WO2018041908A2 - Füllmaschine und verfahren zum sterilen abfüllen eines lebensmittels umfassend eine hauptkomponente und eine zusatzkomponente - Google Patents

Füllmaschine und verfahren zum sterilen abfüllen eines lebensmittels umfassend eine hauptkomponente und eine zusatzkomponente Download PDF

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    • B65B3/025—Making parallelepipedal containers from a single carton blank

Definitions

  • a filling machine and method for sterile filling of a foodstuff comprising a main component and an additional component
  • the invention relates to a filling machine for sterile filling of a food comprising at least one main component and at least one
  • the invention relates to a system comprising such a filling machine and a process plant for pasteurizing or sterilizing the main component and for supplying the pasteurized or sterilized main component to the feed unit of
  • the invention relates to a method for the sterile filling of a food comprising at least one main component and at least one additional component in a plurality of containers, in particular carton / plastic composite packages with a filling machine.
  • Filling machines of the type mentioned are used for filling of, in particular
  • the foods may be, for example, drinks such as juices, water or milk. But there are also other foods such as yogurt, sauces and the like in question.
  • the food can be needed
  • the foods often have additives such as flavors, vitamins, particulate components or colorants added to a major component of the food. Frequently, different foods differ only in additives, while the main component used remains unchanged. For example, yogurt Je be added to the desired flavor with different fruit pieces, dyes and / or flavors.
  • the foodstuffs In order for the foodstuffs to be preserved for as long as possible after they have been filled into the containers, it is necessary to pasteurize or sterilize the foods before they are filled into the containers. Furthermore, the filling under sterile or aseptic conditions should be done in previously sterilized containers. In this way, the food can at least substantially free of germs or
  • Microorganisms are absorbed in the containers.
  • Containers are in particular packages for packaging the food.
  • the packages are preferably cardboard / plastic composite packages, which are formed from a packaging material in the form of a laminate comprising a cardboard layer and outer, in particular thermoplastic, plastic layers, such as polyethylene (PE).
  • PE polyethylene
  • the carton provides the packages with sufficient stability to allow the packages to be easily handled and stacked, for example.
  • the plastic layers protect the cardboard from moisture and allow sealing of the packaging material to form a tight package.
  • other layers such as an aluminum layer, may be provided to prevent diffusion of oxygen and other gases through the package.
  • the sterilization or pasteurization of the food is carried out in a so-called process plant, from which the sterilized or pasteurized foods are delivered to the filling machine.
  • the filling machine has a feed unit, which is connected in particular to a storage container.
  • the feed unit can then be, for example, a pipe or a nozzle.
  • the storage container the corresponding food is temporarily stored until the containers are filled.
  • Sterilization or pasteurization usually takes place batchwise by heating the food to a specific temperature for a certain time. In this way, microorganisms are at least essentially killed, so that a possible germ-free filling of the food can be done.
  • the sterilization takes place for example at a temperature between 121 ° C and 141 ° C, while the pasteurization can be carried out at a temperature between 70 ° C and 98 ° C.
  • Pasteurization can be relatively acidic
  • Products such as fruit juices, be sufficient to microorganisms in
  • the pasteurized or sterilized amount of food is passed into a storage container of the filling machine.
  • the storage container is kept sterile during filling and is connected via a guide with at least one filling outlet, from which the
  • the filling outlet is usually formed by a filling valve, which serves the exact filling of the food.
  • the filling of the food is done via a series of filling outlets or filling valves, which may all be connected to the storage container.
  • the Greauslässe are then regularly arranged in a row next to each other, the containers are also fed to the Greauslässen in adjacent rows.
  • Storage tank come to an at least partial segregation of the components, which may require an additional agitator in the storage tank. But even then it can not always be guaranteed that the
  • Additional component can then be filled via a separate filling valve before or after the main component in the pack. But this is also associated with a considerable procedural and technical equipment expense. For example, the process plant must be successively
  • the present invention is therefore based on the object, a filling machine, a system and a method of the aforementioned type in such a way and further develop that food comprising at least one main component and at least one additional component can be handled easier.
  • a filling machine characterized in that a storage container for the at least one additional component, connected to the storage tank dosing device for dosing the additional component in the container and / or the main component and in the metering device, an electric heater Pasteurize or sterilize the additive component before dosing into the container and / or the main component are provided.
  • the object is also achieved in a system according to the preamble of claim 7, characterized in that the filling machine is designed according to one of claims 1 to 6.
  • the object is achieved according to claim 8 by a method of the type mentioned, in which the at least one main component, in particular pasteurized or sterilized, is conducted with a guide from at least one feed unit to at least one filling valve having a filling outlet, in which the main component is filled with the at least one filling valve into the plurality of containers,
  • Dosing is metered into the container and / or the main component and
  • Main component is pasteurized or sterilized.
  • the invention has recognized that the handling of at least one
  • Additional component can be considerably simplified if the additional component is not already pasteurized or sterilized transferred to the filling machine, but initially without being already pasteurized or sterilized, is stored in at least one storage container. Therefore, it is in the
  • Reservoir also not a storage container for the at least one main component and is the storage container with an additional
  • the metering device can be designed to separate the additional component from the at least one main component
  • the metering device can also be designed to provide the at least one additional component to at least one
  • Main component to dose before the at least one main component is filled into the container.
  • the at least one additional component and the at least one main component are thus combined or mixed before the components are filled together in containers. So that no microorganisms are introduced into the at least one main component or the containers via the at least one additional component, the at least one additional component is passed after removal from the at least one storage container through an electrical heating device in which the
  • Pasteurization depends on the additional product, in particular the pH of the additional product, and is given accordingly. However, particularly preferred is the use of additional products that need only be pasteurized. Namely, this can be done at temperatures of less than 100 ° C and therefore typically at ambient pressure. Sterilizing the
  • the sterilized additive component may be relaxed after heating and / or dosing the additive component into the containers or the at least one major component.
  • Heating can be controlled very accurately and very quickly without major problems. In this way it can be ensured that the at least one
  • Heating device for example, be completely prevented.
  • the heating and thus pasteurization or sterilization of the additional component in the filling machine, for example, offers itself to the main component, because the additional component accounts for a much smaller proportion of the food to be filled as the main component.
  • Main component is already pasteurized or sterilized. Then in the
  • Conductor be provided an electric heater which flows through the main component and thereby pasteurized or sterilized, depending on what is required or desired in an individual case.
  • the main component is according to the method with a guide of at least one feed unit, the supply of the main component to
  • Filling machine is used to at least one filling outlet having a filling valve passed, from where the main component is filled into containers.
  • Filling outlets or filling valves provided they can be connected via a guide to a feed unit.
  • the filling valves can also be connected to a common storage tank or to separate storage tanks.
  • the at least one storage container is then part of the guide.
  • the filling valve can fill containers introduced in succession, while a plurality of filling valves in each case, in particular parallel to one another,
  • filled containers can fill.
  • the at least one additional component is initially stored in a storage container and metered from there via a metering device into the container and / or the main component. Before dosing the at least one
  • Additional component passes the additional component to be dosed by an electric heater as part of the metering device in which the at least one additional component is pasteurized or sterilized.
  • the At least one additional component will therefore be like the at least one
  • Main component separately or together pasteurized or sterilized in the designated container filled, for which purpose the containers are supplied to the respective filling valves.
  • the containers are designed in particular as packages made of a packaging material for receiving or packaging the food.
  • the packs are preferably cardboard / plastic composite packs which, if necessary, are manufactured in the filling machine from a pack precursor.
  • packaging material blanks made of packaging material can be used as the packing precursor, which can be prefabricated as needed, for example by sealing longitudinal edges to form a package blank in the form of a packing jacket.
  • Corresponding packing shells are typically mounted on mandrels of a so-called mandrel wheel, the cross section of the mandrels corresponding to the inner cross section of the packing sheath which initially protrudes outwardly beyond the mandrel.
  • This protruding region of the packing jacket is heated and folded to close, for example as a package bottom, against the front side of the mandrel and pressed there. Since this basically makes no significant difference to the method of filling packages, the bottom of the package is in particular the top part of the package which is directed downwards when being filled, closed and still unsealed as the head of the package during filling. However, in which orientation the package is handled after filling and final sealing, ie where the package is ultimately up or down, is not for the problem to be solved by the invention
  • the unilaterally open containers are introduced into a sterilization zone of the filling machine, such as by the containers are successively introduced into cells of a transport device.
  • the containers are then defined with Transported speed and at a defined distance from each other through the sterilization zone of the filling machine, where the containers are preheated with hot sterile air, if necessary, before sterilization of the container, for example with hydrogen peroxide, and, if necessary, drying with sterile air.
  • the sterilized containers are then transferred to the filling and sealing zone where they are preferably filled with a flowable food, such as a drink. Then the package is still closed and over the
  • Transport device transported from the filling and sealing zone and finally removed from the cells of the transport device.
  • the containers are transported by the transport device in a straight line through the filling machine.
  • Corresponding filling machines are also referred to as cross-country skiers.
  • the so-called rotary travelers the containers or the packs describe a more or less arcuate movement, which may comprise one circular arc section or several circular arc sections.
  • the containers can be clocked or continuously transported through the filling machine. In any case, the transport of the containers can be stopped when filling. However, during filling, the containers can also be moved on continuously, in which case the filling outlet is preferably moved along with the container.
  • the at least one electric heating device is designed for directly heating the at least one additional component.
  • Direct heating of the additional component namely, can be done waiving hot heat transfer surfaces. These give even then heat to the additional component, if this is not desirable, such as when the additional component, for whatever reason lingers longer in the heater than basically provided. For then the quality of the additional component can suffer. It can also lead to a "burning" of the additional component, which make the cleaning of the heater required or to an undesirable change in taste of the
  • the direct heating is preferably carried out by an electric current is passed through the additional component to be dosed.
  • the heat therefore arises directly in the at least one additional component and not necessarily in one
  • the heating of the additional component can be regulated so very accurately, and almost without delay.
  • the larger the current flowing through the additional component the higher the current density when flowing through the additional component and the more heat is in the
  • the flow channels can at least in
  • Complementary component are brought into contact, wherein the electrodes are connected to a power supply, so that between the electrodes, an electric current flows, which is passed through the additional component.
  • the additional component can be understood, for example, as meaning that the additional component itself forms the heating resistor of the electric heating device.
  • a heating resistor for example, by a
  • Heat transfer surface can be formed, can thus be omitted if necessary. If necessary, more than two electrodes with the Additional component are brought into contact. Regardless of the number of electrodes, it is particularly preferred especially for additional components with particulate portions, if the electrodes are provided flat and / or on an inner wall of the heater. In principle, however, the electrodes may also be in the free cross-section of the heating device, for example in the form of a pencil
  • the heating device may alternatively or additionally also have a separate heating resistor, the thermally conductive directly or indirectly with the
  • Additional component is coupled. However, very little material should actually be heated in addition to the additional component, so that a fairly fast
  • Temperature control can be achieved and the thermal inertia of the corresponding system can be reduced.
  • the heating of the additional component should be as immediate as possible with the onset of power supply and terminated as soon as possible with the switching off of the power supply. This is possible, for example, completely without a heating resistor in the form of the additional component and / or the at least one separate heating resistor.
  • the additional component can be heated directly via microwaves and / or radio waves, with which the additional component is irradiated in the heater. So that the microwaves and / or radio waves when irradiating the
  • the additional component leading line may be formed in the heater of plastic or glass instead of metal, which also preferably meets the thermal requirements.
  • Heaters may also combine microwaves, radio waves and / or heating resistors.
  • a control can be provided which the power supply to the heater prevents, if no additional component is promoted by the heater.
  • the heater can be switched by means of a relay or, preferably, via a transistor. A cooling of the at least one heated additional component is usually unnecessary, since the additional component by relatively low
  • Starting temperature before heating be cooled.
  • the additional component is metered into the cooler main component and thereby cooled. In this way, constructive and control engineering effort is saved.
  • the main component is not overheated by the hotter additive component, which otherwise leads to a reduction in quality of the
  • the additional component preferably forms a significantly smaller proportion of the food than the main component.
  • the metering device is for metering the additional component to the main component, for example with the guide, in particular a filling valve or a valve node, connected to the plurality of filling valves are connected.
  • Valve node is the interface between the filling machine and the
  • UHT plant can act. If required, such a system can supply several filling machines with the main component. This allows a rapid cooling of the additional component and a good mixing of
  • Main component to connect The additional component and the main component can then mix in the storage container and / or on the way to the filling outlet along the guide.
  • the at least one additional component but also be metered separately from the main component directly into the container. Then one is
  • Additional component into the container can optionally be carried out before, after and / or during the filling of the at least one main component.
  • the filling of the additional component before or during the main component can lead to a better mixing.
  • Additional component according to the at least one main component, if necessary, the previous dosing of the additional component, however, may be preferred, for example, if no mixing of additional component and
  • Main component is desired, as in the case of yogurt with separate
  • At least one separate filling valve with a filling outlet is provided for this purpose. If the metering is done in parallel in several containers, a corresponding number of filling valves can be arranged in parallel. To ensure a sterile filling of the container, the at least one
  • the at least one filling valve projects at least partially into the aseptic zone and / or the at least one filling outlet is arranged in the aseptic zone.
  • a system control may be provided which allows a discontinuous heating of the additional component to be dosed.
  • the heating power can then be provided.
  • the additive component can only be heated by passing current through the additive component when the additive component is being transported by the heater. If this is not the case, for example if the metering of the additional component takes place in batches and / or in cycles, the heating of the additional component to be metered can be stopped for the period in which the additional component is not transported through the heating device. It is also possible to set a specific dosing interval in case of a
  • Additional component is too long and / or too hot.
  • Additional components in the form of, flavors, vitamins, and certain other additives, it is preferred if only a very small amount of additional component is added. It may be a so-called microdosing. Preferably, between 0.1% by volume and 2% by volume, in particular only between 0.1% by volume and 1% by volume, of the total foodstuff being filled
  • Additional components that have a significantly lower content of food than the main components. Then namely the handling and pasteurization or sterilization of the additional components is easy and reliable possible. Particular preference is given to additional components which make up at least 2% by volume, in particular at least 4% by volume, of the total foodstuff to be filled.
  • the proportion of the additional component is not more than 15% by volume, in particular not more than 10% by volume, of the total foodstuff which has been bottled. Greater proportions of the additive component may result in less than consistent pasteurization or sterilization.
  • an additional component is at least one flavor, at least one vitamin (eg ascorbic acid / vitamin C) or a vitamin composition, at least one dye, at least one lumpy component contained component, at least one component with a at 20 ° C at least tenfold, especially a hundredfold, higher Viscosity as the main component, as an additional component.
  • Viscosity is preferably determined by means of a uniform method, for example according to DIN 53019 by means of a rotary viscometer. It can be particularly preferred if a cylinder rotational viscometer, a cone-plate rotational viscometer or a plate rotational viscometer is used. It should be operated in the same measurements, in particular at the same temperature in the comparative measurements, the same viscometer with the same settings.
  • Corresponding additional components may be, for example, fruit juice concentrates or the like.
  • suitable additional components are, in particular, those media which are significantly more valuable or valuable than main components. But it can also be such media as additional components in question, which differ significantly from the properties of the
  • Main components differ, so that, for example, there is a risk of at least partial separation of main component and additional component. Alternatively or additionally, however, it is also difficult to mix the additional component and the main component itself because of the property differences. By dosing the additional component, for example to the main component or separately in the package, the risk of segregation can be reduced and / or the mixing can be simplified.
  • the main components are in particular fruit juices, milk or water in question. Many different additional components can be added to such foods, which have a significant influence on the properties, the Taste and the value of the finished food. In principle, however, other foods are also considered as main components.
  • acidic additional components may be, for example, juice-based, acidified milk-based or tea-based foods.
  • additional component in the heating device is heated to not more than 100 ° C., preferably between 70 ° C. and 95 ° C. Then the required thermal treatment can also be applied to aqueous foods
  • At least one at most slightly acidic component having a pH of at least 4.5 is also possible.
  • the additional component is then preferably sterilized and / or heated in the heater to at least 121 ° C, in particular between 121 ° C and 131 ° C. This is sufficient to use the additional component, without this leading to significant losses in the shelf life of the bottled food.
  • the temperature during filling of the food should not be too high, so that the quality of the bottled food does not suffer unnecessarily. Therefore, the
  • Main component with at least one additional component, in particular when filling into the container, less than 30 ° C, in particular between 4 ° C and 25 ° C.
  • Main component separately into the pack, and if necessary, respectively, at a temperature of less than 30 ° C, in particular between 4 ° C and 25 ° C.
  • the volume and / or weight proportions and the temperature of each of the main component and the additional component can be correspondingly commenced.
  • the temperatures specified above should be as uniform as possible within 60 seconds or 30 seconds after closing the container or alternatively when closing the container.
  • Fig. 1 shows a first filling machine according to the invention in a schematic
  • FIG. 2 shows a detail of a second filling machine according to the invention in one
  • Fig. 3A-B shows a detail of a second filling machine according to the invention in one
  • Fig. 4 shows a detail of a second filling machine according to the invention in one
  • FIG. 1 shows a filling machine 1 for filling containers 2 in the form of packs, preferably cardboard / plastic composite packs, in particular with flowable foods, comprising a device 3 for molding the containers 2.
  • these or other containers could also be otherwise manufactured and fed to the filling machine 1.
  • the illustrated preferred filling machine 1 has a number of parallel processing lines, of which only one processing line is shown in FIG. everybody
  • Processing line is a bundle 4 of package blanks 5 in the form of Assigned packaging blanks whose longitudinal edges are sealed together and thus form packing shells 6, which are kept folded up.
  • a feeder 7 the packing shells 6 are unfolded, wherein, if necessary, still an application device for applying not shown
  • Pouring elements can be provided to the packing shells 6.
  • the device 3 for molding the container 2 has a mandrel wheel 8, which comprises six thorns 9 in the illustrated and so far preferred case and rotates cyclically, ie stepwise, counterclockwise.
  • a package blank 5 in the form of a packing jacket 6 is pushed onto the mandrel 9.
  • the mandrel wheel 8 is further rotated into the next mandrel wheel position II, in which the opposite end of the mandrel 9 projecting end portion 10 of the packing jacket 6 is heated by a heating unit 11 with hot air.
  • the heated end region 10 of the packing jacket 6 is prefolded by a press 12 and sealed in the following mandrel wheel position IV in the folded position by a sealing device, not specified,
  • the container 2 is with the open end facing upwards in an associated cell 13 of the transport device 14 in the form of a transport chain through the
  • the container 2 could be filled by the upwardly facing bottom area when the downwardly facing head portion is closed for it.
  • the container 2 enters an aseptic chamber 15, which comprises a sterilization zone 16 and a filling and sealing zone 17 through which the Container 2 are transported in the symbolized by the arrows transport direction from left to right.
  • the illustrated and insofar preferred filling machine 1 is as so-called
  • the transport of the container 2 does not have to be rectilinear, but can also take place in at least one arc or even in a circle.
  • Such filling machines are also referred to as rotary machines, because the containers are then moved, for example, at least in sections along a circular path. In this case, at least parts of the filling machine can rotate about a central axis, which can coincide with the axis of the circular path of the container.
  • the aseptic chamber 15 is supplied with sterile air via corresponding sterile air connections 20.
  • the containers 2 are preheated successively by preheating means 21 by blowing hot sterile air. Thereafter, the containers 2 are sterilized by means of a sterilizer 22, preferably by means of hydrogen peroxide, whereupon the containers 2 are dried by applying sterile air via a drying device 23 and after the transition from the
  • Sterilization zone 16 are brought into the filling and sealing zone 17 in a filling position 24 below a filling spout 25.
  • the container 2 There is in the container 2 in the form of
  • Container 2 is filled in the form of packages.
  • the now filled with the food container 2 are subsequently closed with a closing device 30 by folding and sealing an upper portion of the container 2.
  • the containers 2 are then removed from the cells 13 of the transport device 14.
  • the now empty cells 13 are moved further with the transport device 14 in the direction of the mandrel wheel 8 in order to receive further containers 2 there.
  • Component in the form of a fruit juice or a yogurt is cached in the filling machine in a storage container 31.
  • the main component is previously pasteurized or sterilized in a process plant, not shown.
  • the then pasteurized or sterilized main component 29 is then released from the process plant to the filling machine 1 and there in the
  • the filling machine 1 has a
  • Main component 29 on. It may be a line connection, a nozzle or the like. From the feed unit 32 is the
  • Main component 29 via a guide 33 to a filling valve 34 which provides the filling outlet 28 for filling the container 2 with the main component 29.
  • the additional component 26, which forms the bottled food together with the main component 29, is fed separately via a further feed unit 35 into a storage container 36, where the additional component 26 is temporarily stored in the containers 2 prior to filling. From the reservoir 36, the additional component 26 passes through a metering device 37 to a filling valve 38, which provides the filling outlet 25 to the additional component 26 separately from the
  • Main component 29 to fill in the container. On the way from the reservoir 36 to the filling valve 38, the additional component 29 flows through an electrical
  • Heating means 39 for heating the additional component 26 prior to filling the additional component 26 in the container 2.
  • the additional component 26 which is not pasteurized or unsterilized in the storage container 36 is stored, pasteurized or sterilized.
  • the heater 39 is connected to a power supply 40, which occupies at least two electrodes, not shown, with a potential difference.
  • the electrodes are in conductive contact with the additional component 26, so that the Current path between the electrodes via the additional components 26 is closed.
  • an electric current flows from at least one electrode to at least one further electrode of the heating device 39, wherein the additional component 26 acts as a heating resistor.
  • the current flowing through the additional component 26 electrical current leads to a direct heating without the
  • a plunger can be integrated into the filling valve 34,38, which pushes by appropriate displacement a predetermined volume in cycles from the filling valve.
  • a piston pump, diaphragm pump or the like is preferably used in order to reproduce the predetermined volume in a reproducible manner into the containers 2.
  • Additional component 26 as well as the main component 29 may both have lumpy fractions as well as be free of lumpy fractions. Heating the
  • Additive component 26 for the purpose of pasteurization or sterilization in the heater 39 is provided independently of any particulate portions.
  • the illustrated filling machine 1 may be designed such that a plurality of
  • a plurality of filling valves 34, 38 are preferably provided for the additional component 26 and / or the main component 29, which may be arranged next to one another transversely to the transport direction of the containers 2.
  • the filling valves 34, 38 are then preferably connected to the same feed tank 36 and / or the same storage tank 31.
  • a single heater 39 may be provided which pasteurizes the additive component 26 for filling by the filling valves 38 or sterilized. It can also be provided that each filling valve 38 is assigned a separate heating device 39 for filling the additional component 26. Each heater 39 then pasteurizes or sterilizes the auxiliary component 26 filled by a filling valve 38.
  • the container 2 can be filled one after the other in the container 2. This is particularly suitable for main components 29, which tend to foam. By the portion-wise filling of the main component 29 less foam is formed and / or it is the foam more time available to collapse again in itself. In the filling of the additional component 26, the foaming is rather irrelevant, since the additional component 26 represents only a small part of the filled into the container 2 food. This applies even more when the additional component is filled before the main component in the still empty container 2. Just then, the foaming compared to that for the simultaneous filling of
  • Main component and additional component expected foaming can be significantly reduced.
  • the additional component can also be filled into the containers 2 after the main component 29. It can be at the
  • Main component 29 is filled from the storage container 31 via a common filling valve 41 and a common filling outlet 42 into the container 2.
  • the metering device 43 is connected to the corresponding filling valve 41.
  • the metering device 43 has an electric heater 39 as described. When flowing through the electric heater 39 is the
  • the filling valve 41 is formed so that the additional component 26 and the main component 29 are always mixed in the right proportion to each other. If necessary, at least one metering pump can be used for this purpose, which can if necessary be integrated into the filling valve. It is not shown that even in this filling machine 40 a plurality of filling valves 41 of the type shown can be arranged in a row to fill a plurality of containers 2 at the same time and / or to fill the containers 2 successively in portions with the main component 29.
  • the illustrated filling valves penetrate a perforated plate 44, which closes the aseptic zone upwards, through which a curtain of sterilized air can be passed down through the holes, however, into the aseptic zone in the filling and sealing zone 17. This forms a particular laminar downward flow of sterilized air, which prevents microorganisms in the filling and
  • Seal zone 17 and the aseptic zone can penetrate, so that they would not be aseptic.
  • a detail of another filling machine 50 is shown, in which the main component 29 is removed from the storage container 31 and divided by a distributor 51 into different sub-streams.
  • the guide 52 branches from the Verteilr 51 into a series of sub-lines 53 to guide the main component 29 to a plurality of separate filling valves 54, which fill each other container 2.
  • the filling valves 54 are arranged in a row next to each other. Under the filling valves 54 are in the transport direction of the
  • Transport chain 14 different rows of containers 2 passed.
  • five containers 2 are therefore filled simultaneously in each filling cycle.
  • more or fewer containers 2 can be filled simultaneously or more or less filling valves 54 side by side to be ordered.
  • the additional component 26 is removed via the metering device 55 and passed through the electric heater 39, wherein the additional component 26 is pasteurized or sterilized. Then the pasteurized or sterilized additive component 26 via a
  • Metering pump 56 metered in a predetermined ratio to the main components 29 in the manifold 51, wherein the additional component 26 and the
  • Main component 29 and thereby form the food to be filled.
  • the food is then as described on the filling valves 54 and their
  • a filling machine 60 is shown, in which the additional component 26 is metered from the storage container 36 via a metering device 61, comprising an electric heater 39 whose electrodes are connected to a power supply 40, into the storage container 31 for the main component 29 ,
  • the main component 29 is supplied via a feed unit 32 already pasteurized or sterilized.
  • the additional component 26 is pasteurized or sterilized when flowing through the heater 39.
  • a metering pump 62 is provided in order to dose the additional component 26 in the correct ratio to the main component 29, a metering pump 62 is provided.

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Abstract

Füllmaschine (1, 40, 50, 60) zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend wenigstens eine Hauptkomponente (29) und wenigstens eine Zusatzkomponente (26) in eine Vielzahl von Behältern (2), insbesondere Karton-/Kunststoff-Verbundpackungen, mit einer Leiteinrichtung (33, 52) zum Leiten der wenigstens einen, insbesondere pasteurisierten oder sterilisierten, Hauptkomponente (29) von wenigstens einer Zuführeinheit (32) zu wenigstens einem Füllauslass (28, 42) eines Füllventils (34, 41, 54). Damit Lebensmittel umfassend wenigstens eine Hauptkomponente und wenigstens eine Zusatzkomponente einfacher gehandhabt werden können, ist vorgesehen, dass ein Vorlagebehälter (36) für die wenigstens eine Zusatzkomponente (26), eine mit dem Vorlagebehälter (36) verbundene Dosiereinrichtung (37, 43, 55, 61) zum Dosieren der Zusatzkomponente (26) in die Behälter (2) und/oder zur Hauptkomponente (29) und in der Dosiereinrichtung (37, 43, 55, 61) eine elektrische Heizeinrichtung (39) zum Pasteurisieren oder Sterilisieren der Zusatzkomponente (26) vor dem Dosieren in die Behälter (2) und/oder zur Hauptkomponente (29) vorgesehen sind.

Description

Füllmaschine und Verfahren zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend eine Hauptkomponente und eine Zusatzkomponente
Die Erfindung betrifft eine Füllmaschine zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend wenigstens eine Hauptkomponente und wenigstens eine
Zusatzkomponente in eine Vielzahl von Behältern, insbesondere Karton-/Kunststoff- Verbundpackungen, mit einer Leiteinrichtung zum Leiten der wenigstens einen, insbesondere pasteurisierten oder sterilisierten, Hauptkomponente von wenigstens einer Zuführeinheit zu wenigstens einem Füllauslass eines Füllventils. Ferner betrifft die Erfindung ein System umfassend eine solche Füllmaschine und eine Prozessanlage zum Pasteurisieren oder Sterilisieren der Hauptkomponente und zum Zuführen der pasteurisierten oder sterilisierten Hauptkomponente zur Zuführeinheit der
Füllmaschine. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend wenigstens eine Hauptkomponente und wenigstens eine Zusatzkomponente in eine Vielzahl von Behältern, insbesondere Karton-/Kunststoff- Verbundpackungen mit einer Füllmaschine.
Füllmaschinen der genannten Art dienen dem Abfüllen von, insbesondere
fließfähigen, Lebensmitteln in eine Vielzahl von Behältern, insbesondere von
Packungen. Bei den Lebensmitteln kann es sich beispielsweise um Getränke wie Säfte, Wasser oder Milch handeln. Es kommen aber auch andere Lebensmittel wie Joghurt, Soßen und dergleichen in Frage. Dabei können die Lebensmittel bedarfsweise
Komponenten in Form stückiger Anteile, wie etwa Fruchtfleisch oder
Gemüsestückchen aufweisen. Die Lebensmittel weisen zudem häufig Zusätze wie Aromen, Vitamine, Komponenten mit stückigen Anteilen oder Farbstoffe auf, die zu einer Hauptkomponente des Lebensmittels zugesetzt werden. Häufig unterscheiden sich unterschiedliche Lebensmittel lediglich hinsichtlich der Zusätze, während die verwendete Hauptkomponente unverändert bleibt. So kann beispielsweise Joghurt Je nach gewünschter Geschmacksrichtung mit unterschiedlichen Fruchtstücken, Farbstoffen und/oder Aromen versetzt werden.
Damit die Lebensmittel nach dem Abfüllen in die Behälter möglichst lange haltbar sind, ist es erforderlich, die Lebensmittel vor dem Abfüllen in die Behälter zu pasteurisieren oder zu sterilisieren. Ferner sollte das Abfüllen unter sterilen bzw. aseptischen Bedingungen in vorher sterilisierte Behälter erfolgen. Auf diese Weise können die Lebensmittel wenigstens im Wesentlichen frei von Keimen bzw.
Mikroorganismen in den Behältern aufgenommen werden.
Behälter sind insbesondere Packungen zum Verpacken des Lebensmitteln. Die Packungen sind vorzugsweise Karton-/Kunststoff- Verbundpackungen, die aus einem Packstoff in Form eines Laminats umfassend eine Kartonschicht und äußeren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoffschichten, etwa aus Polyethylen (PE), gebildet sind. Der Karton verleiht den Packungen eine ausreichende Stabilität, damit die Packungen einfach gehandhabt und beispielsweise gestapelt werden können. Die Kunststoffschichten schützen den Karton vor Feuchtigkeit und erlauben ein Siegeln des Packstoffs zur Bildung einer dichten Packung. Zusätzlich können noch weitere Schichten, wie etwa eine Aluminiumschicht, vorgesehen sein, die eine Diffusion von Sauerstoff und anderen Gasen durch die Packung verhindern.
Das Sterilisieren oder Pasteurisieren der Lebensmittel erfolgt in einer sogenannten Prozessanlage, von der die sterilisierten oder pasteurisierten Lebensmittel an die Füllmaschine abgegeben werden. Zu diesem Zweck weist die Füllmaschine eine Zuführeinheit auf, die insbesondere mit einem Speicherbehälter verbunden ist. Die Zuführeinheit kann dann beispielsweise eine Rohrleitung oder ein Stutzen sein. In dem Speicherbehälter wird das entsprechende Lebensmittel bis zum Füllen der Behälter zwischengespeichert. Das Sterilisieren oder Pasteurisieren erfolgt zumeist batchweise, indem das Lebensmittel für eine bestimmte Zeit auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Auf diese Weise werden Mikroorganismen wenigstens im Wesentlichen abgetötet, so dass eine möglichst keimfreie Abfüllung des Lebensmittels erfolgen kann. Das Sterilisieren erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 121°C und 141°C, während das Pasteurisieren bei einer Temperatur zwischen 70°C und 98°C erfolgen kann. Das Pasteurisieren kann bei verhältnismäßig sauren
Produkten, wie Fruchtsäften, ausreichend sein, um Mikroorganismen in
ausreichendem Maße abzutöten. Da die zu sterilisierenden Lebensmittel
typischerweise Wasser enthalten, erfolgt das Sterilisieren anders als das
Pasteurisieren unter Überdruck. Um die Qualität des Lebensmittels nicht zu beeinträchtigen, wird das Lebensmittel jedoch möglichst kurz erhitzt und
anschließend abgekühlt. Anschließend wird die pasteurisierte oder sterilisierte Menge an Lebensmittel in einen Speicherbehälter der Füllmaschine geleitet.
Der Speicherbehälter wird während des Abfüllens steril gehalten und ist über eine Leiteinrichtung mit wenigstens einem Füllauslass verbunden, aus dem das
Lebensmittel austritt, um von der darunter vorgesehenen Packung aufgenommen zu werden. Der Füllauslass wird dabei in der Regel von einem Füllventil gebildet, das dem exakten Abfüllen des Lebensmittels dient. Typischerweise erfolgt das Abfüllen des Lebensmittels über eine Reihe von Füllauslässen bzw. Füllventilen, die alle mit dem Speicherbehälter verbunden sein können. Die Füllauslässe sind dann regelmäßig in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei die Behälter den Füllauslässen ebenfalls in nebeneinander angeordneten Reihen zugeführt werden.
Beim Abfüllen von Lebensmitteln aus mehreren Komponenten kann es im
Speicherbehälter zu einem wenigstens teilweisen Entmischen der Komponenten kommen, was ein zusätzliches Rührwerk im Speicherbehälter erforderlich machen kann. Aber selbst dann kann nicht immer sichergestellt werden, dass die
Komponenten immer im gewünschten Verhältnis zueinander in eine Packung gelangen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich die Viskosität der Komponenten erheblich voneinander unterscheidet oder eine Komponente stückige Anteile aufweist, deren Dichte erheblich von der Dichte der anderen Komponente abweichen kann. Zudem ist auch für den Fall, dass nur die Zusatzkomponente nicht aber die Hauptkomponente getauscht werden soll, ein aufwendiger Produktwechsel erforderlich. Um Produktwechsel einfacher zu gestalten, ist bereits vorgeschlagen worden, die Zusatzkomponente separat zu sterilisieren oder pasteurisieren und in einem Vorlagebehälter separat von der Hauptkomponente zu speichern. Die
Zusatzkomponente kann dann über ein separates Füllventil vor oder nach der Hauptkomponente in die Packung gefüllt werden. Dies ist aber ebenfalls mit einem nicht unerheblichen verfahrenstechnischen und apparatetechnischen Aufwand verbunden. So muss die beispielweise eine Prozessanlage nacheinander
unterschiedliche Komponenten für das Abfüllen vorbehandeln oder es muss für die separate Komponente eine separate Prozessanlage vorgesehen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Füllmaschine, ein System und ein Verfahren jeweils der vorgenannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass Lebensmittel umfassend wenigstens eine Hauptkomponente und wenigstens eine Zusatzkomponente einfacher gehandhabt werden können.
Diese Aufgabe ist bei einer Füllmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass ein Vorlagebehälter für die wenigstens eine Zusatzkomponente, eine mit dem Vorlagebehälter verbundene Dosiereinrichtung zum Dosieren der Zusatzkomponente in die Behälter und/oder zur Hauptkomponente und in der Dosiereinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung zum Pasteurisieren oder sterilisieren der Zusatzkomponente vor dem Dosieren in die Behälter und/oder zur Hauptkomponente vorgesehen sind.
Die Aufgabe wird zudem bei einem System nach dem Oberbegriff von Anspruch 7 dadurch gelöst, dass die Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
Im Übrigen wird die Aufgabe gemäß Anspruch 8 durch ein Verfahren der genannten Art gelöst, bei dem die wenigstens eine Hauptkomponente, insbesondere pasteurisiert oder sterilisiert, mit einer Leiteinrichtung von wenigstens einer Zuführeinheit zu wenigstens einem einen Füllauslass aufweisenden Füllventil geleitet wird, bei dem die Hauptkomponente mit dem wenigstens einen Füllventil in die Vielzahl von Behälter gefüllt wird,
bei dem die wenigstens eine Zusatzkomponente in einem Vorlagebehälter bevorratet wird,
bei dem die Zusatzkomponente vom Vorlagebehälter und über eine
Dosiereinrichtung in die Behälter und/oder zur Hauptkomponente dosiert wird und
bei dem die Zusatzkomponente in einer elektrischen Heizeinrichtung der Dosiereinrichtung vor dem Dosieren in die Behälter und/oder die
Hauptkomponente pasteurisiert oder sterilisiert wird. Die Erfindung hat erkannt, dass das Handling der wenigstens einen
Zusatzkomponente erheblich vereinfacht werden kann, wenn die Zusatzkomponente nicht bereits pasteurisiert oder sterilisiert an die Füllmaschine übergeben wird, sondern zunächst ohne bereits pasteurisiert oder sterilisiert zu sein, in wenigstens einem Vorlagebehälter bevorratet wird. Daher handelt es sich bei dem
Vorlagebehälter auch nicht um einen Speicherbehälter für die wenigstens eine Hauptkomponente und ist der Vorlagebehälter mit einer zusätzlichen
Dosiereinrichtung zum Dosieren der Zusatzkomponente zum Zwecke des Abfüllens in die Behälter versehen. Dabei kann die Dosiereinrichtung dazu ausgebildet sein, die Zusatzkomponente separat von der wenigstens einen Hauptkomponente,
bedarfsweise vor, nach oder gleichzeitig mit der Hauptkomponente in die Behälter zu dosieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Dosiereinrichtung aber auch dazu ausgebildet sein, die wenigstens eine Zusatzkomponente zu wenigstens einer
Hauptkomponente zu dosieren, bevor die wenigstens eine Hauptkomponente in die Behälter gefüllt wird. Die wenigstens eine Zusatzkomponente und die wenigstens eine Hauptkomponente werden also vereint bzw. gemischt, bevor die Komponenten gemeinsam in Behälter gefüllt werden. Damit über die wenigstens eine Zusatzkomponente keine Mikroorganismen in die wenigstens eine Hauptkomponente bzw. die Behälter eingetragen werden, wird die wenigstens eine Zusatzkomponente nach der Entnahme aus dem wenigstens einen Vorlagebehälter durch eine elektrische Heizeinrichtung geleitet, in der die
Zusatzkomponente so weit erhitzt wird, dass die Zusatzkomponente durch das Erhitzen pasteurisiert oder sterilisiert wird. Ob eine Sterilisierung oder
Pasteurisierung erfolgt, hängt vom Zusatzprodukt, insbesondere vom pH-Wert des Zusatzprodukts, ab und wird dementsprechend vorgegeben. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung von Zusatzprodukten, die lediglich pasteurisiert werden müssen. Dies kann nämlich bei Temperaturen von weniger 100°C und daher typischerweise bei Umgebungsdruck erfolgen. Das Sterilisieren der
Zusatzkomponente erfordert dagegen höhere Temperaturen, insbesondere wenigstens 121°C, so dass das Sterilisieren unter Überdruck und damit aufwendiger erfolgen muss. Die sterilisierte Zusatzkomponente kann nach dem Erhitzen und/oder beim Dosieren der Zusatzkomponente in die Behälter oder die wenigstens eine Hauptkomponente entspannt werden.
Die Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung hat gegenüber einem Erhitzen beispielsweise mit Prozessdampf den Vorteil, dass die Heizleistung der
Heizeinrichtung ohne größere Probleme sehr genau und sehr schnell geregelt werden kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die wenigstens eine
Zusatzkomponente etwa zwischen zwei aufeinanderfolgenden Dosierereignissen, bei denen die Zusatzkomponente in die Behälter und/oder die Hauptkomponente dosiert werden, nicht zu lange in Kontakt mit einer heißen Wärmeübertragungsfläche steht. Dann besteht nämlich die Gefahr, dass die Zusatzkomponente anbrennt oder die Qualität der Zusatzkomponente anderweitig herabgesetzt wird. Ein zu starkes oder zu langes Erhitzen der Zusatzkomponente kann verhindert werden, wenn die Leistung der elektrischen Heizeinrichtung entsprechend geregelt wird. Etwa bei einem zwischenzeitlichen Anlagenstillstand kann die Spannungsversorgung der
Heizeinrichtung beispielsweise vollständig unterbunden werden. Das Erhitzen und damit Pasteurisieren oder Sterilisieren der Zusatzkomponente in der Füllmaschine bietet sich gegenüber der Hauptkomponente beispielsweise deshalb an, weil die Zusatzkomponente einen viel geringeren Anteil an dem abzufüllenden Lebensmittel ausmacht als die Hauptkomponente. Die wenigstens eine
Zusatzeinrichtung kann folglich mit weniger Aufwand und zuverlässiger pasteurisiert werden als die Hauptkomponente. Gleichwohl kann grundsätzlich auch eine
Hauptkomponente der Füllmaschine zugeführt werden, ohne dass die
Hauptkomponente bereits pasteurisiert oder sterilisiert ist. Dann kann in der
Leiteinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung vorgesehen sein, die von der Hauptkomponente durchströmt und dabei pasteurisiert oder sterilisiert wird, je nachdem was im Einzelfall erforderlich oder gewünscht ist.
Die Hauptkomponente wird verfahrensgemäß mit einer Leiteinrichtung von wenigstens einer Zuführeinheit, die dem Zuführen der Hauptkomponente zur
Füllmaschine dient, zu wenigstens einem einen Füllauslass aufweisenden Füllventil geleitet, von wo die Hauptkomponente in Behälter gefüllt wird. Sind mehrere
Füllauslässe bzw. Füllventile vorgesehen, können diese über eine Leiteinrichtung mit einer Zuführeinheit verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können die Füllventile auch mit einem gemeinsamen Speicherbehälter oder mit separaten Speicherbehältern verbunden sein. Der wenigstens eine Speicherbehälter ist dann Bestandteil der Leiteinrichtung. Das Füllventil kann nacheinander herangeführte Behälter füllen, während mehrere Füllventile jeweils, insbesondere parallel zueinander,
herangeführte Behälter füllen können.
Die wenigstens eine Zusatzkomponente wird zunächst in einem Vorlagebehälter bevorratet und von dort über eine Dosiereinrichtung in die Behälter und/oder zur Hauptkomponente dosiert. Vor dem Dosieren der wenigstens einen
Zusatzkomponente gelangt die zu dosierende Zusatzkomponente durch eine elektrische Heizeinrichtung als Bestandteil der Dosiereinrichtung, in der die wenigstens eine Zusatzkomponente pasteurisiert oder sterilisiert wird. Die wenigstens eine Zusatzkomponente wird daher wie die wenigstens eine
Hauptkomponente separat oder zusammen pasteurisiert oder sterilisiert in die dafür vorgesehenen Behälter gefüllt, wozu die Behälter den entsprechenden Füllventilen zugeführt werden.
Die Behälter sind insbesondere als aus einem Packstoff gefertigte Packungen zum Aufnehmen bzw. zum Verpacken der Lebensmittel ausgebildet. Dabei handelt es sich bei den Packungen vorzugsweise um Karton-/Kunststoff- Verbundpackungen, die bedarfsweise in der Füllmaschine aus einem Packungsvorläufer gefertigt werden. Als Packungsvorläufer können beispielsweise Packstoffzuschnitte aus Packstoff verwendet werden, die bedarfsweise vorkonfektioniert sein können, und zwar beispielsweise durch Siegeln von Längskanten zu einem Packungsrohling in Form eines Packungsmantels. Entsprechende Packungsmäntel werden typischerweise auf Dornen eines sogenannten Dornrades aufgezogen, wobei der Querschnitt der Dornen dem inneren Querschnitt des Packungsmantels entspricht, der zunächst über den Dorn nach außen vorsteht. Dieser vorstehende Bereich des Packungsmantels wird erhitzt und zum Schließen, etwa als Packungsboden, gegen die Stirnseite des Dorns gefaltet und dort verpresst. Da dies für das Verfahren des Füllens von Packungen grundsätzlich keinen nennenswerten Unterschied macht, wird als Boden der Packung insbesondere der beim Füllen nach unten weisende, verschlossene und als Kopf der Packung insbesondere der beim Füllen noch unverschlossene obere Teil der Packung angesehen. In welcher Ausrichtung die Packung jedoch nach dem Füllen und endgültigen Verschließen gehandhabt wird, wo also bei der Verpackung letztlich oben oder unten ist, ist für die von der Erfindung zu lösende Aufgabe nicht von
grundlegender Bedeutung. Mit anderen Worten macht es in diesem Zusammenhang keinen großen Unterschied, ob die Packungen durch den noch offenen Bodenbereich oder den noch offenen Kopfbereich der Packung gefüllt wird.
Zum Füllen werden die einseitig offenen Behälter in eine Sterilisationszone der Füllmaschine eingeschleust, etwa indem die Behälter nacheinander in Zellen einer Transporteinrichtung eingeführt werden. Die Behälter werden dann mit definierter Geschwindigkeit und in definiertem Abstand zueinander durch die Sterilisationszone der Füllmaschine transportiert, wo die Behälter bedarfsweise mit heißer Sterilluft vorgewärmt werden, bevor eine Sterilisiation der Behälter, beispielsweise mit Wasserstoffperoxid, und bedarfsweise eine Trocknung mit Sterilluft erfolgt. Die sterilisierten Behälter werden dann in die Füll- und Siegelzone übergeben und dort vorzugsweise mit einem fließfähigen Lebensmittel, wie beispielsweise einem Getränk befüllt. Anschließend wird die Packung noch verschlossen und über die
Transporteinrichtung aus der Füll- und Siegelzone transportiert sowie letztlich aus den Zellen der Transporteinrichtung entnommen.
In einigen Füllmaschinen werden die Behälter, insbesondere in Form von Packungen, von der Transporteinrichtung in einer geraden Linie durch die Füllmaschine transportiert. Entsprechende Füllmaschinen werden auch als Langläufer bezeichnet. In anderen Füllmaschinen, den sogenannten Rundläufern, beschreiben die Behälter bzw. die Packungen eine mehr oder weniger bogenförmige Bewegung, die einen Kreisbogenabschnitt oder mehrere Kreisbogenabschnitte umfassen kann. Zudem können die Behälter getaktet oder kontinuierlich durch die Füllmaschine transportiert werden. Jedenfalls kann der Transport der Behälter beim Füllen angehalten werden. Die Behälter können beim Füllen aber auch kontinuierlich weiterbewegt werden, wobei dann der Füllauslass vorzugsweise mit dem Behälter mitbewegt wird.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen der Füllmaschine, des Systems und des Verfahrens der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen gemeinsam beschrieben, ohne immer im Einzelnen exakt zwischen der Füllmaschine, dem System und dem Verfahren zu unterscheiden. Dem Fachmann ist jedoch anhand des Kontextes ersichtlich, welche Merkmale jeweils hinsichtlich der Füllmaschine, des Systems und des Verfahrens bevorzugt sind.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der Füllmaschine ist die wenigstens eine elektrische Heizeinrichtung zum direkten Erhitzen der wenigstens einen Zusatzkomponente ausgebildet. Das direkte Erhitzen der Zusatzkomponente kann nämlich unter Verzicht auf heiße Wärmeübertragungsflächen erfolgen. Diese geben nämlich auch dann noch Wärme an die Zusatzkomponente ab, wenn dies gar nicht erwünscht ist, etwa wenn die Zusatzkomponente, warum auch immer, länger in der Heizeinrichtung verweilt als grundsätzlich vorgesehen. Dann kann nämlich die Qualität der Zusatzkomponente leiden. Es kann auch zu einem„Anbrennen" der Zusatzkomponente kommen, was die Reinigung der Heizeinrichtung erforderlich machen oder zu einer unerwünschten geschmacklichen Veränderung des
Lebensmittels führen kann.
Das direkte Erhitzen erfolgt dabei vorzugsweise, indem ein elektrischer Strom durch die zu dosierende Zusatzkomponente geleitet wird. Die Wärme entsteht daher direkt in der wenigstens einen Zusatzkomponente und nicht unbedingt in einem
zusätzlichen Heizwiderstand. Das Aufheizen der Zusatzkomponente kann so sehr genau geregelt werden, und zwar nahezu verzögerungsfrei. Je größer die Stromstärke ist, die durch die Zusatzkomponente strömt, desto höher ist die Stromdichte beim Durchströmen der Zusatzkomponente und desto mehr Wärme wird in der
Zusatzkomponente erzeugt. Damit sich die in der Heizeinrichtung mit der
Zusatzkomponente in Kontakt kommenden Strömungskanäle nicht weiter aufheizen als die Zusatzkomponente selbst, können die Strömungskanäle wenigstens im
Wesentlichen aus einem nicht leitenden Material gebildet werden.
Zum direkten Erhitzen der Zusatzkomponente ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn wenigstens zwei räumlich voneinander beabstandete Elektroden mit der
Zusatzkomponente in Kontakt gebracht werden, wobei die Elektroden an eine Spannungsversorgung angeschlossen werden, so dass zwischen den Elektroden ein elektrischer Strom fließt, der durch die Zusatzkomponente geleitet wird. Anders ausgedrückt, kann die Zusatzkomponente beispielsweise so verstanden werden, dass die Zusatzkomponente selbst den Heizwiderstand der elektrischen Heizeinrichtung bildet. Auf einen Heizwiderstand, der beispielsweise durch eine
Wärmeübertragungsfläche gebildet werden kann, kann somit bedarfsweise verzichtet werden. Bedarfsweise können auch mehr als zwei Elektroden mit der Zusatzkomponente in Kontakt gebracht werden. Unabhängig von der Anzahl der Elektroden ist es insbesondere für Zusatzkomponenten mit stückigen Anteilen besonders bevorzugt, wenn die Elektroden flächig und/oder an einer Innenwand der Heizeinrichtung vorgesehen sind. Grundsätzlich können die Elektroden aber auch, etwa stiftförmig, in den freien Querschnitt der Heizeinrichtung für die
Zusatzkomponente hineinragen. Stückige Anteile könnten sich hieran jedoch verfangen, so dass diese Lösung insbesondere für Zusatzkomponenten ohne stückige Anteile bevorzugt sein kann. Die Heizeinrichtung kann aber alternativ oder zusätzlich auch einen separaten Heizwiderstand aufweisen, der thermisch leitend direkt oder indirekt mit der
Zusatzkomponente gekoppelt ist. Dabei sollte jedoch recht wenig Material zusätzlich zur Zusatzkomponente tatsächlich erhitzt werden, so dass eine recht schnelle
Temperaturregelung erreicht und die thermische Trägheit des entsprechenden System verringert werden kann. Die Erwärmung der Zusatzkomponente sollte mit Einsetzen der Spannungsversorgung möglichst unmittelbar erfolgen und mit dem Abschalten der Spannungsversorgung möglichst schnell wieder beendet sein. Dies ist beispielsweise auch ganz ohne Heizwiderstand in Form der Zusatzkomponente und/oder des wenigstens eines separaten Heizwiderstands möglich.
So kann die Zusatzkomponente direkt über Mikrowellen und/oder Radiowellen erhitzt werden, mit denen die Zusatzkomponente in der Heizeinrichtung bestrahlt wird. Damit die Mikrowellen und/oder Radiowellen beim Bestrahlen der
Zusatzkomponente nicht zu sehr absorbiert werden, kann die die Zusatzkomponente führende Leitung in der Heizeinrichtung aus Kunststoff oder Glas anstelle von Metall gebildet sein, die zudem vorzugsweise den thermischen Anforderungen genügt.
Sobald die Zusatzkomponente nicht mehr mit Mikrowellen und/oder Radiowellen bestrahlt wird, erfolgt höchsten eine weitere Erwärmung über noch heiße
Anlagenteile, z.B. die Leitung für die Zusatzkomponente. Heizeinrichtungen können auch Mikrowellen, Radiowellen und/oder Heizwiderstände kombinieren. Zudem kann eine Regelung vorgesehen sein, welche die Spannungsversorgung zur Heizeinrichtung unterbindet, wenn keine Zusatzkomponente durch die Heizeinrichtung gefördert wird. Die Heizeinrichtung kann dabei mittels eines Relais oder, bevorzugt, über einen Transistor geschaltet werden. Eine Kühlung der wenigstens einen erhitzten Zusatzkomponente ist in der Regel entbehrlich, da die Zusatzkomponente durch verhältnismäßig geringe
Strömungsquerschnitte strömt und dabei viel Wärme abgibt. Mithin wird die
Zusatzkomponente gegebenenfalls bereits kurze Zeit nach dem Verlassen der
Heizeinrichtung wieder auf eine deutlich niedrigere Temperatur, evtl. auf die
Ausgangstemperatur vor dem Erhitzen, abgekühlt sein. Alternativ oder zusätzlich wird die Zusatzkomponente in die kühlere Hauptkomponente dosiert und dabei abgekühlt. Auf diese Weise wird konstruktiver und steuerungstechnischer Aufwand eingespart. Zudem wird die Hauptkomponente durch die heißere Zusatzkomponente nicht übermäßig erwärmt, was ansonsten zu einer Qualitätsminderung des
Lebensmittels führen kann. Die Zusatzkomponente bildet nämlich vorzugsweise einen deutlich kleineren Anteil am Lebensmittel als die Hauptkomponente.
Die Dosiereinrichtung ist zum Dosieren der Zusatzkomponente zur Hauptkomponente beispielsweise mit der Leiteinrichtung, insbesondere einem Füllventil oder einem Ventilknoten, verbunden, mit dem mehrere Füllventile verbunden sind. Der
Ventilknoten ist dabei die Schnittstelle zwischen der Füllmaschine und der
Materialversorgung, bei der es sich um eine die Hauptkomponente
ultrahocherhitzende Anlage handeln kann. Eine solche Anlage kann bedarfsweise mehrere Füllmaschinen mit der Hauptkomponente versorgen. Dies ermöglicht ein rasches Abkühlen der Zusatzkomponente und eine gute Durchmischung von
Zusatzkomponente und Hauptkomponente. Insbesondere wenn die
Zusatzkomponente und die Hauptkomponente gut mischbar sind, kann es auch vorteilhaft sein, die Dosiereinrichtung mit einem Speicherbehälter für die
Hauptkomponente zu verbinden. Die Zusatzkomponente und die Hauptkomponente können sich dann im Speicherbehälter und/oder auf dem Weg zum Füllauslass entlang der Leiteinrichtung mischen. Alternativ kann die wenigstens eine Zusatzkomponente aber auch separat von der Hauptkomponente direkt in die Behälter dosiert werden. Dann ist eine
Zusammenführung von Zusatzkomponente und Hauptkomponente entbehrlich. Außerdem kann so sichergestellt werden, dass stets die richtige Menge an
Zusatzkomponente in die Behälter gelangt. Die direkte Dosierung der
Zusatzkomponente in die Behälter kann wahlweise vor, nach und/oder während des Einfüllens der wenigstens einen Hauptkomponente erfolgen. Das Einfüllen der Zusatzkomponente vor oder während der Hauptkomponente kann zu einer besseren Durchmischung führen. Das nachträgliche Dosieren der wenigstens einen
Zusatzkomponente nach der wenigstens einen Hauptkomponente, bedarfsweise auch das vorhergehende Dosieren der Zusatzkomponente, kann dagegen beispielsweise bevorzugt sein, wenn keine Durchmischung von Zusatzkomponente und
Hauptkomponente gewünscht ist, etwa im Fall von Joghurt mit separater
Fruchtzubereitung. Zum separaten Dosieren der Zusatzkomponente bietet es sich an, wenn dazu wenigstens ein separates Füllventil mit einem Füllauslass vorgesehen ist. Soll die Dosierung parallel in mehrere Behälter erfolgen, können entsprechend viele Füllventile parallel angeordnet werden. Um ein steriles Füllen der Behälter sicherzustellen, kann das wenigstens eine
Füllventil und/oder der wenigstens eine Füllauslass für die Hauptkomponente und/oder die Zusatzkomponente einer Aseptikzone der Füllmaschine zugeordnet sein, die frei ist von Mikroorganismen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das wenigstens eine Füllventil wenigstens teilweise in die Aseptikzone hineinragt und/oder der wenigstens eine Füllauslass in der Aseptikzone angeordnet ist.
Um ein Überhitzen der Zusatzkomponente zu vermeiden, sei es im
bestimmungsgemäßen Betrieb und/oder beim Auftreten einer Betriebsstörung, kann eine Anlagensteuerung vorgesehen sein, die ein diskontinuierliches Erhitzen der zu dosierenden Zusatzkomponente ermöglicht. Die Heizleistung kann dann
beispielsweise im Falle einer Betriebsstörung, in der kein weiteres Dosieren der Zusatzkomponente erfolgt, unterbrochen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Unterbrechung aber auch im bestimmungsgemäßen Betrieb erfolgen. Beispielsweise kann die Zusatzkomponente nur dann erhitzt werden, indem Strom durch die Zusatzkomponente geleitet wird, wenn die Zusatzkomponente durch die Heizeinrichtung transportiert wird. Ist dies nicht der Fall, etwa wenn die Dosierung der Zusatzkomponente schubweise und/oder taktweise erfolgt, kann das Erhitzen der zu dosierenden Zusatzkomponente für den Zeitraum gestoppt werden, in dem die Zusatzkomponente nicht durch die Heizeinrichtung transportiert wird. Es kann auch ein bestimmtes Dosierungsintervall festgelegt werden, das im Falle einer
Überschreitung zu einem wenigstens teilweisen bzw. zeitweisen Abschalten der Heizeinrichtung führt. So wird vermieden, dass die wenigstens eine
Zusatzkomponente zu lange und/oder zu stark erhitzt wird.
Insbesondere zur Veredelung von Hauptkomponenten durch die Zugabe von
Zusatzkomponenten in Form von, Aromen, Vitaminen, und bestimmten anderen Additiven ist es bevorzugt, wenn nur eine sehr kleine Menge an Zusatzkomponente zudosiert wird. Es kann sich dabei um eine sogenannte Mikrodosierung handeln. Vorzugsweise wird zwischen 0,1 Vol-% und 2 Vol.-%, insbesondere lediglich zwischen 0,1 Vol.-% und 1 Vol.-%, des insgesamt abgefüllten Lebensmittels als
Zusatzkomponente zudosiert. Diese besonders kleinen Mengen sind grundsätzlich schwierig zu handhaben. Infolge des separaten Zudosierens und der separaten Pasteurisierung oder Sterilisierung in der Heizeinrichtung kann das Handling solch geringer Mengen an Zusatzkomponente verbessert und vereinfacht werden. Besonders bevorzugt sind das Verfahren und die Füllmaschine für
Zusatzkomponenten, die einen deutlich geringeren Anteil an Lebensmittel haben als die Hauptkomponenten. Dann ist nämlich das Handling und das Pasteurisieren oder Sterilisieren der Zusatzkomponenten einfach und zuverlässig möglich. Besonders bevorzugt sind Zusatzkomponenten, die wenigstens 2 Vol.-%, insbesondere wenigstens 4 Vol.-%, des gesamten abzufüllenden Lebensmittels ausmachen.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn der Anteil der Zusatzkomponente maximal 15 Vol.-%, insbesondere maximal 10 Vol.-%, des insgesamt abgefüllten Lebensmittels ausmacht. Größere Anteile der Zusatzkomponente kann zu einer nicht immer zuverlässigen Pasteurisierung oder Sterilisierung führen. Als Zusatzkomponente bietet sich wenigstens ein Aroma, wenigstens ein Vitamin (z.B. Ascorbinsäure/Vitamin C) bzw. eine Vitaminzusammensetzung, wenigstens ein Farbstoff, wenigstens eine stückige Anteile enthaltene Komponente, wenigstens eine Komponente mit einer bei 20°C wenigstens zehnfach, insbesondere hundertfach, höheren Viskosität als die Hauptkomponente, als Zusatzkomponente an. Die
Viskosität wird dabei vorzugsweise mittels eines einheitlichen Verfahrens, etwa nach DIN 53019 mittels eines Rotationsviskosimeters, bestimmt. Besonders bevorzugt kann es sein, wenn ein Zylinder-Rotationsviskosimeter, ein Kegel-Platte- Rotationsviskosimeter oder ein Platten-Rotationsviskosimeter genutzt wird. Es sollte bei den Vergleichsmessungen derselbe Viskosimeter mit gleichen Einstellungen in gleicher Weise, insbesondere bei gleicher Temperatur betrieben werden.
Entsprechende Zusatzkomponenten können beispielsweise Fruchtsaftkonzentrate oder dergleichen sein. Grundsätzlich kommen als Zusatzkomponenten insbesondere solche Medien infrage, die deutlich werthaltiger oder wertgebender sind als sie Hauptkomponenten. Es können aber auch solche Medien als Zusatzkomponenten infrage kommen, die sich durch ihre Eigenschaften deutlich von den
Hauptkomponenten unterscheiden, so dass beispielsweise die Gefahr der wenigstens teilweisen Entmischung von Hauptkomponente und Zusatzkomponente besteht. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch das Mischen von Zusatzkomponente und Hauptkomponente selbst aufgrund der Eigenschaftsunterschiede erschwert sein. Durch das Dosieren der Zusatzkomponente beispielsweise zur Hauptkomponente oder separat in die Packung kann die Gefahr des Entmischens gesenkt und/oder das Mischen vereinfacht werden.
Als Hauptkomponente kommen insbesondere Fruchtsäfte, Milch oder Wasser in Frage. Derartigen Lebensmitteln können viele unterschiedliche Zusatzkomponenten zugesetzt werden, die einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften, den Geschmack und die Werthaltigkeit des fertigen Lebensmittels haben. Grundsätzlich kommen aber auch andere Lebensmittel als Hauptkomponenten in Frage.
Um die Zusatzkomponente lediglich pasteurisieren und nicht sterilisieren zu müssen, bietet es sich beispielsweise an, wenn als Zusatzkomponente eine hochsaure
Komponente mit einem pH-Wert von höchstens 4,5 verwendet wird. Entsprechend saure Zusatzkomponenten können beispielsweise saftbasierte, auf gesäuerten Milchprodukten basierende oder teebasierte Lebensmittel sein. Grundsätzlich bevorzugt ist es dabei, wenn die Zusatzkomponente in der Heizeinrichtung auf höchstens 100°C, vorzugsweise zwischen 70°C und 95°C, erhitzt wird. Dann kann die erforderliche thermische Behandlung auch bei wässrigen Lebensmitteln bei
Umgebungsdruck anstelle von Überdruck durchgeführt werden.
Es kann aber als Zusatzkomponente auch wenigstens eine höchstens leichtsaure Komponente mit einem pH-Wert von mindestens 4,5 verwendet werden. Deren Verwendung kann in vielen Fällen durch die Füllmaschine und das Verfahren vereinfacht werden. Die Zusatzkomponente wird dann vorzugsweise sterilisiert und/oder in der Heizeinrichtung auf wenigstens 121°C, insbesondere zwischen 121°C und 131°C, erhitzt. Dies reicht aus, um die Zusatzkomponente verwenden zu können, ohne dass dies zu nennenswerten Einbußen in der Haltbarkeit des abgefüllten Lebensmittels führt.
Die Temperatur beim Abfüllen des Lebensmittels sollte nicht zu hoch sein, damit die Qualität des abgefüllten Lebensmittels nicht unnötig leidet. Daher kann die
Temperatur des Lebensmittels nach dem Mischen wenigstens einer
Hauptkomponente mit wenigstens einer Zusatzkomponente, insbesondere beim Abfüllen in die Behälter, weniger als 30°C, insbesondere zwischen 4°C und 25°C betragen. Alternativ oder zusätzlich können die Zusatzkomponente und die
Hauptkomponente separat in die Packung geleitet werden, und zwar, bedarfsweise jeweils, bei einer Temperatur von weniger als 30°C, insbesondere zwischen 4°C und 25°C. Um die Temperaturvorgaben einzuhalten, können die Volumen- und/oder die Gewichtsanteile sowie die Temperatur jeweils der Hauptkomponente und der Zusatzkomponente entsprechend aufeinander angestimmt werden. Die zuvor angegebenen Temperaturen sollen sich möglichst gleichmäßig möglichst innerhalb von 60 Sekunden oder 30 Sekunden nach dem Verschließen des Behälters oder alternativ beim Verschließen des Behälters einstellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Füllmaschine in einer schematischen
Darstellung, Fig. 2 ein Detail einer zweiten erfindungsgemäßen Füllmaschine in einer
schematischen Darstellung,
Fig. 3A-B ein Detail einer zweiten erfindungsgemäßen Füllmaschine in einer
schematischen Darstellung und
Fig. 4 ein Detail einer zweiten erfindungsgemäßen Füllmaschine in einer
schematischen Darstellung.
In der Fig. 1 ist eine Füllmaschine 1 zum Befüllen von Behältern 2 in Form von Packungen, vorzugsweise Karton-/Kunststo ff- Verbundpackungen, insbesondere mit fließfähigen Lebensmitteln, umfassend eine Vorrichtung 3 zum Formen der Behälter 2 dargestellt. Alternativ könnten diese oder andere Behälter jedoch auch anderweitig hergestellt und der Füllmaschine 1 zugeführt werden. Die dargestellte und insoweit bevorzugte Füllmaschine 1 weist eine Reihe von parallelen Bearbeitungslinien auf, von denen in der Fig. 1 lediglich eine Bearbeitungslinie dargestellt ist. Jeder
Bearbeitungslinie ist ein Bündel 4 von Packungsrohlingen 5 in Form von Packstoffzuschnitten zugeordnet, deren Längsränder aneinander gesiegelt sind und so Packungsmäntel 6 bilden, die zusammengefaltet vorgehalten werden. Durch eine Zuführeinrichtung 7 werden die Packungsmäntel 6 aufgefaltet, wobei bedarfsweise noch eine Applikationseinrichtung, zum Applizieren von nicht dargestellten
Ausgießelementen an die Packungsmäntel 6 vorgesehen sein kann.
Die Vorrichtung 3 zum Formen der Behälter 2 weist ein Dornrad 8 auf, das im dargestellten und insoweit bevorzugten Fall sechs Dornen 9 umfasst und sich zyklisch, also schrittweise, gegen den Uhrzeigersinn dreht. In der ersten Dornradstellung I wird ein Packungsrohling 5 in Form eines Packungsmantels 6 auf den Dorn 9 geschoben. Anschließend wird das Dornrad 8 in die nächste Dornradstellung II weitergedreht, in der der gegenüber dem Dorn 9 vorstehende Endbereich 10 des Packungsmantels 6 über eine Heizeinheit 11 mit Heißluft erwärmt wird. In der nächsten Dornradstellung III wird der erwärmte Endbereich 10 des Packungsmantels 6 durch eine Presse 12 vorgefaltet und in der nachfolgenden Dornradstellung IV in der gefalteten Position durch eine nicht näher bezeichnete Siegeleinrichtung dicht verschlossen,
insbesondere zu einem Boden gesiegelt. Es wird auf diese Weise ein einseitig verschlossener Behälter erhalten, der in der nachfolgenden Dornradstellung V vom Dorn 9 entnommen und an eine Zelle 13 einer im Kreis geführten endlosen
Transporteinrichtung 14 übergeben wird. In der nächsten Dornradstellung VI ist dem Dorn 9 kein Arbeitsschritt zugeordnet. Die Anzahl von Dornradstellungen bzw.
Dornen und die dort vorgesehenen Bearbeitungsschritte können bedarfsweise von der Darstellung gemäß Fig. 1 und der zugehörigen Beschreibung abweichen. Der Behälter 2 wird mit dem offenen Ende nach oben weisend in einer zugehörigen Zelle 13 der Transporteinrichtung 14 in Form einer Transportkette durch die
Füllmaschine 2 transportiert. Bedarfsweise könnten auch die Behälter 2 durch den nach oben weisenden Bodenbereich gefüllt werden, wenn der nach unten weisende Kopfbereich dafür geschlossen ist. Der Behälter 2 gelangt in eine Aseptikkammer 15, die eine Sterilisationszone 16 und eine Füll- und Siegelzone 17 umfasst, durch die die Behälter 2 in der durch die Pfeile symbolisierten Transportrichtung von links nach rechts transportiert werden.
Die dargestellte und insoweit bevorzugte Füllmaschine 1 ist als sogenannter
Langläufer ausgebildet, da die Behälter 2 wenigstens im Wesentlichen geradlinig durch die Füllmaschine bewegt werden. Der Transport der Behälter 2 muss nicht geradlinig erfolgen, sondern kann auch in wenigstens einem Bogen oder gar im Kreis erfolgen. Solche Füllmaschinen werden auch als Rundläufer bezeichnet, weil die Behälter dann beispielsweise wenigstens abschnittsweise entlang einer Kreisbahn bewegt werden. Dabei können wenigstens Teile der Füllmaschine um eine zentrale Achse rotieren, die mit der Achse der Kreisbahn der Behälter übereinstimmen kann.
Der Aseptikkammer 15 wird Sterilluft über entsprechende Sterilluftanschlüsse 20 zugeführt. Die Behälter 2 werden durch eine Vorwärmeinrichtung 21 nacheinander durch Anblasen mit heißer Sterilluft vorgewärmt. Anschließend werden die Behälter 2 mittels einer Sterilisiereinrichtung 22, vorzugsweise mittels Wasserstoffperoxid, sterilisiert, woraufhin die Behälter 2 durch Beaufschlagen mit Sterilluft über eine Trocknungseinrichtung 23 getrocknet und nach dem Übergang von der
Sterilisationszone 16 in die Füll- und Siegelzone 17 in eine Füllposition 24 unterhalb eines Füllauslaufs 25 gebracht werden. Dort wird in die Behälter 2 in Form von
Packungen nacheinander eine bestimmte Menge einer Zusatzkomponente 26 eines Lebensmittels eingefüllt. Die teilweise gefüllten Behälter 2 werden anschließend zu einer weiteren Füllposition 27 unter einem weiteren Füllauslass 28 transportiert, wo eine Hauptkomponente 29 des Lebensmittels in die bereits teilweise gefüllten
Behälter 2 in Form der Packungen gefüllt wird. Die nunmehr mit dem Lebensmittel gefüllten Behälter 2 werden nachfolgend mit einer Verschließeinrichtung 30 durch Falten und Siegeln eines oberen Bereichs der Behälter 2 verschlossen. Die Behälter 2 werden anschließend aus den Zellen 13 der Transporteinrichtung 14 entnommen. Die nun leeren Zellen 13 werden mit der Transporteinrichtung 14 weiter in Richtung des Dornrads 8 bewegt, um dort weitere Behälter 2 aufzunehmen. Die Hauptkomponente 29, bei der es sich insbesondere um eine hochsaure
Komponente in Form eines Fruchtsafts oder eines Joghurts handelt, wird in der Füllmaschine in einem Speicherbehälter 31 zwischengespeichert. Dabei wird die Hauptkomponente zuvor in einer nicht dargestellten Prozessanlage pasteurisiert oder sterilisiert. Die dann pasteurisierte oder sterilisierte Hauptkomponente 29 wird dann von der Prozessanlage an die Füllmaschine 1 abgegeben und dort in dem
Speicherbehälter 31 vorgehalten, von wo die Hauptkomponente 29 portionsweise in die Behälter 2 gefüllt wird. Zu diesem Zweck weist die Füllmaschine 1 eine
Zuführeinheit 32 zum Zuführen von pasteurisierter oder sterilisierter
Hauptkomponente 29 auf. Dabei kann es sich um einen Leitungsanschluss, einen Stutzen oder dergleichen handeln. Von der Zuführeinheit 32 wird die
Hauptkomponente 29 über eine Leiteinrichtung 33 bis zu einem Füllventil 34 geleitet, das den Füllauslass 28 für das Füllen der Behälter 2 mit der Hauptkomponente 29 bereitstellt.
Die Zusatzkomponente 26, die zusammen mit der Hauptkomponente 29 das abgefüllte Lebensmittel bildet, wird separat über eine weitere Zuführeinheit 35 in einen Vorlagebehälter 36 geleitet, wo die Zusatzkomponente 26 vor dem Abfüllen in die Behälter 2 zwischengespeichert wird. Von dem Vorlagebehälter 36 gelangt die Zusatzkomponente 26 über eine Dosiereinrichtung 37 zu einem Füllventil 38, das den Füllauslass 25 bereitstellt, um die Zusatzkomponente 26 separat von der
Hauptkomponente 29 in die Behälter zu füllen. Auf dem Weg vom Vorlagebehälter 36 bis zum Füllventil 38 strömt die Zusatzkomponente 29 durch eine elektrische
Heizeinrichtung 39 zum Erhitzen der Zusatzkomponente 26 vor dem Abfüllen der Zusatzkomponente 26 in die Behälter 2. Durch das Erhitzen in der Heizeinrichtung 39 wird die Zusatzkomponente 26, die nicht pasteurisiert oder nicht sterilisiert im Vorlagebehälter 36 vorgehalten wird, pasteurisiert oder sterilisiert.
Die Heizeinrichtung 39 ist an eine Spannungsversorgung 40 angeschlossen, die wenigstens zwei nicht dargestellte Elektroden mit einer Potentialdifferenz belegt. Die Elektroden stehen in leitendem Kontakt mit der Zusatzkomponente 26, so dass der Strompfad zwischen den Elektroden über die Zusatzkomponenten 26 geschlossen wird. Mit anderen Worten strömt ein elektrischer Strom von wenigstens einer Elektrode zu wenigstens einer weiteren Elektrode der Heizeinrichtung 39, wobei die Zusatzkomponente 26 als Heizwiderstand fungiert. Der durch die Zusatzkomponente 26 strömende elektrische Strom führt zu einer direkten Erwärmung ohne die
Notwendigkeit von beheizten Wärmeübertragungsflächen, die Wärme an die
Zusatzkomponenten abzugeben.
Das Füllen der Behälter 2 mit Zusatzkomponente 26 und Hauptkomponente 29 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bei Zusatzkomponenten 26 und
Hauptkomponenten 29 ohne stückige Anteile kann ein Stößel in das Füllventil 34,38 integriert sein, der durch entsprechende Verschiebung ein vorgegebenes Volumen taktweise aus dem Füllventil drückt. Wenn die Zusatzkomponente 26 und/oder die Hauptkomponente 29 stückige Anteile umfasst, wird bevorzugt eine Kolbenpumpe, Membranpumpe oder dergleichen eingesetzt, um reproduzierbar taktweise das vorbestimmte Volumen in die Behälter 2 abzugeben. Vor diesem Hintergrund sind vorliegend der Einfachheit halber nur die Füllventile dargestellt, da die
Zusatzkomponente 26 ebenso wie die Hauptkomponente 29 sowohl stückige Anteile aufweisen wie auch frei von stückigen Anteilen sein kann. Das Erhitzen der
Zusatzkomponente 26 zum Zwecke des Pasteurisierens oder Sterilisierens in der Heizeinrichtung 39 ist unabhängig von etwaigen stückigen Anteilen vorgesehen.
Die dargestellte Füllmaschine 1 kann dazu ausgebildet sein, dass mehrere,
insbesondere parallele, Reihen von Behältern 2 durch die Füllmaschine 1
transportiert werden, um parallel mehrere Behälter 2 gleichzeitig zu füllen. Dann sind vorzugsweise mehrere Füllventile 34,38 für die Zusatzkomponente 26 und/oder die Hauptkomponente 29 vorgesehen, die quer zur Transportrichtung der Behälter 2 nebeneinander angeordnet sein können. Die Füllventile 34,38 sind dann vorzugsweise mit demselben Vorlagebehälter 36 und/oder demselben Speicherbehälter 31 verbunden. Ferner kann eine einzige Heizeinrichtung 39 vorgesehen sein, die die Zusatzkomponente 26 für das Abfüllen durch die Füllventile 38 pasteurisiert oder sterilisiert. Es kann er auch vorgesehen sein, dass jedem Füllventil 38 zum Abfüllen der Zusatzkomponente 26 eine separate Heizeinrichtung 39 zugeordnet ist. Jede Heizeinrichtung 39 pasteurisiert oder sterilisiert dann die von einem Füllventil 38 abgefüllten Zusatzkomponente 26.
Nicht dargestellt ist weiterhin, dass die Hauptkomponente 29 auch in mehreren Einzelportionen über mehrere hintereinander vorgesehene Füllventile 34
nacheinander in die Behälter 2 gefüllt werden können. Dies bietet sich insbesondere bei Hauptkomponenten 29 an, die zu Schaumbildung neigen. Durch das portionsweise Abfüllen der Hauptkomponente 29 wird weniger Schaum gebildet und/oder es wird dem Schaum mehr Zeit zur Verfügung gestellt, um wieder in sich zusammenzufallen. Bei dem Abfüllen der Zusatzkomponente 26 spielt die Schaumbildung eher keine Rolle, da die Zusatzkomponente 26 nur einen geringen Teil des in die Behälter 2 abgefüllten Lebensmittels darstellt. Dies gilt umso mehr, wenn die Zusatzkomponente vor der Hauptkomponente in die noch leeren Behälter 2 gefüllt werden. Gerade dann kann die Schaumbildung gegenüber der für das gleichzeitige Abfüllen von
Hauptkomponente und Zusatzkomponente zu erwartenden Schaumbildung erheblich reduziert werden. Grundsätzlich kann die Zusatzkomponente aber auch nach der Hauptkomponente 29 in die Behälter 2 gefüllt werden. Es kann bei der
portionsweisen Füllung der Behälter 2 mit der Hauptkomponente 29 auch vorgesehen sein, dass die Zusatzkomponente 26 zwischen zwei Portionen der Hauptkomponente 29 in die Behälter 2 gefüllt wird.
In der Fig. 2 ist ein Detail einer alternativen Füllmaschine 40 dargestellt, bei der die Zusatzkomponente 26 aus dem Vorlagebehälter 36 zusammen mit der
Hauptkomponente 29 aus dem Speicherbehälter 31 über ein gemeinsames Füllventil 41 und einen gemeinsamen Füllauslass 42 in die Behälter 2 gefüllt wird. In diesem Fall ist die Dosiereinrichtung 43 mit dem entsprechenden Füllventil 41 verbunden. Die Dosiereinrichtung 43 weist aber eine elektrische Heizeinrichtung 39 wie beschrieben auf. Beim Durchströmen der elektrischen Heizeinrichtung 39 wird die
Zusatzkomponente 26 je nach den entsprechenden Anforderungen pasteurisiert oder sterilisiert, um anschließend mit der bereits pasteurisierten oder sterilisierten Hauptkomponente 29 gemischt zu werden, wobei die Zusatzkomponente stark abkühlt, so dass das Erhitzen der Zusatzkomponente 26 in der Heizeinrichtung 39 nur zu einem geringen Qualitätsverlust führt. Das Füllventil 41 ist so ausgebildet, dass die Zusatzkomponente 26 und die Hauptkomponente 29 stets im richtigen Verhältnis zueinander gemischt werden. Bedarfsweise kann dazu wenigstens eine Dosierpumpe verwendet werden, die bedarfsweise in das Füllventil integriert sin kann. Nicht dargestellt ist, dass auch bei dieser Füllmaschine 40 mehrere Füllventile 41 der dargestellten Art in einer Reihe angeordnet sein können, um mehrere Behälter 2 zeitgleich zu füllen und/oder um die Behälter 2 nacheinander portionsweise mit der Hauptkomponente 29 zu füllen.
Die dargestellten Füllventile durchdringen ein Lochblech 44, das die Aseptikzone nach oben abschließt, durch das durch die Löcher aber ein Vorhang von sterilsiertert Luft nach unten in die Aseptikzone in der Füll- und Siegelzone 17 geleitet werden kann. Dadurch bildet sich eine insbesondere laminare nach unten gerichtete Strömung aus sterilisierter Luft aus, die verhindert, dass Mikroorganismen in die Füll- und
Siegelzone 17 bzw. die Aseptikzone eindringen können, so dass diese nicht mehr aseptisch wäre.
In der Fig. 3A-B ist ein Detail einer weiteren Füllmaschine 50 dargestellt, bei dem die Hauptkomponente 29 aus dem Speicherbehälter 31 entnommen und über einen Verteiler 51 in verschiedene Teilströme aufgeteilt wird. Zu diesem Zweck verzweigt sich die Leiteinrichtung 52 ab dem Verteilr 51 in eine Reihe von Teilleitungen 53, um die Hauptkomponente 29 zu mehreren separaten Füllventilen 54 zu leiten, die jeweils andere Behälter 2 füllen. Die Füllventile 54 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Unter den Füllventilen 54 werden in Transportrichtung der
Transportkette 14 unterschiedliche Reihen von Behältern 2 vorbeigeführt. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Füllmaschine 50 werden daher in jedem Fülltakt fünf Behälter 2 gleichzeitig gefüllt. Alternativ können auch mehr oder weniger Behälter 2 gleichzeitig gefüllt bzw. mehr oder weniger Füllventile 54 nebeneinander angeordnet werden. Aus dem Vorlagebehälter 36 wird über die Dosiereinrichtung 55 die Zusatzkomponente 26 entnommen und durch die elektrische Heizeinrichtung 39 geleitet, wobei die Zusatzkomponente 26 pasteurisiert oder sterilisiert wird. Sodann wird die pasteurisierte oder sterilisierte Zusatzkomponente 26 über eine
Dosierpumpe 56 im einem vorgegebenen Verhältnis zu der Hauptkomponenten 29 im Verteiler 51 zudosiert, wobei sich die Zusatzkomponente 26 und die
Hauptkomponente 29 mischen und dabei das abzufüllende Lebensmittel bilden. Das Lebensmittel wird dann wie beschrieben über die Füllventile 54 und deren
Füllauslässe 57 in die Behälter 2 gefüllt.
In der Fig. 4 ist eine Füllmaschine 60 dargestellt, bei der die Zusatzkomponente 26 von dem Vorlagebehälter 36 über eine Dosiereinrichtung 61, umfassend eine elektrische Heizeinrichtung 39, deren Elektroden an eine Spannungsversorgung 40 angeschlossen sind, in den Speicherbehälter 31 für die Hauptkomponente 29 dosiert wird. Die Hauptkomponente 29 wird über eine Zuführeinheit 32 bereits pasteurisiert oder sterilisiert zugeführt. Die Zusatzkomponente 26 wird bei Durchströmen der Heizeinrichtung 39 pasteurisiert oder sterilisiert. Um die Zusatzkomponente 26 im richtigen Verhältnis zur Hauptkomponente 29 zu dosieren, ist eine Dosierpumpe 62 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
Füllmaschine (1,40,50,60) zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend wenigstens eine Hauptkomponente (29) und wenigstens eine Zusatzkomponente (26) in eine Vielzahl von Behältern (2), insbesondere Karton-/Kunststoff- Verbundpackungen, mit einer Leiteinrichtung (33,52) zum Leiten der wenigstens einen, insbesondere pasteurisierten oder sterilisierten, Hauptkomponente (29) von wenigstens einer Zuführeinheit (32) zu wenigstens einem FüUauslass (28,42) eines Füllventils (34,41,54),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
ein Vorlagebehälter (36) für die wenigstens eine Zusatzkomponente (26), eine mit dem Vorlagebehälter (36) verbundene Dosiereinrichtung (37,43,55,61) zum Dosieren der Zusatzkomponente (26) in die Behälter (2) und/oder zur
Hauptkomponente (29) und in der Dosiereinrichtung (37,43,55,61) eine elektrische Heizeinrichtung (39) zum Pasteurisieren oder Sterilisieren der Zusatzkomponente (26) vor dem Dosieren in die Behälter (2) und/oder zur Hauptkomponente (29) vorgesehen sind.
Füllmaschine nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die elektrische Heizeinrichtung (39) dazu ausgebildet ist, zum direkten Erhitzen der Zusatzkomponente (26), insbesondere unter Verzicht auf heiße
Wärmeübertragungsflächen, einen elektrischen Strom durch die zu dosierende Zusatzkomponente (26) zu leiten.
Füllmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die Dosiereinrichtung (37,43,55,61) zum Dosieren der Zusatzkomponente (26) zur Hauptkomponente (29) mit der Leiteinrichtung (33,52), insbesondere einem Füllventil (54), oder mit einem Speicherbehälter (31) für die Hauptkomponente (29) verbunden ist.
4. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die Dosiereinrichtung (37) zum Dosieren der Zusatzkomponente (26) separat von der Hauptkomponente (29) in eine Vielzahl von Behältern (2) mit einem einen Füllauslass (25) aufweisenden Füllventil (38) verbunden ist.
5. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
das wenigstens eine Füllventil (34,38,41,54) und/oder der wenigstens eine Füllauslass (25,28,42,57) zum sterilen Abfüllen der Hauptkomponente (29) und/oder der Zusatzkomponente (26) einer Aseptikzone zugeordnet, vorzugsweise in einer Aseptikzone angeordnet, ist.
6. Füllmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
eine Anlagensteuerung zum diskontinuierlichen Erhitzen der zu dosierenden Zusatzkomponente (26) und/oder zum Unterbrechen des Erhitzens der zu dosierenden Zusatzkomponente (26) im Falle eines Überschreitens eines festgelegten Dosierungsintervalls der Zusatzkomponente (26) vorgesehen ist.
7. System umfassend eine Füllmaschine (1,40,50,60) und eine Prozessanlage zum Pasteurisieren oder Sterilisieren der Hauptkomponente (29) und zum Zuführen der pasteurisierten oder sterilisierten Hauptkomponente (29) zur Zuführeinheit (32) der Füllmaschine (1,40,50,60),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die Füllmaschine (1,40,50,60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
8. Verfahren zum sterilen Abfüllen eines Lebensmittels umfassend wenigstens eine Hauptkomponente (29) und wenigstens eine Zusatzkomponente (26) in eine Vielzahl von Behältern (2), insbesondere Karton-/ unststoff-Verbundpackungen, unter Verwendung wenigstens einer Füllmaschine (1,40,50,60), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder unter Verwendung wenigstens eines Systems nach Anspruch 7,
- bei dem die wenigstens eine Hauptkomponente (29), insbesondere pasteurisiert oder sterilisiert, mit einer Leiteinrichtung (33,52) von wenigstens einer
Zuführeinheit (32) zu wenigstens einem einen Füllauslass (28,42) aufweisenden Füllventil (34,42,54) geleitet wird,
- bei dem die Hauptkomponente (29) mit dem wenigstens einen Füllventil
(34,42,54) in die Vielzahl von Behältern (2) gefüllt wird,
- bei dem die wenigstens eine Zusatzkomponente (26) in einem Vorlagebehälter (36) bevorratet wird,
- bei dem die Zusatzkomponente (26) vom Vorlagebehälter (36) und über eine Dosiereinrichtung (37,43,55,61) in die Behälter (2)und/oder zur
Hauptkomponente (29) dosiert wird und
- bei dem die Zusatzkomponente (26) in einer elektrischen Heizeinrichtung der Dosiereinrichtung (37,43,55,61) vor dem Dosieren in die Behälter (2) und/oder die Hauptkomponente (29) pasteurisiert oder sterilisiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
bei dem die zu dosierende Zusatzkomponente (26) in der elektrischen
Heizeinrichtung (39), insbesondere unter Verzicht auf heiße
Wärmeübertragungsflächen, von Strom durchflössen und dadurch direkt erhitzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
bei dem das Erhitzen der Zusatzkomponente (26) diskontinuierlich erfolgt und/oder im Falle eines Überschreitens eines festgelegten Dosierungsintervalls der Zusatzkomponente (26) unterbrochen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
bei dem zwischen 0,1 Vol-% und 2 Vol.-%, insbesondere zwischen 0,1 Vol.-% und 1 Vol.-%, des insgesamt abgefüllten Lebensmittels als Zusatzkomponente (26) zudosiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
bei dem wenigstens 2 Vol.-%, insbesondere wenigstens 4 Vol.-%, und/oder maximal 15 Vol.-%, insbesondere maximal 10 Vol.-% des insgesamt abgefüllten Lebensmittels als Zusatzkomponente (26) zudosiert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
bei dem wenigstens ein Aroma, wenigstens ein Farbstoff, wenigstens eine stückige Anteile enthaltene Komponente, wenigstens eine Komponente mit einer bei 20°C wenigstens zehnfach, insbesondere hundertfach, höheren Viskosität als die Hauptkomponente (29), als Zusatzkomponente (26) zudosiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
bei dem als Zusatzkomponente (26) eine hochsaure Komponente mit einem pH- Wert von höchstens 4,5 verwendet wird, bei dem die Zusatzkomponente (26) pasteurisiert wird und/oder bei dem die Zusatzkomponente (26) in der
Heizeinrichtung (39) auf höchstens 100°C, vorzugsweise zwischen 70°C und 95°C, erhitzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
bei dem als Zusatzkomponente (26) eine höchstens leichtsaure Komponente mit einem pH-Wert von mindestens 4,5 verwendet wird, bei dem die
Zusatzkomponente (26) sterilisiert wird und/oder bei dem die
Zusatzkomponente (26) in der Heizeinrichtung (39) auf wenigstens 121°C, insbesondere zwischen 121°C und 131°C, erhitzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
bei dem die Temperatur des Lebensmittels nach dem Mischen wenigstens einer Hauptkomponente (29) mit wenigstens einer Zusatzkomponente (26), insbesondere beim Abfüllen in die Behälter (2), weniger als 30°C, insbesondere zwischen 4°C und 25°C beträgt.
PCT/EP2017/071790 2016-09-05 2017-08-30 Füllmaschine und verfahren zum sterilen abfüllen eines lebensmittels umfassend eine hauptkomponente und eine zusatzkomponente Ceased WO2018041908A2 (de)

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