DE19901355C2

DE19901355C2 - Verfahren und Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse

Info

Publication number: DE19901355C2
Application number: DE1999101355
Authority: DE
Inventors: Jens Bauer; Bernd Ciesla
Original assignee: Individual
Current assignee: Piccos Automatisierungstechnik 01109 Dresden GmbH
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2019-01-16
Also published as: EP1020362A2; DE19901355A1

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse, insbesondere von Lebensmitteln problematischer Konsistenz.

Eine solche problematische Konsistenz weisen beispielswei se großstückige Produkte, wie Fleisch, Obst oder Gemüse, und Teigprodukte, wie Spaghetti oder Makkaroni, deshalb auf, weil sie einerseits sehr schlecht in gleichgewichtige Chargen portionierbar sind und andererseits schlecht bis überhaupt nicht fließfähig sind. Eine weitere Problematik liegt oft darin begründet, daß Produkte durch gängige Ste rilisationsmethoden, wie beispielsweise Erhitzen in einer Flüssigkeit, qualitätsmäßig erheblich leiden können. Man denke dabei nur an Gemüse, wie grüne Bohnen, Erbsen, Ro senkohl oder Früchte, wie Pfirsiche, Kirschen, Frucht cocktails.

Aseptisch abpacken heißt, ein völlig keimfreies Produkt in völlig keimfreie Behältnisse unter völlig keimfreien Be dingungen zu füllen und keimdicht zu verschließen, um es lagerfähig zu machen.

Hierzu sind Anlagen bekannt, bei denen zunächst die Be hältnisse in einer Wasch- und Sterilisationsanlage keim frei gemacht und unter aseptischen Bedingungen zu einer Fülleinrichtung befördert werden und die Produkte nach Keimfreimachen in einer gesonderten Sterilisationsanlage in der Fülleinrichtung in die vorsterilisierten Behältnis se gefüllt werden, die anschließend verschlossen und aus geschleust werden (DE 34 37 543 A1, DE 35 07 322 A1). Füll- und Verschließanlage inclusive Schleusenanlagen zur Zufüh rung der sterilisierten Behältnisse und Ausschleusung der gefüllten Behältnisse sind dabei in Form einer Aseptikkam mer gebaut, in der Sterilluft unter Überdruck steht.

Dabei bereitet das Abfüllen eines flüssigen oder gut schüttfähigen Produkts kaum Schwierigkeiten, da eine sehr genaue Dosierung über die Steuerung der Volumenmenge mög lich ist und aufgrund der Fließ- oder Schüttfähigkeit auch kaum mit Betriebsstörungen infolge Verstopfungen o. ä. zu rechnen ist.

Auch das Sterilisieren selbst bereitet keine nennenswerten Probleme. So lassen sich Flüssigkeiten gut durch Heißste rilisation in Platten- oder Röhrenerhitzern keimfrei ma chen und schütt- oder rieselfähiges Produkt auf eine große Oberfläche verteilt durch Trockensterilisation, beispiels weise Heißdampf oder Mikrowellenstrahlung.

Aus der EP 0 532 839 B1 ist ein Verfahren und eine Vor richtung zum schonenden Entkeimen eines schüttfähigen Pro dukts beschrieben, bei dem ein vorab in Einheitsmengen un terteiltes, keimbelastetes Produkt über eine keimbelastete Dosiereinrichtung als dünne Schicht in einem keimbelaste ten Rahmengefäß mit dampfdurchlässigem und wasseraufnahme- und wasserabgabefähigen Gewebeboden einem Autoklaven zuge führt wird. Zwecks Sterilisaton wird in den Autoklaven Dampf von vorgegebener Temperatur und vorgegebenem Druck während einer vorgegebenen Zeitdauer eingeblasen, anschlie ßend der Dampf durch Ablassen in die Atmosphäre entspannt und der Rahmenbehälter unter Vakuum gesetzt, um das Pro dukt zu kühlen. Da keine Produkthaufen bis tief ins Innere zu erhitzen sind, sondern nur eine flache Produktschicht, kann auf eine ansonsten aus Sicherheitsgründen notwendige längere Sterilisierungszeit mit allen Nachteilen an Wirk stoff- und Geschmacks-, Geruchs-, Farb- und Festigkeits verlust verzichtet werden.

Für die Anwendung dieses Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ist es wesentlich, daß ein vorportioniertes Produkt portionsweise, also vereinzelt, die gesamte Anlage durchläuft, wozu die Rahmengefäße auf Wagen gestellt sind, die nacheinander den Autoklaven durchfahren. Das hat abge sehen vom diskontinuierlichem Sterilisationsprozeß den Nachteil, daß ein relativ hoher mechanischer und geräte technischer Aufwand zur Beförderung des Produkts betrieben werden muß und daß die Rahmenbehälter und die Wagen eben falls bei jeder Durchfahrt im Autoklaven sterilisiert wer den müssen. Dies erhöht den Zeit- und Energieaufwand und verringert die Zuverlässigkeit des Sterilisationsergebnis ses. Außerdem ergeben sich bei Verwendung einer Dosierwaa ge für stückiges, granulöses oder langfaseriges Produkt infolge nachträglicher Feuchtigkeitsaufnahme des Produkts während der Heißdampfsterilisation Gewichtsveränderungen, die empirisch nur sehr schwer in das Trockengewicht einzu rechnen sind, da selbst innerhalb einer Produktart die Wasseraufnahme beachtlich schwanken kann. Es ist aber ge rade Sinn jeder Wägung, möglichst identische Gewichtsmen gen abzumessen, um einerseits das angegebene Füllgewicht nicht zu unterschreiten, andererseits ein Übergewicht zu Lasten des Herstellers zu vermeiden.

Aus der EP 0 899 195 A1 ist eine keimfreie Lebensmittel füll- und Abpackstation bekannt, bei der das Produkt zu nächst zerkleinert und gekocht wird und dann mittels einer Teilmengen-Wägeanlage portioniert wird. Vorgenannte Prozesse erfolgen ungeschützt. Die abgewogenen Portionen werden sodann in Behälter aufgegeben, die auf einem Förderband befestigt sind und mit diesem in eine Vorheiz station befördert werden, die die Portionen bis nahe der Sterilisationstemperatur erhitzt. Den Portionen wird Feuchte in Form von Wasserdampfkondensat entzogen. Am Ende des Förderbandes werden die Portionen in Abfüllbehälter gefüllt und während des Weitertransportes sterilisiert. Die Sterilisierungszeit soll aufgrund der Vortemperierung verkürzt werden können. Diese beiden Stufen laufen in ei ner Kammer ab. Durch das Kochen des Produkts gehen wert volle Bestandteile verloren. Keimbelastetes Produkt fällt in eine keimbelastete Wägestation. Im Anschluß fällt das keimbelastete Produkt in die keimbelasteten Behälter auf dem ersten Förderband und sodann in die Abfüllbehälter, wo das Produkt sterilisiert wird. Das einwandfreie Sterili sieren des Produkts bis auf den Grund der gefüllten Ver packungsbehältnisse ist zudem sehr problematisch. Außerdem wird durch einen Feuchteentzug nach dem Wiegen das Gewicht verfälscht. Auch verteuert und vergrößert sich eine Anlage mit einer zusätzlichen Vorheizstufe.

Aus der DE 84 33 201 U1 ist es noch bekannt, empfindliche Lebensmittel, wie Salate oder Speisepilze, von einem küh len Schutzgasstrom zu beblasen und die so behandeten Le bensmittel anschließend einer Trichter-Dosierwaage zuzu führen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom aufgezeigten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor richtung zum aseptischen Verpacken von verwogenem Produkt zu entwickeln, das bei geringem technischen Aufwand und räumlicher Kompaktheit der Anlage sowie geringem Energie aufwand nicht nur eine sehr produktschonende Sterilisa tion, sondern auch ein exaktes Verwiegen des Produkts zu Portionen innerhalb der Anlage realisiert. Bei allen wesentlichen Prozess-Schritten soll das Einschleppen von Keimen verhindert werden, um die Sterilisierungslast je Produkteinheit unter Beachtung höchster Sterilisierungsan sprüche senken zu können.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils begleitenden Unteran sprüchen angegeben.

Nach der Erfindung erfolgt das Abwiegen der Portionen zwi schen dem Sterilisierungsvorgang und dem Abfüllvorgang. Hierdurch kann Produkt kontinuierlich oder diskontinuier lich schonend die Sterilisierungsstation passieren und zwar ohne größeren technischen Aufwand, beispielsweise ausgebreitet auf einem Transportband aus Edelstahlblech. In einfachster Weise läßt sich der Sterilisierungsvorgang durch Verändern der Bandgeschwindigkeit steuern. Verwogen wird das Produkt nach dessen Sterilisation, also zum Bei spiel unter Berücksichtigung des aufgenommenen Wasser dampfkondensats bei einer Heißdampfsterilisation oder un ter Berücksichtigung der abdampfenden Eigenfeuchtigkeit bei einer Sterilisation unter trockener Heißluft. Mechani sche Bauteile zur Aufrechterhaltung der Portionen entfal len und müssen folglich nicht mitsterilisiert werden. Die Anlage wird insgesamt kompakter und ist leichter zu warten und zu überwachen.

Das erfindungsgemäße Konzept läßt es zu, daß aseptische Bedingungen für die gesamte Linie sehr leicht durch Vor sterilisation der Kammer, also vor Beginn des Abfüllens, mit den allgemein üblichen Mitteln, d. h. unter Verwendung von Dampf, Heißwasser, chemischen Mitteln usw. geschaffen werden können.

Zwar ist aus DE 32 08 810 A1 an sich bereits eine soge nannte Brutto-Absackwaage in Alleinstellung mit einer un terhalb eines Vorratsbehälters vorgesehenen, von einem Schutzgehäuse umgebenen und eine Luftentlastungsleitung aufweisende Dosiervorrichtung bekannt, wobei der Spalt zwischen dem Auslaufende des Schutzgehäuses und dem Ober ende des Füllstutzens durch eine luftdicht verschließende Wand abgedichtet ist, doch dient dieses Schutzgehäuse ein zig der Vermeidung des Entweichens von größeren Mengen von Füllgutstaub am Einfüllstutzen in die Atmosphäre und ist keinesfalls zum aseptischen Abfüllen von Wiegegut geeig net.

Mit der Erfindung wird es erstmals möglich, Produkt pro blembehafteter Konsistenz in einem nicht vorportionierten Zustand zu sterilisieren und mit relativ ge ringem Aufwand störungsarm und produktschonend abzufüllen und exakter als bisher zu verwiegen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels dargelegt, anhand dessen die Erfindung näher erläutert werden soll. Die zu gehörige Zeichnung zeigt die einzige Figur hierzu eine stark schematisierte Anlage in der Seitenansicht.

Ein Gehäuse 1 umschließt die gesamte Abfüllanlage. Im Dec kenbereich ist die Sterilisierungsstation 2 untergebracht, beispielsweise also Strahler. Die Anlage wird von räumlich übereinander angeordneten Fördereinrichtungen 3, 4 durchmes sen. Die obere Fördereinrichtung 3, ein Endlos-Förderband, vorzugsweise aus einem glatten, gut zu reinigenden und zu sterilisierenden Edelstahlband, wird aus einem Austragsbe hälter 5 direkt oder über eine Rutsche 6, einen Vibra tionsförderer oder dergleichen gleichmäßig mit Produkt 7 beschickt.

Das aufgegebene Produkt 7 läuft im flächigen Strom auf der Fördereinrichtung 3 an den Strahlern der Sterilisierungssta tion 2 vorbei, wobei es sterilisiert wird. Die Sterilisa tion ist sehr produktschonend, da die Strahlungsenergie lediglich auf die geringe Schichtdicke bzw. geringe Pro duktstärke des ausgebreiteten Produkts 7 dimensioniert werden muß und nicht kompakte Portionen, Klumpen oder ähn liches durchdringen muß. Die Länge der Bestrahlungsstrec ke, die Strahlungsenergie der Sterilisationsstation 2 und die Bandgeschwindigkeit der Fördereinrichtung 3 lassen sich jeweils aufeinander und auf das Produkt 7 abstimmen.

Unterhalb der ersten Fördereinrichtung 3 läuft eine zweite Fördereinrichtung 4 nach Art einer Transportkette. Sie wird auf einer Seite mit leeren, offenen Behältnissen 8 be schickt. Durch eine Beaufschlagung mit einem Sterilisie rungsmittel 9, z. B. H₂O₂, werden die Behältnisse 8 steri lisiert.

Am anderen Ende der Fördereinrichtung 3 ist eine Wägestation 10, vorzugsweise eine Kombinationswaage, so zwischen der oberen Fördereinrichtung 3 und der unteren Fördereinrichtung 4 po sitioniert, daß das sterilisierte Produkt 7 mittels Schwerkraft auf eine Verteileinrichtung fällt und in die einzelnen Wägebehälter der Wägestation 10 verteilt wird. Eine nicht näher dargestellte Einrichtung ermittelt unter kombinatorischer Zusammenstellung verschiedener Wägebehäl terinhalte ein bestmöglich angenähertes Sollgewicht und sorgt für die Entleerung dieser ausgewählten Wägebehälter in ein sterilisiertes Behältnis 8 auf der Fördereinrichtung 4. Das mit Sollgewicht gefüllte Behältnis 8 wird auf der un teren Fördereinrichtung 4 an einer Verschließstation 11 vor beigeführt, in der Deckel 12, die durch Deckenstrahler 16 entkeimt werden, die Behältnisse 8 keimdicht verschließen. Über eine Ausgabestation 13 werden die Behältnisse 8 aus der Anlage ausgegeben und z. B. einer Etikettierstation zu geführt. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit ist eine gegebenenfalls noch angeschlossene Abkühlstation im Bei spiel nicht dargestellt. Wichtig für die Herstellung einer einwandfreien sterilen Atmosphäre ist es, daß die Anlage unter Überdruck arbeitet. Hierzu wird Sterilisierungsgas unter Überdruck P_ü auf der Seite, auf der die Wägestation 10 arbeitet, eingeblasen. Das Sterilisierungsgas durch strömt die Anlage und entweicht an der Schleuse 14 zum Einschleusen des Produkts 7, an der Schleuse 15 zum Ein schleusen der Deckel, an der Schleuse 17 zum Zuführen der Behältnisse 8 und der Schleuse 18 zum Ausschleusen der ab gefüllten und verschlossenen Behältnisse 8. Hierdurch er gibt sich eine zuverlässige und laminare Durchströmung der Anlage mit sterilem Druckgas, das heißt, Wirbel, die in folge Sogwirkung Keime durch die Schleusen ansaugen könn ten, entstehen erst gar nicht.

Anstelle einer Kombinationswaage kann auch jede andere Waage eingesetzt werden, wenn es die Produktkonsistenz zu läßt. Kombinationswaagen haben den großen Vorteil, daß Produkt, das sich schlecht oder überhaupt nicht gleichmä ßig dosieren läßt, beispielsweise fadenartiges oder groß stückiges Produkt, aufgeteilt auf viele zufällig ent stehende Einzelgewichte, zu einem Gesamtgewicht nahe Soll gewicht zusammenstellen läßt, ohne es mechanisch zu zer stören.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Sterilisierungsstation

3

Fördereinrichtung (Förderband)

4

Fördereinrichtung (Förderkette)

5

Austragsbehälter

6

Rutsche

7

Produkt

8

Behältnis

9

Sterilisierungsmittel

10

Wägestation

11

Verschließstation

12

Deckel

13

Rutsche

14

Schleuse

15

Schleuse

16

Deckenstrahler

17

Schleuse

18

Schleuse

Claims

1. Verfahren zum schonend aseptischen Abfüllen von Produkt in Behältnisse, insbesondere von Lebensmitteln problemati scher Konsistenz, wobei innerhalb einer gehäuseummantelten und unter steriler Atmosphäre stehenden Anlage zunächst das unportionierte Produkt (7) während einer kontinuierlichen oder diskon tinuierlichen Förderung sterilisiert wird, anschließend zu Portionen verwogen wird und danach in zuvor sterilisierte Behältnis se (8) abgefüllt und letztlich verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sterilisierte Produkt (7) Wiegebehältern einer steri len Teilmengen-Wägestation (10) zugeführt wird, die in be kannter Weise aus einer Kombination jeweils bestmöglich korrespondierender Teilgewichte ein Sollgewicht zusammen stellt und ausgibt.

3. Vorrichtung zum schonend aseptischen Abfüllen von ver wogenem Produkt in Behältnisse, insbesondere von Lebens mitteln problematischer Konsistenz, wobei innerhalb einer gehäuseummantelten, mit einem Sterilisationsmedium beauf schlagbaren Anlage, in die Fördereinrichtungen zum Zuführen, von Produkt und Abführen gefüllter Behältnisse ragen, eine Abfüllstation, eine Sterilisierungsstation für Produkt und eine Verschließstation für gefüllte Behältnisse unterge bracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ge häuseummantelten sterilen Anlage außerdem eine Sterilisie rungsstation (9) für die Behältnisse (8) und eine Wägesta tion (10) für das Produkt (7) untergebracht sind, wobei die Wägestation (10) zwischen einer Fördereinrichtung (3) für eine Zuführung von unportioniertem Produkt (7), das vor der Abgabe an die Wägestation (10) in der Sterilisierungsstation (2) sterilisierbar ist, und der Fördereinrichtung (4) für die zu füllenden Behältnisse (8), die in der Sterilisierungssta tion (9) zuvor sterilisierbar sind, angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägestation (10) räumlich unterhalb der Sterili sierungsstation (2) für das lose Produkt und/oder der Fördereinrichtung (3) für das Produkt (7), aber oberhalb der der Sterilisierungsstation (9) für die Behältnisse (8) und/oder der Fördereinrichtung (4) für die Behältnisse (8) an geordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wägestation (10) zwischen der Sterilisierungssta tion (9) für die Behältnisse (8) und der Verschließstation (11) für die Behältnisse (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisierungsstation (2) innerhalb der Endlos- Fördereinrichtung (3) angeordnet ist, auf der aufgegebenes Produkt (7) im gleichmäßigen, dünnschichtigen Strom durch die Sterilisierungsstation (2) gefördert wird und am Ende schwerkraftbedingt in mindestens ein darunter angeordnetes Behältnis einer Wägestation (10) fällt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgewogene Wiegecharge in ein sterilisiertes Be hältnis (8) fällt, das unterhalb der Wägestation (10) auf einer Endlos-Fördereinrichtung (4) von der Sterilisierungssta tion (9) für die Behältnisse (8) in Richtung Verschließ- und Ausgabestation (11, 13) befördert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wägestation (10) eine Teilmengenkombinations waage mit einer Vielzahl von Wiegetrichteranordnungen zur Kombination von Teilgewichten zu einem Sollgewicht ange ordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisationsmedium in dem Gehäuse (1) oder den Gehäusen unter Überdruck steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Gehäuse (1) eine Schleuse (14) zum Zuführen des Produkts, eine Schleuse (15) zum Zuführen der Dec kel, eine Schleuse (17) zum Zuführen der leeren Behältnis se (8) und eine Schleuse (18) für die Ausgabe der gefüll ten Behältnisse (8) besitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schleusen zu einer gemeinsamen Schleu se zusammengefaßt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fördereinrichtung (3) als ein Endlos-Förderband aus Edelstahl ausgeführt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fördereinrichtung (4) als eine Endlos-Förder kette ausgeführt ist.