 47 % beträgt. Das
gasförmige
Kohlendioxid, das entlang des Kohlendioxidschneegenerators beseitigt
wird, wird im Allgemeinen aus den Verpackungsräumen des Kohlendioxidschnees
aus Sicherheitsgründen
entfernt.
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Im
Allgemeinen stammen das flüssige
Kohlendioxid, das während
des Schrittes a in das Innere eingespritzt wird und sich mit dem
Kunststofffilmbehälter
in Kontakt befindet, und der Kohlendioxidschnee von derselben Quelle
von flüssigem
Kohlendioxid. Die Kohlendioxidquelle kann eine Flasche mit Kohlendioxid
unter Druck im flüssigen
Zustand sein, aber vorzugsweise handelt es sich eher um eine gekühlte Quelle
von flüssigem
Kohlendioxid mit geringem Druck, da dieser Typ von Quelle zu einer
besseren Leistung hinsichtlich der Kohlendioxidschneeerzeugung führt. In
diesem zweiten Fall können die
Lagerungsbedingungen der Quelle von flüssigem Kohlendioxid beispielsweise
eine Temperatur von –20 °C und ein
Druck von ungefähr
20 bar oder weniger sein.
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Wenn
das flüssige
Kohlendioxid unter Druck freigesetzt und in den Kohlendioxidschneegenerator übertragen
wird, expandiert es bei Luftdruck, was zur Bildung eines pulverförmigen Feststoffes,
der unter der Bezeichnung Kohlendioxidschnee bekannt ist, mit einer
Temperatur weit unter 0 °C,
von ungefähr –80 °C, und von
Kohlendioxid im gasförmigen
Zustand führt.
Genauer zeigt die Betrachtung des Mollier-Diagramms, dass sich eine
gegebene Menge von flüssigem
Kohlendioxid unter einem Druck von 20 bar nun im Verhältnis von
53 % in Gas und von 47 % in einen Feststoff umwandelt.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Verpackung von Kohlendioxidschnee
in einen Kunststofffilm, umfassend:
- – Mittel
zur Verteilung, Verschiebung und Formung des Kunststofffilms,
- – eine
Quelle von flüssigem
Kohlendioxid,
- – ein
Mittel zum Einspritzen eines Fluids, das eine geringere Temperatur
als die Tautemperatur der in Kontakt befindlichen Luft und die Temperatur
innerhalb des geformten Kunststofffilms aufweist, das mit einer
Quelle dieses Fluids verbunden ist,
- – einen
Generator von Kohlendioxidschnee, der mit der Quelle von flüssigem Kohlendioxid
verbunden und derart angeordnet ist, dass er den geformten Kunststofffilm
befüllt,
- – Mittel
zum Versiegeln des geformten Kunststofffilms.
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Die
Mittel zur Verteilung, Formung und Verschiebung des Kunststofffilms
sind jene, die üblicherweise
in den bekannten Verpackungsvorrichtungen eingesetzt werden. Im
Allgemeinen bestehen diese Mittel darin, kontinuier lich ein Kunststofffilmband
zu verteilen, es zu einer Röhre
durch Wickeln auf eine Vorformungshülse zu formen, die beiden Ränder der Röhre, die
zusammenstoßen,
zu versiegeln, die erhaltene Röhre
stromaufwärts
zur Vorformungshülse gleiten
zu lassen. Die Mittel zum Versiegeln des Kunststofffilms, wenn dieser
letztgenannte geformt ist, ermöglichen
es, diesen durch Heißsiegeln
zu verschließen,
dann die Röhre
im Bereich des geschweißten
Films abzuschneiden, um ein Säckchen zu
erhalten. In diesem Fall ist der Generator des Kohlendioxidschnees
im Inneren der Vorformungshülse angeordnet,
so dass der erzeugte Schnee in das gebildete Säckchen geleitet wird. Vorzugsweise
werden die Mittel zum Verteilen und Formen des Kunststofffilms derart
angeordnet, dass sie ein vertikales Säckchen bilden, dessen Öffnung sich
auf der oberen Seite befindet, und der Kohlendioxidschneegenerator
ist vertikal derart ausgerichtet, dass der gebildete Kohlendioxidschnee
durch die Schwerkraft in das geformte Kunststoffsäckchen fällt, und
dass, wenn dieses versiegelt und abgeschnitten ist, das den Kohlendioxidschnee
enthaltende Säckchen
auch durch die Schwerkraft hinunter fällt.
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Vorzugsweise
ist das Mittel zum Einspritzen des Fluids, das eine geringere Temperatur
als die Tautemperatur der Luft aufweist, eine Kapillare, die zu
der Innenseite des geformten Kunststofffilms gerichtet ist. Nach
einer vorteilhaften Variante ist dieses Mittel mit der Quelle von
flüssigem
Kohlendioxid verbunden. Ein Ventil, im Allgemeinen ein Magnetventil, ist
zwischen der Kapillare und der Quelle von flüssigem Kohlendioxid derart
angeordnet, dass es die Lieferung von flüssigem Kohlendioxid auslöst oder stoppt.
Ein Ventil, im Allgemeinen ein Magnetventil, ist im Allgemeinen
zwischen dem Kohlendioxidschneegenerator und der Quelle von flüssigem Kohlendioxid
angeordnet, um die Lieferung von Kohlendioxidschnee auszulösen oder
zu stoppen. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betrieb gesetzt wird, ist
das Magnetventil der Kapillare offen, dann geschlossen, bevor das
Magnetventil des Kohlendioxidschneegenerators geöffnet wird. Die Ventile können durch
einen Zeitschalter gesteuert werden, der ihre Öffnungszeit und somit die zu
verpackende Menge an Kohlendioxidschnee bestimmt. Der Zeitschalter
kann durch einen Münzapparat
ausgelöst
werden. Nach einer Ausführungsart
der vorhergehenden Variante der Vorrichtung umfasst diese mindestens
ein Mittel zur Beseitigung des gasförmigen Kohlendioxids. Wenn
die Vorrichtung einen Kohlendioxidschneegenerator umfasst, der im
Inneren einer Vorformungshülse
des Kunststofffilms angeordnet ist, kann das Mittel zur Beseitigung
des Gases von dem Raum gebildet sein, der zwischen der Außenwand des
Generators und der Innenwand der Hülse vorhanden ist.
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Die 1, 2 und 3 stellen
die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung dar. Der Kohlendioxidschneegenerator
(1) ist mit einem gekühlten
Behälter
mit flüssigem
Kohlendioxid (2) über
eine Wärme
isolierte Rohrleitung (21) und einen Wärme isolierten Schlauch (22)
verbunden. Ein Filter (25) und Absperrventile (23, 24)
können
zwischen der Kohlendioxidquelle (2) und dem Generator (1) angeordnet
sein, wobei eines von ihnen insbesondere zwischen der Rohrleitung
und dem Schlauch angeordnet sein kann. Auf der Wärme isolierten Rohrleitung
kann auch eine Öffnung
(26) vorgesehen sein, die mit einem Absperrventil (27)
verbunden ist und in einen Entgasungstopf (28) führt, wobei
der untere Teil des Entgasungstopfes an die Wärme isolierte Rohrleitung (21)
angeschlossen ist. Ein Ventil (29) kann auch zwischen dem
Schlauch (22) und der Rohrleitung (21) vorhanden
sein.
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Der
Schlauch (22) mündet
in eine Rohrleitung (30), die sich in drei Abschnitte teilt:
- – einen
zum Generator (1),
- – einen
zur Kapillare zum Einspritzen von flüssigem Kohlendioxid (8)
- – einen
zu einer Reinigung. Die Reinigung kann mit der Kohlendioxidquelle
(2) verbunden sein (Verbindung in der Figur nicht dargestellt).
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Diese
drei Abschnitte der Rohrleitung stromabwärts zum Schlauch (22)
sind jeweils mit Ventilen versehen:
- – einem
Magnetventil (3) für
den mit dem Generator (1) verbundenen Abschnitt,
- – einem
Magnetventil (9) für
den mit der Kapillare (8) verbundenen Abschnitt,
- – einem
Reinigungsventil (31) für
den letzten Abschnitt.
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Der
Kohlendioxidschneegenerator (1) ist im Inneren der der
Vorformungshülse
(4) einer vertikalen Verpackungsvorrichtung angeordnet.
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Wenn
das Verfahren eingesetzt wird, wird der Kunststofffilm (5)
um sich selbst aufgewickelt, um eine Röhre zu bilden, die von der
Vorformungshülse (4) übernommen
wird. Das Aufwickeln des Films erfolgt derart, dass die beiden vertikalen
Ränder
des Films einander angenähert
werden: diese Ränder werden übereinander
gelegt, dann durch Heißsiegeln durch
vertikale Versiegelungsmittel (7) auf ihrer gesamten Länge verklebt.
Die geformte Röhre
wird durch Führungsrollen
(6) nach unten verschoben, um ein Kunststoffsäckchen (14)
für die
Einleitung von Kohlendioxidschnee zu bilden. In 2 zeigen
die Pfeile die Verschiebebewegungen der Mittel zum Formen, Verschieben
und Versiegeln an. Wenn das Säckchen
gebildet ist, öffnet
sich das Magnetventil (9), das stromaufwärts zu der
Kapillare zum Einspritzen von flüssigem
Kohlendioxid (8) angeordnet ist. Das flüssige Kohlendioxid (10)
tritt aus dem Ende der Kapillare (8) aus, die derart ausgerichtet
ist, dass sie das flüssige
Kohlendioxid mit dem geformten Kunst stoffsäckchen in Kontakt bringt und
in dessen Inneres einleitet. Dann wird das Magnetventil (9)
geschlossen und das Magnetventil (3) geöffnet: der Generator (1)
erzeugt nun Kohlendioxidschnee (11), der durch die Schwerkraft
in das Kunststoffsäckchen
(14) fällt. Das
Magnetventil (3) wird geschlossen. Das Kohlendioxid wird
durch den Raum (12) beseitigt, der zwischen der Vorformungshülse (4)
des Kunststofffilms und dem Kohlendioxidschneegenerator (1)
gebildet ist. Schließlich
verschließen
die Versiegelungswerkzeuge (13) der Verpackungsvorrichtung
den Kunststoff durch Heißsiegeln
und schneiden den verschweißten
Kunststoff ab, um ein geschlossenes Säckchen zu bilden.
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Durch
Einsatz der Vorrichtung, wie vorher beschrieben, beträgt die Zeit
zwischen der Öffnung des
Magnetventils der Kapillare und dem Erhalt des Säckchens mit Kohlendioxidschnee
nur einige Sekunden, beispielsweise 12 Sekunden, bei Einleiten einer
Menge von Kohlendioxidschnee von 250 g, die folgendermaßen aufgeteilt
sind:
- – 2
Sekunden für
das Öffnen
des Magnetventils der Kapillare,
- – 7
Sekunden für
das Einleiten des Kohlendioxidschnees,
- – 3
Sekunden für
die Herstellung des Säckchens.
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Es
ergibt sich keinerlei Problem beim Schließen des Kunststoffsäckchens
durch Heißsiegeln, auch
wenn die Vorrichtung nicht kontinuierlich eingesetzt wird.