устройство для стерилизации прямоугольных картонных/пластиковых многослойных упаковок в автоклаве и пригодная для этого упаковка

Формула изобретения

1. Устройство для стерилизации прямоугольных картонных/пластиковых многослойных упаковок в автоклаве, в котором состоящие из продукта и тары упаковки подвергаются термической обработке, причем продукт состоит из жидкости и кусковых фракций, при этом внутри автоклава расположены устройства для приведения упаковок во вращательное движение вокруг оси вращения, отличающееся тем, что расположенные в параллельных рядах плотно друг к другу упаковки (Р) размещены па переносных днищах, причем загруженные упаковками (Р) переносные днища расположены друг над другом и зафиксированы в их взаимном положении, при этом для приема упаковок установлен прямоугольный рамный каркас (1), который содержит расположенные друг над другом, имеющие форму поддонов листы-вкладыши (2) для приема размещенных в параллельных рядах плотно друг за другом и установленных на своих боковых сторонах упаковок (Р), причем листы-вкладыши (2) выполнены таким образом, что между днищем (18В) листа-вкладыша (2) и находящимися под ним поверхностями упаковки расположенного под ним листа-вкладыша (2) при температуре загрузки имеется воздушный зазор (G), ширина которого находится в диапазоне от 0,5 до 10 мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что автоклав (А) выполнен в виде парового/воздушного ротационного автоклава.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что автоклав (А) выполнен в виде оросительного ротационного автоклава.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рамный каркас (1) имеет, по меньшей мере, одну откидную крышку (3).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рамный каркас (1) содержит колеса, полозья, цепи и/или рельсы (12) для облегченной подачи в автоклав (А) или облегченного изъятия из него.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый лист-вкладыш (2) содержит вращающуюся раму (15) и проходящие между сторонами упаковки листы-перегородки (16).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что рама (15) и/или листы-перегородки (16) выполнены пустотелыми и имеют углубления (17).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что углубления (17) расположены таким образом, что упаковки (Р) лежат на соприкасающихся контактных поверхностях не в зоне углублений (17).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, в зоне контакта с упаковками (Р) днище (18) каждого листа-вкладыша (2) не имеет углублений или отверстий.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что днище (18) каждого листа-вкладыша (2) выполнено в виде пустотелого днища, при этом между верхним (18А) и нижним (18В) листами может проходить воздух или пар.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина воздушного зазора (G) составляет от 0,5 до 10 мм.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ширина воздушного зазора (G) при температуре загрузки составляет от 3 до 5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для стерилизации прямоугольных картонных/пластиковых многослойных упаковок в автоклаве, причем состоящие из продукта и тары упаковки подвергаются термической обработке при определенной температуре в течение определенного времени, причем продукт состоит из жидкости и кусковых фракций и, причем, внутри автоклава предусмотрены устройства для приведения упаковок во вращательное движение вокруг оси вращения, а также к прямоугольной картонной/пластиковой упаковке для использования в таком устройстве.

Давно известно о возможности подвергать порционно упакованные продукты, к примеру пищевые продукты, с целью придания им стойкости при хранении, так называемому процессу автоклавирования. При этом, к примеру, консервные банки, в которые предварительно упакованы пищевые продукты, подвергаются в автоклаве в течение определенного времени воздействию определенной температуры, с целью надежного уничтожения имеющихся в продукте или в банке микробов. Консервные банки используются для этих целей, в частности, потому, что они не восприимчивы в отношении преобладающих в автоклаве условий (высокой температуры, высокой влажности, высокого давления).

Если, однако, пищевые продукты или другие предназначенные для стерилизации продукты подаются на рынок не в консервных банках, а в других упаковках, то сначала - с относительно большими затратами - должна стерилизоваться упаковка, затем в стерильных условиях продукт должен загружаться в упаковку и, в заключение, должна осуществляться асептическая укупорка. Изготовленные таким образом картонные/пластиковые многослойные упаковки в состоянии сохранять в течение длительного времени такие продукты, к примеру, как молоко или овощные пюре.

Из DE 10233095 А1 известно устройство, в котором с помощью процесса вращения в автоклаве для стерилизации пищевых продуктов картонные/пластиковые многослойные упаковки во время обработки в автоклаве перемещаются таким образом, что обеспечивается постоянное перемешивание содержимого упаковки во время процесса автоклавирования. Используемые для этого средства являются, однако, чрезвычайно дорогостоящими, так что данный процесс не может быть приемлемым образом реализован в коммерческом плане.

В основе изобретения лежит задача осуществить и усовершенствовать указанное ранее устройство или используемые в нем упаковки таким образом, чтобы было возможно осуществление удовлетворительной стерилизации большого количества упаковок, без деформации упаковок или повреждения на них печатного рисунка.

Поставленная задача решена посредством того, что большое количество расположенных в параллельных рядах плотно друг к другу упаковок размещено на переносных днищах и, что большое количество загруженных упаковками переносных днищ расположено друг над другом и зафиксировано в их взаимном положении.

Эти «пакеты» плоских слоев упаковок, к примеру, посредством зажима с помощью известных пневматических устройств фиксируются в своем взаимном положении для возможности осуществления вращательных движений в автоклаве вращательного типа, без продольных деформаций отдельных обрабатываемых упаковок. В предпочтительном варианте на самом верхнем слое упаковок располагается, к тому же, другое переносное днище, которое, в известной степени, работает как «крышка». Отдельные переносные днища могут, кроме того, посредством известных, в принципе, центрирующих устройств, фиксироваться относительно друг друга в стабильном положении, на желаемом расстоянии параллельно друг другу.

В качестве альтернативы для приема упаковок может быть предусмотрен, в основном, прямоугольный рамный каркас, который имеет множество расположенных друг над другом, имеющих форму поддонов, листов-вкладышей для приема большого количества расположенных в параллельных рядах плотно друг к другу и установленных на боковых сторонах упаковок.

С помощью настоящего изобретения повреждение печатного рисунка или даже деформация упаковки может быть надежно предотвращено посредством того, что предназначенные для стерилизации упаковки внутри автоклава посредством специально выполненных переносных днищ или листов-вкладышей фиксируются или направляются таким образом, что при вращении, с одной стороны, происходит одновременное перемешивание содержимого упаковок, а, с другой стороны, обеспечен достаточный контакт между горячим паром или горячими участками листа и поверхностью упаковки.

Удовлетворительная стерилизация упаковок из используемых в торговле упаковочных материалов, вследствие локального намокания картона приводит к образованию вмятин, утолщений и/или к вздутию, а также к повреждениям печатного рисунка на упаковке. Вследствие высоких температур, высокой влажности и высокого давления в автоклаве используемая в торговле многослойная структура упаковок ослабляется насколько, что происходит нежелательное разжатие фиксирующих элементов упаковки. В отдельных случаях могут иметь место и расслоения упаковочного материала. Далее, при удалении размягченных упаковок, могут иметь место последующие повреждения.

В процессе вращения имеет место обусловленный системой недостаток касательно повышенной нагрузки на швы или обрезные кромки упаковки, так что, в сравнении со статическим процессом невозможно предотвратить не зависящее от направления вращения и расположения упаковок в автоклаве, периодическое проникновение частично жидких и частично газообразных нагревательных или охлаждающих сред. Поэтому, традиционные упаковки не могут выдерживать такие повышенные нагрузки.

В отношении использованных упаковок данная задача решена посредством того, что картону для уменьшения проникновения воды с помощью клея придаются гидрофобные свойства и, что значение использованной клеевой массы находится в диапазоне от 1 до 4 кг на тонну сухого волокнистого материала.

В предпочтительном варианте осуществления с рамным каркасом предусмотрено, что автоклав является паровым/воздушным ротационным автоклавом или оросительным ротационным автоклавом. Вследствие модульного или цельного исполнения конструкции устройства в соответствии с изобретением можно без проблем использовать стандартные ротационные автоклавы.

Рамный каркас, предпочтительно, имеет, по меньшей мере, одну откидную крышку. Это является особенно целесообразным, так как крышка должна быть лишь застопорена с той целью, чтобы зафиксировать листы-вкладыши после загрузки в их положении таким образом, чтобы при вращении они не вышли за пределы своего взаимного расположения. Для открытия или выгрузки необходимо лишь освободить фиксирующее устройство, чтобы откинуть крышку и иметь возможность извлечь отдельные листы-вкладыши. Поэтому, можно полностью отказаться от винтового соединения для фиксации положения.

Для облегченной подачи в автоклав или облеченного изъятия из автоклава в соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения изобретения рамный каркас снабжен колесами, полозьями, цепями, рельсами или нечто подобным, которые выполнены с возможностью передвижения по соответствующим горизонтальным рельсам, направляющим или роликам, с целью облегчения процесса загрузки автоклава.

Каждый лист-вкладыш имеет вращающуюся раму и проходящие между рядами упаковки листы-перегородки. Таким образом, упаковки по всей поверхности фиксируются в своем положении и предохраняются от деформации. В предпочтительном варианте выполнения рама и/или листы-перегородки выполнены пустотелыми и имеют углубления для обеспечения возможности осуществления хорошей циркуляции стерилизующей среды внутри автоклава. Углубления располагаются при этом в следующем предпочтительном варианте выполнения изобретения таким образом, что упаковки своими соприкасающимися контактными поверхностями находятся не в зоне углублений. Посредством этого также достигается оптимальное предохранение упаковок от деформации.

Целесообразным является то, что днище каждого листа-вкладыша не имеет углублений или отверстий. Днище каждого листа-вкладыша может быть выполнено далее в виде пустотелого днища, так что через него, для улучшения поддержания равномерной температуры, может проходить воздух или пар.

Листы-вкладыши, предпочтительно, сформированы таким образом, что между днищем листа-вкладыша и находящимися под ним поверхностями упаковки при температуре загрузки имеется тонкий воздушный зазор. Ширина воздушного зазора составляет - при температуре загрузки - от 0,5 до 10 мм, предпочтительно от 3 до 5 мм. Противодавление в ротационном автоклаве подается при температуре свыше 100°С таким образом, что за счет термического расширения упаковки в сочетании с расширением незаполненной продуктом верхней части тары или расширением газовой раковины, упаковка зажимается или фиксируется между параллельными поверхностями тарелок автоклава, и таким образом предотвращается повреждение упаковки.

Хорошие результаты стерилизации достигаются тогда, когда продольная ось рядов упаковок располагается параллельно оси вращения автоклава. Таким образом, может быть устранено технически чрезвычайно дорогостоящее и отнимающее большое пространство вращение предназначенных для стерилизации упаковок вокруг расположенной не параллельно кромкам упаковок пространственной оси, как в уровне техники в соответствии с оригинальной версией.

Значение плотности использованного картона-основы лежит в диапазоне от 680 до 860 кг/м³ . В предпочтительном варианте выполнения значение степени измельчения использованных для упаковки волокон картона составляет от 15 до 35 SR. Такой материал может хорошо выдерживать преобладающие в автоклаве экстремальные условия.

Предпочтительным является то, что на поверхности упаковок нанесено гидрофобное покрытие, и/или печатный рисунок защищен посредством прозрачного полимерного слоя. Повреждение печатного рисунка за счет истирания, отшелушивания или изменения цвета в данном варианте выполнения изобретения надежным образом исключено.

Особенно хорошие результаты стерилизации можно получить тогда, когда количество заполняющего вещества использованных упаковок выбрано таким образом, что внутри этих упаковок имеется газовая раковина, составляющая от 2 до 30% номинального объема упаковки. Вследствие этого и вследствие находящихся в продукте кусковых фракций, при вращении в автоклаве происходит равномерное и постоянное перемешивание содержимого упаковок. Это приводит к существенному уменьшению времени обработки, что влечет за собой дальнейшее предохранение использованных упаковок. В качестве газа известным образом можно использовать, к примеру, азот.

Обрезные кромки упаковок могут быть дополнительно спрессованы. В то время как поверхности упаковок посредством полипропиленовых покрытий и/или гидрофобного покрытия относительно хорошо защищены от проникновения влажности, «открытые» обрезные кромки в зоне швов особенно подвержены повреждениям. Из этих соображений дополнительная запрессовка предотвращает проникновение пара или влажности в материал упаковки.

Для поглощения кислорода в материале картонных/пластиковых многослойных упаковок могут использоваться поглотители кислорода. Об использовании таких «поглотителей кислорода» в упаковочном материале, в принципе, известно.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вариант выполнения устройства в соответствии с изобретением, на виде спереди, в представленном схематично автоклаве;

фиг.2 - устройство по фиг.1, на виде сбоку;

фиг.3 - устройство по фиг.1, на виде сверху, однако, с открытой крышкой;

фиг.4 - увеличенное поперечное сечение верхней части устройства в соответствии с изобретением, в направлении стрелок IV-IV по фиг.2;

фиг.5 - фрагмент угловой части незаполненного листа-вкладыша в перспективном изображении;

фиг.6 - фрагмент угловой части по фиг.5 со вставленной упаковкой.

Устройство в соответствии с изобретением для стерилизации прямоугольных картонных/пластиковых многослойных упаковок, как становится очевидным на основании фиг.1-3, состоит, прежде всего, из рамного каркаса 1, в который вставлено множество листов-вкладышей 2. Чтобы листы-вкладыши 2 при вращении рамного каркаса 1 не выпадали из него, этот рамный каркас 1 имеет выполненную с возможностью фиксации крышку 3.

Как уже упоминалось ранее, изобретение включает в себя, однако, и «безрамные» варианты выполнения, в которых расположенные в нескольких плоскостях друг над другом упаковки для фиксации прижимаются друг к другу, однако, в данном случае в качестве примера должно быть пояснено устройство с рамным каркасом 1.

Рамный каркас 1 по осям 4 с возможностью вращения расположен в находящихся на основной раме 5 боковых опорах 6. Для передачи необходимого крутящего момента расположенная на фиг.2 слева ось 4 вращения на конце снабжена цепным колесом 7, которое посредством изображенной штриховой линией цепи С соединено со следующим цепным колесом 8, а также с обозначенным лишь на фиг.1 натяжным роликом 9 с приводным валом 10, имеющим на конце кулачковую муфту 11, которая при въезде в автоклав А в направлении не обозначенной более детально стрелки входит в рабочее соединение с соответствующей муфтой приводного двигателя (не показан).

Для облегчения процесса загрузки основная рама 5 имеет на своей нижней стороне направляющие рельсы 12, которые служат для направления вдоль основания В автоклава А закрепленных с возможностью свободного поворота роликов R (см. фиг.1 и 2).

На основании фиг.2 можно заключить далее, что крышка 3 посредством шарнира 13 закреплена на рамном каркасе 1 и при помощи двух запоров 14 может фиксироваться в своем закрытом положении. Закрытый рамный каркас 1 может затем поворачиваться внутри автоклава А вокруг оси 4 вращения; соответствующий описываемый круг S представлен на фиг.1 штрихпунктирной линией.

Из фиг.3 следует, что каждый лист-вкладыш 2, из которых виден лишь самый верхний при откинутой крышке 3, имеет вращающуюся раму 15, которая образует боковое ограничение для большого количества упаковок Р. Чтобы упаковки Р могли расположиться в равномерные продольные ряды друг за другом и с опорой на свои боковые стороны внутри листа-вкладыша 2, этот лист-вкладыш 2 имеет проходящие по всей длине листа-вкладыша 2 листы-перегородки 16, которые представляют собой боковое ограничение для смежных рядов упаковок.

Точную конструкцию листов-вкладышей 2 в соответствии с изобретением можно увидеть на фиг.4, на которой верхняя часть пакета листов-вкладышей 2 по фиг.2 показана в поперечном сечении в направлении стрелок IV-IV. Здесь, прежде всего, можно увидеть, что рама 15 листов-вкладышей 2 выполнена пустотелой и простирается вниз настолько, что некоторым образом одновременно представляет собой верхнюю «крышку» для расположенных под ней упаковок Р. Крышка 3 имеет, поэтому, на своей нижней стороне такую же форму. Листы-перегородки 16 расположены таким образом, что в направлении верх они сходятся в одну точку, внизу же определяют, однако, соответствующую ширину упаковки. Такая конструкция позволяет осуществлять легкое боковое смещение упаковок Р в процессе поворота в автоклаве А.

Для того, чтобы стерилизующая среда могла оптимально распределяться и в области листов-вкладышей 2, не только рамы 15, но и листы-перегородки 16 имеют углубления 17. Днище 18 листов-вкладышей 2 выполнено как пустотелое днище, то есть в данном случае состоит из верхнего днища 18А и нижнего днища 18В, как отчетливо представлено в перспективных изображениях в соответствии с фиг.5 и фиг.6. Такой вариант выполнения имеет преимущество, заключающееся в том, что закрытые днища 18А, которые не снабжены углублениями или отверстиями, представляют собой оптимальную опору для узких продольных сторон упаковок Р. Для лучшей наглядности на фиг.6 показана помещенная в представленный лист-вставку 2 упаковка Р. Вследствие того, что сверху представленного листа-вкладыша 2 следующий лист-вкладыш 2 или крышка 3, которая также снабжена шлицами 3А, ограничивают ряды упаковок в направлении вверх, происходит и соответствующее подпирание при вращении рамного каркаса 1. Шлицы 3А, как следует из фиг.3, располагаются с этой целью точно сверху листов-перегородок 16.

Высота листов-вкладышей 2 выбрана при этом таким образом, что между днищем 18В листа-вкладыша 2 и находящимися под ним поверхностями упаковок Р при температуре загрузки имеет место тонкий воздушный зазор G, как следует из фиг.4. В предпочтительном варианте выполнения ширина зазора (G) при температуре загрузки составляет от 0,5 до 10 мм.