DE69636059T2

DE69636059T2 - Verfahren zum Verpacken von sterilisierbaren Lebensmitteln in dünnwandigen Behältern

Info

Publication number: DE69636059T2
Application number: DE69636059T
Authority: DE
Inventors: George B. Glen Gardner Diamond; Ray G. Washington Slocum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-10-16
Also published as: EA000194B1; BR9611115A; EP0906222A1; DE69629397D1; PT906222E; AP1003A; CA2234696A1; EP0906222A4; DE69636059D1; CA2234696C; PL185853B1; AU718405B2; AP9801220A0; HK1016138A1; CN1077067C; JP2001518039A; TR199800681T2; US5804237A; MX206098B; KR19990064252A

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der provisorischen US-Anmeldung Nr. 60/005,292, eingereicht am 16. Oktober 1995 mit dem Titel „A COVER FOR AUTOCLAVABLE FOOD CONTAINERS".
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Verpacken von sterilisierbaren, essbaren Materialien und insbesondere das Verpacken von mit Wärmebehandlung, z. B. im Autoklaven, bearbeitbaren essbaren Materialien, wie z. B. Nahrungsmitteln, unter Verwendung dünnwandiger Behälter. Die hier verwendeten Begriffe „sterilisiertes" oder „sterilisierbares" Material bezeichnen ein Material, das einem Sterilisationsverfahren unterzogen wurde oder wird, wie z. B. der Hitzebehandlung, der aseptischen Verarbeitung, der Ohmschen oder Strahlungsbehandlung usw.
Nahrungsmittelbehälter wie Dosen werden verwendet sowohl für Nahrungsmittel, die eine Sterilisation erfordern (üblicherweise in Autoklaven), wie z. B. Nahrungsmittel mit geringem Säure- und/oder Zuckergehalt, und für Nahrungsmittel, die kein Bakterienwachstum fördern, wie z. B. Nahrungsmittel mit hohem Säure- und mit hohem Zuckergehalt, die deshalb keine Sterilisation erfordern. Nahrungsmittel mit hohem Säure- und/oder hohem Zuckergehalt müssen nur über einen Zeitraum auf ungefähr 82,2°C erhitzt zu werden, um die Hefen und Pilze abzutöten, und sie können anschließend in Dosen abgepackt werden.
Nahrungsmittel, die die das Bakterienwachstum fördern, wie z. B. Nahrungsmittel ohne hohen Säuregehalt und/oder Zuckergehalt erfordern, nachdem sie in einem Behälter versiegelt wurden oder während der Verarbeitung, eine Sterilisation, wie z. B. die aseptische Abfüllung. Die Bedingungen und der Grad der Sterilisation werden von verschiedenen amtlichen Bestimmungen geregelt.
Wenn eine Nahrungsmitteldose (normalerweise aus Stahl oder Aluminium) abgefüllt wird, ist es wünschenswert, die Luft oberhalb der Flüssigkeit zu entfernen, um den Geschmack zu erhalten und die Korrosion der Dose zu verringern und die Bildung eines angemessenen Vakuums in der Dose nach dem Abkühlen zu ermöglichen.
Verschlüsse für Flaschen, Töpfe und andere Behälter zur Aufnahme essbarer Materialien sind aus US-A-4 887 730 bekannt.
Sie sollen einem Benutzer ein Versagen der Versiegelung des Behälters und einen Verlust von Frische oder eine mögliche Verfälschung anzeigen. Der Verschluss umfasst einen oberen und einen Mantelbereich sowie einen dazwischenliegenden Balg. Zwei gegenüberliegende konische Abschnitte des Balgs sind erweitert, falls der Inhalt des Behälters verdorben ist oder falls die Versiegelung des Verschlusses versagt.
Mit Bezug auf 1(a) bis 1(d) ist das konventionelle Verfahren zum Abpacken und Sterilisieren von Nahrungsmittelprodukten in Dosen wie folgt:
Das Nahrungsmittel 10 wird gemäß der Rezeptur verarbeitet; es kann gekocht oder nicht gekocht werden. Es wird anschließend in eine Dose 11 abgefüllt. Ein Raum 12 von ungefähr 3,18 nm–9,53 nm von der oberen Kante der Dose 11 bleibt leer. Die Dose 11 kommt dann zu einer Verschlussvorrichtung. Falls das Nahrungsmittel kalt ist (Raumtemperatur), wird kurz bevor das Ende 13 an der Dose 11 verschlossen wird, Dampf hinzugefügt; falls das Nahrungsmittel heiß ist, kann vor dem Verschließen Dampf hinzugefügt werden oder nicht. Der hinzugefügte Dampf oder Heißwasserdampf oder eine Kombination aus beiden verdrängt einen großen Teil der Luft, und die verschlossene Dose 11 kann dann in einen Sterilisator (Autoklaven) kommen, wo sie unter Druck stehendem Dampf oder anderen Formen einer Erhitzung ausgesetzt wird. Falls andere Erhitzungsformen verwendet werden, wird normalerweise externer Luftdruck beaufschlagt, sodass es während der Erhitzung oder während des Abkühlens nicht zu einer Aufbauchung des Endes kommt. In Abhängigkeit von den amtlichen Anforderungen wird die Temperatur auf etwa 121°C erhöht und über den erforderlichen Zeitraum dort gehalten. Für die aseptische Abfüllung werden höhere Temperaturen und kürzere Zeiträume verwendet.
Der Druck in der Dose erhöht den Gleichgewichtsdruck von Wasser bei der vorgegebenen Temperatur von beispielsweise ungefähr 1,03 bar bei 121°C. Wie in 1(b) ersichtlich ist, gleicht der externe Druck durch den Heizdampf oder den Luftdruck den internen Druck aus, sodass das Ende sich im Wesentlichen nicht wölbt. Externer Druck ist bei der aseptischen Abfüllung oder Strahlungsverpackung nicht erforderlich. Die Dose kommt anschließend in einen Kühltunnel oder verbleibt im Autoklaven, wo sie mit Wasser oder Luft gekühlt wird, und ein externer Luftdruck wird beibehalten, bis die Dose im Wesentlichen Raumtemperatur erreicht hat. Der externe Luftdruck ist erforderlich, da das Innere der Dose noch sehr heiß ist und das Ende aufbauchen würde (wegen des Gleichgewichtsdrucks des heißen Wassers/Dampfs). Die abgekühlte Dose wird anschließend zur Inspektion, Etikettierung, Verpackung und Lagerung gebracht.
Die Dose ist jetzt wegen der Kondensation des Dampfs bzw. Wasserdampfs oberhalb der Fläche des Inhalts in einem Vakuumzustand. Das Vakuum kann in Abhängigkeit von der Temperatur des Inhalts vor dem Verschluss und von anderen Variablen von weniger als 25,4 mm Hg bis etwa 254–508 mm Hg reichen. Ein höheres Vakuum gibt an, dass ein größerer Teil der Luft entfernt wurde, sodass Vakuumdrücke von 254–508 mm Hg wünschenswert sind. Bei Bedarf können höhere oder niedrigere Vakuumdrücke eingesetzt werden. Wie in 1(c) ersichtlich ist, bewirkt das Vakuum in vielen Fällen auch, dass das Ende konkav wird. Dies ist wünschenswert, da, wie in 1(d) ersichtlich ist, die bakterielle Tätigkeit Gase entwickelt, die Druck ausüben und das Ende 13 konvex machen. Ein konvexes Ende 13 zeigt eine verdorbene und somit gefährliche Dose an und wird (nach der erforderlichen Inkubationszeit) in der Anlage zurückgewiesen oder im Laden vom Verkäufer abgelehnt, dem seit zahlreichen Jahren die Zurückweisung aufgewölbter Dosen angeraten worden ist.
Da sich die Dose 11 in einem Vakuumzustand befindet, neigt sie zum Einbruch, sofern die Wände nicht dicker als 0,127 mm und gelegentlich bis zu 0,279 mm dick sind. Zur weiteren Verstärkung der Wand der Dose 11 wird sie normalerweise bei der Herstellung mit einem Wulst versehen. Die Enden 13 werden so dünn wie möglich gemacht, sodass die Verschlussstärke und die Einbeuleigenschaften beibehalten werden. Um die Stärke des Endes 13 zu verbessern, kann dieses einen oder mehrere Versteifungswülste 14 enthalten.
Für aseptisch abgefüllte Nahrungsmittel gilt generell das beschriebene Verfahren, wobei sie aber bei wesentlich höheren Temperaturen über kürzere Zeiträume bearbeitet und in vorsterilisierte Dosen und Enden abgefüllt werden. Da sie nach dem Verschließen nicht erhitzt werden, ist kein externer Druck erforderlich.
Es wäre wirtschaftlich und für die Umwelt sehr vorteilhaft, wenn dünnwandige Dosen mit einer Dicke von etwa 0,051–0,127 mm für autoklavierte und aseptisch abgefüllte Nahrungsmittel verwendet werden könnten. So werden sie derzeit für Nahrungsmittel mit hohem Säuregehalt und für Nahrungsmittel mit hohem Zuckeranteil verwendet, wie z. B. für Obst und für Säfte, wie beispielsweise Tomatensaft, Fruchtnektar usw. Diese Nahrungsmittel erfordern keine Sterilisation, sondern nur eine Pasteurisation, da sie kein Bakterienwachstum fördern, sondern nur das Wachstum von Pilzen und Hefe, die bei den Pasteurisationstemperaturen abgetötet werden.
Bei der Abpackung derartiger Behälter wird vor dem Verschließen ein Tropfen flüssiger Stickstoff oder flüssiges Kohlendioxid oder ein Stück festes Kohlendioxid in die Dose gegeben. Der Tropfen oder das Stück verdampfen und erzeugen nach dem Verschließen genügend Druck, um die Dose versteift zu halten. Bei Erfrischungsgetränken verfestigt das im Getränk enthaltene Kohlendioxid die Dose. Wie vorstehend beschrieben, erfordern Produkte mit hohem Säure- oder Zuckergehalt keine Behandlung im Autoklaven. Sie werden lediglich im erhitzten Zustand abgefüllt und/oder pasteurisiert. Obwohl die Deckel (oberen Enden) dieser Dosen wegen des internen Gasdrucks konvex sind, ist es allgemein verständlich, dass diese Art von Produkten im Gegensatz zu in Dosen abgefüllten Gemüsen, Suppen, Fleischprodukten, Fisch usw. konvexe obere Enden haben können.
Da die Dosen dünnwandig sind, sind sie nicht steif und müssen zur Versteifung unter Druck gesetzt werden. Sobald die Dosen geöffnet werden, verlieren sie ihre Steifheit, was nicht schädlich ist, da sie normalerweise sofort oder kurz nach dem Öffnen entsorgt werden. Dies unterscheidet diese Dosen von Aerosoldosen wie den im Patent Nr. 5,211,317 beschriebenen Dosen, die im Verlauf ihrer Verwendung ihre Steifheit behalten, bis der restliche Treibmitteldruck abgelassen wird.
Diese dünnwandigen Dosen, die für Nahrungsmittel verwendet werden und nicht autoklaviert sind, werden heiß oder kalt abgefüllt, und anschließend wird eine geringe Menge flüssiger Stickstoff (bzw. in einigen Fällen flüssiges oder festes Kohlendioxid) in die Dose gegeben. Bei der Kaltabfüllung werden sie nach dem Verschließen des Endes normalerweise pasteurisiert. Der Tropfen flüssiger Stickstoff vaporisiert unter Entfernung der Luft, und das Ende wird verschlossen, bevor der Tropfen vollständig vaporisiert ist, wobei in der Dose ein Druck von ungefähr 0,69–1,38 bar verbleibt. Höhere oder niedrigere Drücke können ebenfalls eingesetzt werden. Dieser Druck versteift die Dose, sodass sie versandt und in Verkaufsstellen und zu Hause bewegt werden kann. Dieser Druck ist unkritisch, solange er die Dose versteift. In Abhängigkeit von der Wandstärke, der Art der Produkte und anderen Faktoren kann der Druck unterschiedlich sein. Das obere Ende der Dose ist nicht konkav, es ist konvex. Dennoch ist es für das Verkaufspersonal und die Öffentlichkeit einsichtig, dass derartige Dosen nicht verdorben sind, und die Behörden erkennen an, dass Produkte in derartigen Dosen von bestimmten Sterilisationsanforderungen ausgenommen sind. Das untere Ende einer derartigen Dose ist normalerweise konkav, da derartige Dosen für unter wesentlich höherem Druck stehende Erfrischungsgetränke oder für Bier verwendet werden. Die intakten (bzw. verschlossenen) unteren Enden von Getränkedosen müssen Drücken von etwa 4,14 bar bis 8,28 bar widerstehen, die durch Erfrischungsgetränke und Bier erzeugt werden können. Bei der Erfindung verwendbare Dosen können dünnere Unterteile haben als Getränkedosen und sind daher noch wirtschaftlicher und umweltfreundlicher als die derzeit verwendeten Getränkedosen.
Wie vorstehend erwähnt, wäre es wirtschaftlich und für die Umwelt sehr vorteilhaft, wenn dünnwandige Behälter des Getränketyps für sterilisierte Produkte verwendet werden könnten. Dementsprechend ist es ein Gegenstand der Erfindung, unter Verwendung dünnwandiger Behälter eine Verpackung und ein Verpackungsverfahren für Produkte bereitzustellen, die eine Sterilisation erfordern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung werden dieses und weitere Ziele erreicht durch eine Verpackung zum Verpacken eines sterilisierten essbaren Materials, die einen dünnwandigen Behälter umfasst, der ein sterilisiertes essbares Material und ein unter Druck stehendes Inertgas enthält. Die Wände des Behälters werden durch den Druck des Inertgases steif gehalten, sind beim Fehlen dieses Drucks aber leicht verformbar. Der Behälter hat ein oberes Ende und ein unteres Ende, wobei mindestens ein Ende eine mit Bezug auf das Innere des Behälters konkave Wölbung hat und wobei das mindestens eine Ende Eigenschaften von Material, Dicke und Form hat, sodass das Ende nach der Sterilisation eine im Wesentlichen konkave Wölbung beibehält, aber konvex wird, wenn aufgrund bakterieller Tätigkeit im Behälter ein Gasdruck vorliegt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verpackungsverfahren wird eine vorgegebene Menge eines flüssigen oder festen Gases, wie z. B. flüssiger Stickstoff oder Kohlendioxid, vor dem Verschließen in den Behälter eingefüllt. Vorzugsweise ist die Gasmenge ausreichend, um das durch den Sterilisationsvorgang geschaffene Vakuum auszugleichen, mit einer zusätzlichen Menge, um zusätzlichen Druck zu erzeugen um die Verpackung nach der Sterilisation unter Druck und somit steif zu halten, doch ist sie geringer als die Gasmenge, die das Ende flach oder konvex machen würde.
Ein erfindungsgemäßes Ende zum Verschließen eines Behälters kann eine Oberseite, eine Unterseite und eine bei Betrachtung der Oberseite konkave Wölbung umfassen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
1(a)–1(d) zeigen ein konventionelles Verfahren zur Verpackung eines bearbeiteten Materials.
2(a)–2(d) zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verpackung von wärmebehandeltem Material.
3 zeigt ein einfach zu öffnendes Ende unter Umsetzung bestimmter Grundzüge der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Die Erfindung behandelt ein Verfahren zur Verwendung dünnwandiger Dosen für Nahrungsmittel, die autoklaviert oder auf sonstige Weise steril abgefüllt werden. Das Verfahren bietet über die im Folgenden beschriebenen wirtschaftlichen und umweltrelevanten Vorteile hinaus weitere Vorteile.
Mit Bezug auf 2(a)–2(d) und insbesondere auf 2(a) wird ein Ende 20 verwendet, das mit einer konkaver Fläche 21 hergestellt ist, und ein als Dose ausgeführter Behälter 22 (für Heiß- oder Kaltabfüllung) wird unter Verwendung bereits bekannter Standardtechnologie mit flüssigem Stickstoff (oder mit flüssigem oder festem Kohlendioxid) unter Druck gesetzt, wobei aber mehr flüssiger Stickstoff oder mehr flüssiges oder festes Kohlendioxid eingesetzt wird als bei pasteurisierten Produkten üblich, sodass die Dose nach der Behandlung im Autoklaven und nach dem Abkühlen unter Druck bleibt. Andere flüssige Inertgase können verwendet werden, sind aber üblicherweise kostspieliger.
Wenn das nach dem Verschließen normal entstandene Vakuum 381 mm Hg entsprechend einem Druck von minus 0,5 bar ist, wird ausreichend flüssiger Stickstoff verwendet, um 0,5 bar plus etwa 0,69–1,38 bar zusätzlich zu erzeugen, d. h. nur eine geringe zusätzliche Menge (im Dezigrammbereich) und zu sehr minimalen Kosten. Dieser Druck ist unkritisch, solange er die Dose bei Raumtemperatur versteift, und er ist nicht ausreichend, um das Ende konvex werden zu lassen. In Abhängigkeit von der Wandstärke, der Art der Produkte und anderen Faktoren kann der Druck unterschiedlich sein.
Da der Autoklav einen externen Druck hat, der den internen Druck im Wesentlichen überwindet, wird das Ende 20 mit einer konkaven Fläche 21 konzipiert, die im Wesentlichen wegen des internen vaporisierten Stickstoff- oder Kohlendioxiddrucks, d. h. etwa 0,69–1,38 bar, unter dem differenziellen Druck im Autoklaven und in der Kühlvorrichtung nicht invertiert, sondern die bei von Bakterien in der Dose erzeugten höheren Drücken invertiert.
2(b) und 2(c) zeigen die Dose 22 und das Ende 20 während des Autoklavierens bzw. während des Abkühlens. Wie ersichtlich ist, behält die Fläche 21 ihre konkave Wölbung bei. Bakteriell erzeugte Drücke sind sehr hoch und überwinden, wie in 2(d) ersichtlich ist, leicht den Wölbungswiderstand des Endes bei dem Druck von 0,69–1,38 bar, mit dem die Dose 22 beaufschlagt wird. Bei Bedarf kann die konkave Wölbung so ausgeführt werden, dass sie der Wölbung auch dann widersteht, wenn der Autoklav während des Abkühlens bzw. der Kühltunnel nicht unter Druck stehen. Daher kann ein vereinfachtes Autoklavier- oder Kühlsystem verwendet werden. Das Ende 20 kann auf vorteilhafte Weise Versteifungswülste 23 umfassen, obwohl die Erfindung ohne derartige Wülste zufriedenstellend arbeitet.
Die Dose 22 kann ein konventioneller dünnwandiger Behälter des Getränketyps der vorstehend beschriebenen Art sein. Wie bereits bekannt ist, hat ein derartiger Behälter eine mit dem Behälterkörper integral ausgebildete Unterseite, aber er kann einen separat hergestellten Boden haben, der mit dem Körper verschlossen wird.
Der zur Druckbeaufschlagung der Dose verwendete Druck ergibt bei Raumtemperatur normalerweise einen Druck von 0,69–1,38 bar. Höhere Drücke von 2,07–2,76 bar können bei Bedarf jedoch verwendet werden, da der Dosenboden (separat oder integral) normalerweise bei kohlensäurehaltigen Getränken für etwa 4,14 bar bis 8,28 bar konzipiert ist. Da die Erfindung nichtkohlensäurehaltige Produkte betrifft und der interne Druck etwa 0,69–1,38 bar nicht zu übersteigen braucht, kann der (separate oder integrale) Boden dünner ausgeführt werden als selbst bei den Böden der derzeitigen Getränkedosen, sowie mit einer Dicke und Form, sodass er bis zum maximal erwünschten Druck konkav bleibt und bei höheren, bakteriell erzeugten Drücken konvex wird. Dies spart selbstverständlich zusätzliches Geld und Metall und ist eine weitere Verbesserung der Umweltvorteile der Erfindung.
Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit der Verpackung von Nahrungsmitteln beschrieben wurde, die autoklaviert wurden, ist ihr Einsatz nicht diesbezüglich eingeschränkt, und die Erfindung kann für die Verpackung von Nahrungsmitteln eingesetzt werden, die mit anderen Verfahren sterilisiert wurden, wie z. B. der aseptischen oder Strahlungssterilisation.
Bei der aseptischen Sterilisation werden die Nahrungsmittel durch eines von mehreren Verfahren sterilisiert und in einem dichten sterilen System in etwa auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei sich die Nahrungsmittel nach dem Abkühlen unter atmosphärischem Druck befinden. Die leeren Dosen werden mit Heißdampf (Heißluft und andere Verfahren können zur Sterilisation der leeren Dose verwendet werden) in einem Tunnel sterilisiert, der sich unter im Wesentlichen atmosphärischem Druck befindet. Die Enden werden auf eine der Sterilisation der Dosen ähnliche Weise sterilisiert. Die sterilisierten Nahrungsmittel werden in die Dose gepumpt und, wie bei der Autoklavenbehandlung, wird Luft oberhalb der Nahrungsmittel mit sterilem Dampf oder erneute Erhitzung entfernt, und das Ende wird verschlossen. Dies alles erfolgt in einem sterilen Tunnel bei im Wesentlichen atmosphärischem Druck. Die Dose wird anschließend abgekühlt. (Eine Druckkühlung wird nicht eingesetzt, da das Produkt in der Dose vor dem Abkühlen nicht wesentlich neu erhitzt wurde.) Vor dem Verschließen wird flüssiger Stickstoff oder ein anderes flüssiges oder festes Inertgas (das von Natur aus steril ist oder das sterilisiert werden kann) auf die gleiche Weise wie bei der Autoklavenbehandlung hinzugefügt, wobei sich die Dose aber weiterhin im sterilen Tunnel befindet. Beim Abkühlen gilt die gleiche Abfolge wie bei der Autoklavenbehandlung, d. h. der Druck in der Dose nimmt ab, wenn der Wasserdampf oder der injizierte Dampf kondensiert, und dies wird durch den Druck aufgrund des vaporisierenden flüssigen Stickstoffs, der statt zu einem Vakuum zu einem Druck führt, überwunden.
Bei der Strahlungssterilisation werden die vorerwärmten oder nicht vorerwärmten Nahrungsmittel in die Dose gegeben; flüssiger Stickstoff oder ein anderes flüssiges oder festes Inertgas wird hinzugefügt, und Luft wird wie bei der Autoklavenbehandlung entfernt, und die Dose wird verschlossen. Beim Abkühlen gilt die gleiche Abfolge wie bei der Autoklavenbehandlung. Die Dose wird nun einer Strahlung ausgesetzt (Kobalt 60 oder eine andere Quelle), die das Produkt ohne Hitze sterilisiert.
Für die Hochtemperatur-Sterilisation ohne Druckbeaufschlagung ist/sind die konkave(n) Wölbung(en) des/der Endes/Enden so konzipiert, dass das/die Ende(n) bei dem aufgrund des zusätzlichen Gasdrucks aufgebauten Druck nicht aufbauchen oder invertieren. Da die Drücke durch die durch bakterielle Tätigkeit entstehenden Gase sehr hoch sind, hat die vorgegebene Wölbungsstärke einen beträchtlichen Spielraum. Aus wirtschaftlichen und anderen Gründen wird sie nur so stark hergestellt, wie dies für die verwendete Bearbeitung ausreichend ist.
Falls der (integrale oder verschlossene) Dosenboden so konzipiert ist, dass die konkave Wölbung beim gewünschten Druck statt bei den für kohlensäurehaltigen Getränken verwendeten 4,14–8,28 bar aufbaucht, wird die bakterielle Tätigkeit den Boden sogar noch schneller aufbauchen bzw. invertieren. Falls das obere Ende auch dementsprechend konzipiert ist, wird es auch aufbauchen, sodass die bakterielle Tätigkeit durch die Wölbung von einem oder zwei Enden der Dose angezeigt werden kann, während der versteifende zusätzliche Gasdruck die Dose steil hält und nicht ausreicht, um eines oder beide Ende aufzubauchen.
Es gibt weitere wichtige Vorteile gegenüber einer sterilisierten, bis zur Druckbeaufschlagung nicht versteiften Nahrungsmitteldose im Gegensatz zu einer sterilisierten, versteiften Nahrungsmitteldose unter Vakuumbedingungen. Da sich die Dose unter Druck befindet, neigen eine lochgroße Leckstelle oder ein Verschlussleck dazu, sichtbare Spuren zu hinterlassen. Dies kann bei Dosen mit Löchern aufgrund von Korrosion oder mit Verschlussschäden oder äußeren Beschädigungen vorkommen. Das Gas der Druckbeaufschlagung entweicht, und, beim Einzug nichtsteriler Luft, entweichen die durch bakterielle Tätigkeit verursachten Gase, und die Dose bleibt unter atmosphärischem Druck, und die Enden wölben sich nicht. Da die Dose aber konstruiert ist, um bei atmosphärischem Druck nicht steif zu sein, ist unmittelbar ersichtlich, dass sie sich sehr weich anfühlt, und die manuelle Kompression ist sehr leicht und neigt auch dazu, dabei etwas Inhalt herauszudrücken. Dieser Effekt lässt sich leicht nachvollziehen, wenn man eine kohlensäurehaltige Dose (oder eine unter Druck stehende Dose mit hohem Säuregehalt) nimmt und dann den Unterschied der Steifheit vor und nach dem Öffnen der Dose feststellt. So wird das Produkt umso sicherer, je dünner und zerdrückbarer die Dose ohne Druckbeaufschlagung ist.
Nahrungsmittel unter Vakuumbedingungen (wie bei derzeit verwendeten sterilisierten Dosen) verhalten sich anders, wenn ein Loch oder andere Leckstellen vorliegen. Luft wird unmittelbar eingezogen, um das Vakuum zu ersetzen; das Austreten des Inhalts wird schwieriger (da ihn kein Druck herausdrückt); Gase aufgrund bakterieller Tätigkeit bauchen die Enden wegen einer Leckstelle nicht auf, sondern die Dose behält ihre Steifheit wegen der Wandstärke und der eventuell vorhandenen Wandwülste. Wandwülste liegen normalerweise bei Dosen ohne Druckbeaufschlagung vor und schützen sie vor dem Einbrechen unter Vakuumbedingungen und somit bei manuellem Druck.
Ein zusätzliches Problem für eine Nahrungsmitteldose unter Vakuumbedingungen ist, dass, falls der Verschlussvorgang nicht perfekt ist, das Vakuum in der Dose während des anschließenden Abkühlvorgangs nicht sterilisiertes Wasser in die Dose zieht. Im Gegensatz dazu verhindert eine mit Druck beaufschlagte Nahrungsmitteldose, entsprechend der vorstehenden Beschreibung, aufgrund ihres Innendruckes Leckstellen an der Dose.
Dosen mit einer im derzeit verwendeten Getränkebehälter vorkommenden Wandstärke können verwendet werden, d. h. mit einer Wandstärke von etwa 0,05–0,127 mm statt der üblichen Nahrungsmitteldose-Wandstärke von etwa 0,139–0,279 mm, wobei dies in gewisser Weise abhängt von der Größe der Dose und davon, ob Wülste vorhanden sind oder nicht. (Wülste können bei der erfindungsgemäßen Dose hinzugefügt werden, die Funktionalität der erfindungsgemäßen Enden ändert sich hierdurch nicht.)
Diese Einsparung bei Wandstärke und Gewicht der Dose, d. h. etwa 30–60% oder mehr Gewichtseinsparung, bedeutet etwa vier Millionen metrische Tonnen Stahl pro Jahr im Wert von 2,4 Milliarden US-$ und die damit zusammenhängende Einsparung von Energie und Umweltverschmutzung durch Gewinnung, Transport und Verarbeitung. Die Umweltverschmutzung besteht aus Kohlendioxid (globale Erwärmung), Schwefeldioxid (Saurer Regen), Stickstoffoxiden, nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen, Smog, Kohlenmonoxid, Schlacke, Abwasser und anderen Schadstoffen.
Bei 29 Milliarden in den USA und weltweit etwa 100 Milliarden hergestellten Nahrungsmitteldosen ist die Einsparung bei Geld, Materialien und Umweltverschmutzung sehr signifikant. Auch das Recycling wird wirtschaftlicher machbarer, da eine Lkw-Ladung dünnwandiger, leicht zerdrückbarer Dosen weniger kostspielig ist als eine Lkw-Ladung dickwandiger Dosen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, sind für Fachleute auf diesem Gebiet andere Abwandlungen und Änderungen und andere Einsatzzwecke ersichtlich.
Obwohl die Erfindung für die Verwendung konventioneller Enden beschrieben wurde, kann die Erfindung beispielsweise auch auf die Verwendung leicht zu öffnender Enden angewandt werden. Ein leicht zu öffnendes Ende ist ein Ende, das keinen Dosenöffner zum Schnitt durch das Ende oder den Körper der Dose erfordert. Dies wird erreicht durch Einkerbungsteile am Ende der, sodass das Ende noch dem Druck (von oben oder von unten) widersteht aber einen geringeren Scherwiderstand an den Einkerbungen aufweist und an der Einkerbungslinie mit geringerem Kraftbetrag geöffnet werden kann, sodass es möglich ist, die Dose ohne Dosenöffner zu öffnen, indem normalerweise einfach per Hand gezogen oder gedrückt wird (für ältere Personen mit Arthritis kann ein Werkzeug zur Erhöhung der Hebelkraft verwendet werden). Leicht zu öffnende Enden werden hergestellt entweder für eine teilweise Öffnung bei Getränken oder für eine vollständige Öffnung bei festen Nahrungsmitteln. Gebräuchliche Arten von leicht zu öffnenden Enden sind Aufreißenden, Hebelenden und Eindrückenden. Ein Beispiel der Erfindung ist ausgeführt als Aufreißende 20' an einer Dose 22' entsprechend der Darstellung in 3. Wie das Ende 20 in 2(a)–2(d) hat das Ende 20' eine konkave Fläche 21', die nicht konvex wird, sofern es in der Dose 22' kein Gas aufgrund von bakterieller Tätigkeit gibt.
Obwohl die Erfindung für die Verwendung mit aseptischer, Autoklaven- oder Strahlungssterilisation beschrieben wurde, ist die Erfindung ferner nicht diesbezüglich eingeschränkt und kann mit anderen Sterilisationsverfahren verwendet werden.
Vorzugsweise ist die Erfindung daher nicht durch die enthaltene spezifische Beschreibung eingeschränkt, sondern lediglich durch die beigefügten Patentansprüche.

Claims

Verfahren zum Verpacken von sterilisierbarem, essbarem Material, umfassend: a) das Einfüllen eines zu sterilisierenden essbaren Materials in einen dünnwandigen Behälter (22) mit einem offenen und einem geschlossenen Ende, wobei das geschlossene Ende mit einem ersten Schließelement verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: b) das Einfüllen einer vorgegebenen Menge eines flüssigen oder festen Inertgases in den Behälter (22); c) das Erlauben, dass das Gas vaporisiert; d) das Verschließen des offenen Endes des Behälters (22) mit einem zweiten Schließelement (20), bevor das Gas vollständig vaporisiert ist, so dass der Druck des Inertgases in dem verschlossenen Behälter (22) groß genug ist, um die Wände des Behälters formfest zu halten, die sonst leicht verformbar wären, wenn der Behälter kein Inertgas enthalten würde; und e) das Sterilisieren des essbaren Materials und des Behälters (22), so dass ein unter Druck stehender, dichter Behälter entsteht, der sterilisiertes, essbares Material enthält; und wobei wenigstens eines der ersten und zweiten Schließelemente eine in das Innere des Behälters (22) gerichtete konkave Wölbung (21) hat und sein Material und seine Dicke und Form so beschaffen sind, dass das wenigstens eine Ende des dicht verschlossenen Behälters (22) vor, während und nach den Schritten (d) und (e) eine im Wesentlichen konkave Wölbung (21) behält, aber nur konvex wird, wenn durch bakterielle Einwirkung in dem unter Druck stehenden, dicht verschlossenen Behälter (22) weiterer Gasdruck entsteht.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 1, wobei durch Schritt (e) ein Vakuum entsteht und die Menge des Inertgases ausreicht, um einen Druck aufzubauen, der groß genug ist, um das Vakuum auszugleichen und dem Behälter (22) Festigkeit zu verleihen.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 2, wobei Schritt (e) Sterilisation im Autoklaven umfasst, die das Erhitzen und Abkühlen des Behälters (22) beinhaltet.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 3, wobei in den Behälter (22) Dampf eingeführt wird, bevor sein offenes Ende dicht verschlossen wird.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 1, wobei Schritt (e) aseptische Sterilisation umfasst, die beinhaltet, vor Schritt (a) das essbare Material und den Behälter (22) zu sterilisieren und vor Schritt (d) das zweite Schließelement zu sterilisieren.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 1, wobei Schritt (e) Strahlensterilisation umfasst, die beinhaltet, den Behälter (22) nach Schritt (d) einer Bestrahlung auszusetzen, die groß genug ist, um das essbare Material und den Behälter (22) zu sterilisieren.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 1, wobei das Inertgas flüssiger Stickstoff ist.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 1, wobei das Inertgas flüssiges Kohlendioxid ist.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 2, wobei das Inertgas festes Kohlendioxid ist.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 2, wobei der Behälter (22) als Getränkebehälter ausgeführt ist.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 10, wobei der Behälter (22) aus Metall hergestellt ist.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 11, wobei das Ende (20) wenigstens eine Verstärkungswulst (23) enthält.
Verfahren zum Verpacken nach Anspruch 12, wobei das wenigstens eine Ende ein Aufreißdeckel (20') ist.