DE1964705B2

DE1964705B2 - Verfahren und Einrichtung zur Begrenzung der Druckdifferenz in geschlossenen Konservendosen während des Sterilisierprozesses

Info

Publication number: DE1964705B2
Application number: DE1964705A
Authority: DE
Inventors: Thomas Georges; Petit Maurice
Original assignee: JJ Carnaud and Forges de Basse Indre SA
Current assignee: JJ Carnaud and Forges de Basse Indre SA
Priority date: 1968-12-30
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1974-09-05
Also published as: FR1599563A; GB1235060A; US3704140A; CH518682A; NO130416B; NL6919525A; SU441692A3; SE363575B; DE1964705A1; IT990484B; JPS4928628B1; DE1964705C3; LU59998A1; ES402233A1; DK141954B; DK141954C; NL157784B; FI49672B; FI49672C; BE742669A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Begrenzung der Druckdifferenz in geschlossenen Konservendosen während des Sterilisierprozesses, deren aus Blech bestehender Deckel und oder Boden wenigstens eine ringförmige Verformungszone aufweist, wobei während des Sterilisierprozesses die Konservendose bei erhöhter Temperatur gefüllt und verschlossen und dann während eine:

vorbestimmten Zeitspanne auf eine über der Fülltemperatur liegende Sterilisationstemperatur erhitz; wird, worauf man die Konservendose auf Raumtemperatur abkühlt.

Es ist bekannt, daß bei Sterilisierprozessen die Temperatur und die Zeitdauer der Sterilisation in untrennbarer, gegenseitiger Beziehung stehen. Dk Sterilisierdauer ist dabei umso kürzer, je höher die Temperatur liegt. Im Hinblick auf die Erhaltung wichtiger Stoffe in den zu stsrilisii;renden Nahrungv-

mitteln ist man bestrebt, die Stcrilisationsdauer bei entsprechend hoher Temperatur möglichst kurz zu wählen.

Neben dem günstigen Effekt auf die Nahrungsmittel wird hierdurch die Behandlungszeit erheblich herabgesetzt und damit die Leistung der Anlage erhöht und außerdem der Energieaufwand herabgesetzt. Die Steigerung der Temperatur des Behälterinhahe:· nach seinem Verschließen führt zu einem entsprechenden Anstieg des Innendruckes. Es ist bekannt.

daß man darauf achten muß, daß der Innendruck zu keiner bleibenden Verformung des Behältermaterials und zu keiner Beeinträchtigung der Abdichtung führt.

Da insbesondere der Deckel und der Boden solcher

Behälter der Gefahr einer bleibenden Verformung ausgesetzt und diese maßgeblich an der Abdichtung des Behälters beteiligt sind, ist es bekannt, den Deckel bzw. Boden mit wenigstens einer ringförmigen Verformungszonc zu versehen, welche zu eine· Versteifung des Deckels oder Bodens und damit zu einer Erhöhung des Verformungswiderstandes bei steigendem Innendruck des Behälters führt (DT-PS 579 712 und 703 199). Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Verformungszonen im Deckel oder Boden in vielen Fällen nicht ausreichen, um die aufgezeigten Schwierigkeiten zu überwinden. Man hat daher zum Sterilisieren von Behältern, insbesondere bei Anwendung dünnwandigen Materials besondere Überdruck-Autoklaven verwendet, in denen die gefüllten und ge-

1 164705

chlossenen Behölter unter Aufrechterhaltung eines !estimmten Druckes gekocht und gekühlt werden, iusättlicb oder alternativ dazu bat man die gefüllen und geschlossenen Behälter während des Steriliiierens und der nachfolgenden Abkühlung von oben jnd unten zwischen horizontalen Platten oder dgl. jingespannt. In die Hohlräume zwischen Behälterboden bzw. Behälterdeckel und Einspannplatte hat man zusätzliche, elastische Tellerscheiben eingelegt, welche den Spiegel von Deckel bzw. Boden gegen die Einspannplatten abstützen, wenn der Innendruck zunimmt (Deutsche Patentschrift 703 199).

Eine solche äußere Abstützung gegen den steigenden Innendruck beim Sterilisieren ist vor allem auch bei Weichpackungen, also bei Behältern oder Beuteln aus Kunststoff bekannt (deutsche Zeitschrift »Verpackungs-Rundschau« 1/1963, S. 1 bis 7, deutsche Patentschrift 864 354). Bei solchen Weichpackungen ist man zusätzlich bestrebt, den Inhalt zu entlüften und den verbleibenden Hohlraum zu evakuieren, um hierdurch eine geringere festigkeitsmäßige Gefährdung zu erzielen. Beim Sterilisieren wird" dabei auf die in einem Gegendruck-Autoklaven eingebrachten Verpackungen noch zusätzlich ein mechanischer Preßdruck ausgeübt.

Zum Erzeugen eines leichten Überdruckes im Inneren eines dichtverschließbaren Behälters, der eine biegsame, verhältnismäßig dünne und sich selbst stützende Wandung aus Kunststoff aufweist, ist es bekannt, die biegsame Wandung aus Kunststoff so auszubilden, daß diese zwei stabile Lasen einnehmen kann (DT-AS 1 150 015). Die eine" stabile, ns:h außen konvex gewölbte Lage nimmt der Behälterboden aus Kunststoff dann ein. wenn vor dem Füllen des Behälters mit Füllgut in den Innenraum des Behälters zwecks Prüfung auf Dichtheit ein Druckgas eingeleitet wird. Der Behälter wird mit dem Boden in dieser ersten stabilen Lage unter Belassung eines luftgefüllten Kopfraumes gefüllt und dann verschlossen. Danach wird der Kunststoffboden in seine zweite stabile Lage gebracht, in der der Boden nach innen gewölbt ist. Hierbei wird der Kopfraum unter Zusammendrücken der darin befindlichen Luft verkleinert und dadurch im Inneren des Behälters ein vorbestimmter Überdruck erzeugt. Dadurch trägt man der Tatsache Rechnung, daß der Kunststoff eine gewisse Durchlässigkeit für Gase zeigt, so daß bei längerer Lagerung der gefüllten Behälter im Inneren ein Unterdruck entstehen könnte, der zu einer Verbeulung des Behältennantels führt. Durch Überführen des Bodens in die nach innen gewölbte stabile Lage soll der spätere Gasverlust wenigstens über eine gewisse Lagerzeit kompensiert und damit die Lagerfähigkeit des Behälters verbessert werden. Die Überführung des Deckelbodens in die eine oder die andere stabile Lage erfolgt in Abhängigkeit vom Druck schnappartig. Eine solche elastische schnappartige Verformbarkeit ist auch allgemein von Konservendeckeln aus Blech bekannt. Bei diesen Verformungszonen aufweisenden Deckeln kann der Deckelspiegel aus einer ursprünglich schwach konkaven in eine mehr oder weniger nach außen konvexe Form schnappartig umspringen, wenn sich die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Dose entsprechend ändert. Dieses Umspringen des Deckels reicht jedoc/i nicht immer aus, um in allen Fällen zuverlässig zu verhindern, daß während oder nach dem Stcrilisieiprozeß eine Druckdifferenz auftritt, welche zu einer unerwünschter bleibenden Verformung des Behälters oder zu dessen Undichtwerden führt. Dies gilt insbesondere für die Fällß, in denen man das Gut bei erhöhter Temperatur in die Konser-

vendosen einfüllt, diese dann verschließt, und schließlich auf eine merklich über der Fülitemperatur liegende Sterilisationstemperatur erhitzt. Hierbei entsteht bei der Abkühlung der Konservendose auf die Raumtemperatur ein Unterdruck, der umso größer

ist, je höher die Fülltemperatur ist. Dieser Unterdruck kann zum Einbeulen des Mantels der Konservendose unter der Einwirkung des Atmosphärendruckes oder auch unter der Einwirkung selbst leichter mechanischer Schläge oder Stöße führen.

Außerdem besteht die Gefahr des Undichtwerdens bei einer solchen Verformung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß während des Sterilisierprozesses hohe Fülltempe-

raturen angewendet werden können, während gleichzeitig ai'ch bei Anwendung von relativ dünnem Material für Behälter und Deckel ^ie Erhaltung sowohl der erforderlichen Abdichtung als auch der Umrißform des Behälters gewährleistet bleibt.

⁵S Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß während der Abkühlung auf Raumtemperatur aas Volumen der Konservendose unter bleibender, mechanischer Auffaltung oder Abflachung der ringförmigen Verformungszone des Deckels und oder

Bodens von außen in Abhängigkeit von der absinkenden Temperatur und vor Erreichen der Raumtemperatur bleibend verkleinert und die Druckdifferenz zwischen innen und außen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes eingestellt wird.

Dieses Verfahren findet unabhängig davon Anwendung, ob es sich beim Deckel oder Boden um eine solche Ausführungsart handelt, die zwischen einer nach außen gewölbten Stellung in eine nach innen schalenförmig eingefallenen Stellung elastisch um-

springen kann, da die Maßnahme des neuen Verfahrens bei solchen elastisch verformbaren Deckeln erst einsetzt, wenn der Deckel während des Abkühlens wieder in die schalenförmig nach innen gewölbte Stellung nach innen gefedert ist. Zu diesem Zweck werden Deckel und oder Boden erst bei Temperaturen unterhalb der Fülltemperatur bleibend verformt. Durch die bleibende Verformung in Abhängigkeit von der absinkenden Temperatur und vor Erreichen der Raumtemperatur wird gewährleistet, daß die Druckdifferenz, die bei Abkühlung der Konservendose entsteht, stets unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes eingestellt wird. Dieser Grenzwert bestimml sich nach Art und Größe der Konservendose und nach Dicke und Art des füi ihre Herstellung verwendeten Materials.

Vorteilhafterweise wird das Volumen der Konservendose unter bleibender Verformung von Deckel und oder Roden so weit verkleinert, dali nach Abkühlung auf Raumtemperatur der "Innendruck von dem Atmosphärendruck höchstens um ±0,15 bar abweicht. Eine ungewollte bleibend". Verformung etwa des Mantels der Konservendose wird durch die Maßnahmen des neuen Verfahrens zuverlässig ausgeschlossen. Es können daher auch Konservendosen aus sehr dünnem Material unter Anwendung sehr hoher Fülltemperaturen zuverlässig sterilisiert und auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Gleichzeitig wird gewährleistet, daß die Abdichtung während des gan-

zen Abkühlvorganges auf Raumtemperatur in vollem bei einer Konservendose mit durch Tiefziehen ein-

Umfangc erhalten bleibt. stückig angeforrmten Boden.

Zweckmäßigerweise werden Deckel unü/oder Bo- In F i g. 1 erkennt man den Rumpf einer Dose 10,

den erst bei Erreichen von Temperaturen von 4O⁰C von zylindrischer Form, die in bekannter Weise mit

oder tiefer bleibend verformt. 5 einem Boden 11 und einem Deckel 12 versehen ist.

Zum Ausführen des Verfahrens geht die Erfindung Die Dose ist mit einem Produkt 13 gefüllt und zwar von einer Einrichtung für die Kühlstrecke einer An- bis etwa zu einem bestimmten Niveau 14, dessen gelage zum Heißfüllen und Verschließen, sowie zum naue Lage von Dose zu Dose variieren kann. Hierbei Sterilisieren von geschlossenen Konservendosen aus, bleibt zwischen dem Niveau und dem Deckel 12 ein bei der die sterilisierten Konservendosen in der Kühl- ic. bestimmter Zwischenraum IS, der als freier Raum strecke auf Raumtemperatur abkühlbar s.nd. Diese bezeichnet wird, und welcher Luft und Dampf aufEinrichtung wird gemäß der Erfindung weitergebildet nimmt. Das Produkt 13, das konserviert werden soll, durch zwei sich fluchtend gegenüberliegende Druck- kann entweder im festen, im flüssigen oder in beiden köpfe, die jeweils einen an dem Spiegel des Bodens Zuständen vorliegen. Das von dem Produkt, vom bzw. Deckels einer zwischen den Druckköpfen ein- 15 Dampf bzw. von Luft jeweils eingenommene VoIusetzbaren geschlossenen Konservendose angreifenden men variiert jeweils in Abhängigkeit von der Tempe-Druckstempel aufweisen, von denen wenigstens einer ratur. Eine Anhebung der Temperatur hat zur Folge über eine mittels einstellbarem Druck betätigbaxe eine Vergrößerung dieser Volumina durch Ausdeh-Verschiebeeinrichtung in Richtung auf den anderen nung des Produktes, durch Vergrößerung der Dampf-Druckstempel axial bewegbar ist. Dabei weist zweck- ao spannung und durch Ausdehnung der Luft und der mäßigerweise jeder Druckstempel eine an den Deckel eingeschlossenen Gase. Es sind im wesentlichen der oder Boden angreifende, ringförmige Zone mit einer Boden 11 und der Decke! 12, welche den Drücken in Abhängigkeit von der Verformungszone des Dck- widerstehen müssen, die die Folge einer Vergrößekels oder Bodens gestaltenden Druckfläche auf. Der rung der Volumina sind. Die Verformbarkeit des eine oder beide Druckstempel weisen einen mit dem a«, Deckels und des Bodens, d. h. der Übergang von der Rand der Konservendose zusammenwirkenden An- ursprünglich schwach konkaven in eine mehr oder schlag auf, um die relative Bewegung zwischen Kon- weniger konvexe oder bombierte Form gestatten eine servendosenrand und Druckfläche zu begrenzen. merkliche Vergrößerung des inneren Volumens, wo-

Die neuen Maßnahmen sind bei Konservendosen durch oberhalb des Produktes für den Dampf, die

beliebiger Umrißgestalt und auch bei solchen Behäl- 30 Luft und die Gase ein ausreichend großer freier

tern anwendbar, die durch einen Tiefziehvorgang Raum erhalten bleibt, um die Druckbeanspruchungen

hergestellt worden sind. auf zulässige Werte zu beschränken.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schema- Im Laufe der Abkühlung zieht sich der Inhalt wie-

tischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- der zusammen und der Deckel und der Boden neh-

spielen näher erläutert. Es zeigt 35 men wieder ziemlich genau ihre anfängliche Position

F i g. 1 in vereinfachter Darstellung einen senk- unter dem Einfluß der Druckabnahme ein, welche das

rechten Schnitt durch eine Konservendose üblicher Ergebnis der Zusammenziehung und in bestimmten

Bauart in gefülltem und verschlossenem Zustand. Fällen des Gegendruckes bei bestimmten Sterilisa-

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Ein- tionsapparaten ist.

richtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der 40 Wie oben bereits angedeutet worden ist, kann die

Erfindung. Druckabsenkung im Inneren der Dose Werte anneh-

F i g. 3 eine in eine Anlage zum Heißfüllen und men, die noch viel größer sind, wenn der Füllvorgang

Verschließen sowie zum Sterilisieren von geschlosse- und der Schließvorgang der Dose bei erhöhten Tem-

nen Konservendosen einschaltbarer Einrichtung zum peraturen, verglichen mit der Umgebungstemperatur

Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung. +5 durchgeführt werden. Wegen der angeführten Gründe

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach besteht die Tendenz, das Gut so heiß wie möglich

F i g. 3 und zwar mit Blickrichtung, wie sie durch die einzufüllen, wobei jedoch eine Grenze durch" das

Pfeile IV-IV in F i g. 3 angedeutet ist. Risiko gesetzt ist, welches durch dus Absinken des

F i g. 5 im größeren Maßstabe einen Schnitt ent- Druckes und das Einfallen des Bodens und des

lang der Schnittlinie V-V der Fi g. 4. 50 Deckels beim Abkühlen verursacht wird. Die Größe

F i g. 6 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 1 die dieses Risikos schwankt mit der Form der Dose. Da<

Verformungsmöglichkeit des Deckels oder Bodens Risiko ist beispielsweise praktisch gleich Null untei

einer herkömmlichen Konservendose. den üblichen Bedingungen der Herstellung und Ver

Fig. 7 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 6 die Wendung von Behältern von einer Höhe von 115mn

Verformungsmöglichkeit und die Ausbildung einer 55 und einem Durchmesser, der 71,5 mm nicht über

gemäß dem neuen Verfahren verformbaren Konser- steigt. Bei einem Rumpf mit einem Durchmesser voi

vendose. 100 mm und einer Höhe von 118 mm kann jedoci

F i g. 7 A im größeren Maßstabe einen Teilquer- schon ein spontanes Einsinken oder Einfallen mit Be

schnitt durch einen Teil einer Einrichtung gemäß der ginn eines relativen Vakuums von etwa 0,6 bar ein

Erfindung zur Veranschaulichung der aufeinander- 60 treten, während der Rumpf mit einem Durchmesse

folgenden bleibenden Verformungsschritte. von 153 mm und einer Höhe von 250 mm sponta

F i g. 8 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Wir- schon bei einem relativen Vakuum von etwa 0,2 bi

kungcn beim Ausführen des neuen Verfahrens. einfallen kann.

F i g. 9 in senkrechtem Schnitt eine Einrichtung zur Abgesehen von dem Risiko eines Einfallens od<

Durchführung des Verfahrens bei einem Aufreiß- 65 Einsinkens des Bodens und des Deckels bestehen R

deckel, und siken einer Verunreinigung am Ende oder nach di

Fig. 10 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 9 eine Sterilisation, insbesondere wenn die Nähte Stöße

Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens ausgesetzt sind, welche der Dichtigkeit Schaden zi

fügen können. Es können aber häufig Schocks währenij oder nach der Sterilisationsbehandlung auftreten, welche das Eindringen von Kühlwasser in die DoiMt zur Folge haben können, welches Kühlwasser in der Regel nicht im biologischen Sinne steril ist.

Diese Schwierigkeiten werden dank einer Vermindeniing Jes Volumens um einen bestimmten Betrag gemäß-der Erfindung vermieden, wobei diese bestimmte Volumenverminderung zur Folge hat eine Venneidung des Emsmkens oder Abfallens als Folge der Abkühlung.

Gemäß einer Ausfuhningsform der Erfindung erhalt; man die Verminderungι des Volumens der Dose durch einen Treib- oder Tiefziehvorgang, welcher durch Ausüben von mechamschen Drucken auf we-Kopfstück 4t ein Druckstück 21 mit dem zugehörigen Druckbegrenzer 32 trägt. Der Druckbegrenzer ist vom pneumatischen Typ. wobei eine Druckluflleitung 45 an das Ende der Hohlwelle 35 über eine Drehkupplung angeschlossen ist und Kanäle, die lücht im einzelnen gezeigt sind, radial von der Welle ausgehen, _um Druckluft zu den einzelnen Begrenzern 32 zu führen, die auf der Trommel 39 verteilt sind.

_F; _{4 zei}^ _{daß im FaUe einef Maschine} ^_{1 ho}_

_ri2ont|, angeordneter Welle die Zuführung der Behäl-_{er ^_{6Γ Dosen 10 von oben durch} Schwerkraft mit _{Hüfc emcr Rutsche 46 erfo}, _{Jeder ßeh älter} _lm& _{dabei jn einen Stem der} |_{eei$£net ist m koaxia}ler _FoAüoa _zwei Druckköpfe bereitzuhalten. Die festen

so

nigrsitens einen, vorzugsweise jedoch auf beide Boden (Bcden und Deckel) verwirklicht wird.

I· ig. 2 veranschaulicht em Ausfuhrungsbeispiel fur em Werkzeug das geeignet ist, um diesen Vorgang aus zufuhren. Das Werkzeug umfaßt zwei Druckelemente 21 und 22, die jeweils eine äußere Zentriereinrichtung mit Eintrittskonus 23 und 24 zur Führung einer Dose 10 in Richtung auf zwei Stempel 25 und 26 aufweisen, deren Profil dem des zugehörigen Bodetisll oder Deckels 12 angepaßt ist Die beiden J₅ Stempel weisen eine aktive Druckfläche 2SA, 26 A auf. die vorteilhafterweise ringförmig ausgebildet ist und j.weils einen Hohlraum umgibt. Während das pmickelement22 fest mit einem Teil 28 verbunden ist, welcher hin- und hergehende Bewegungen, die durch den Pfeil F angedeutet sind, ausführen kann, ist das andere Druckelement in einer festen Fiihrung30 geführt und stützt sich mittels der Druckstößel 31 auf einem Druckbegrenzer 32 ab, der beispielsweise komprimierte Luft enthält. Der Druckbegrenzer dient dazu, dem Absenken der Stößel 31 einen vorbestimmten Widerstand entgegenzusetzen.

G«mäß der Ausfuhrungsform nach Fig. 2 sind die eigentlichen Druckflächen 25 A, 26A nach außen kegelstumpf förmig geneigt.

Die F i g. 3 bis F i g. 5 zeigen eine Maschine eines an sich bekannten Typs, die geeignet ist, das Verfahreu gemäß der Erfindung auszuführen und die Böden mit einem mechanischen Werkzeug der Art, wie es

_{Nockenbahnen 36 und} 37 _sind so angeordnet, daß sie

bi 48

_den ^ck- oder Fonnvorgang in dem bei 48 ange_{deuteten Sektor def Drenb}e_{wegung ab}i_llufen lassen. _{Dje Abführung der Dosen ηΕ}*_η ihrer Behandlung _erfo, _{im unt(}£,_{n Tej}, _{über dne Rutschft 49}

°!^e ^aschme kann selbstverständlich auch mit vertikaler Achse ausgebildet sein, wdbe. ,hr entsprechende Forderemnchtungen zum Z.u- und Ab- ^¹"*^{1 der Behalter} ^?eo^rd"et sind.

Zur Druckbegrenzung kann selbstverständlich auch ^{die Kraft einer Feder} °&τ ein hydraulischer Druck herangezogen werden. Auch kann die Verformung ^des Deckels und des Bodens ebenso durch erne di^re*^te Einwirkung einer Druckflüssigkeit auf diese B°d^en erzielt werden.

Fi g. 6 veranschaulicht die Art und Weise der Verformung, die <=^;ch ergeben kann, wenn eine mechanische Kraft P auf einen Boden oder Deckel 12 des üblichen Types einwirkt. Hierbei kann der Deckel in ^die gestrichelt bei 12/1 gezeigte Lage gelangen. Die maximale Verminderung des Volumens, die hierbei durch permanente Verformung der Böden nahe der ^Nant erhalten werden kann, liegt in der Größekordmine von etwa 3 ·/<>, d.h. 1,5°/o pro Boden.

Um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, macht man vorteilhafterweise von einer Ausbildung der Böden bzw. Deckel Gebrauch, wie sie in Fig. 7 bei 50 dargestellt ist. Dieser Deckel ist dadurch chiirakterisiert daß wischen dem Kerngrund 51 der Naht 52

40

zuvor in Bezug auf Fi g. 2 beschrieben worden ist zu 45 und dem Deckelspiegel 53 eine ringförmige oder reiverformen. fenförmige Versteifungszone 54, und zwar in unmittel-

Jn den Fig. 3, 4 und 5 erkennt man ein Funda- barem Anschluß an den Kerngrund sowie eine i fl

5 erkennt man ein Funda-

menit mit zwei flachen Stirnelementen 33 und 34, wefche eine Welle 35 unterstützen. Zwei feste Nokkenlbahnen 36 und 37 sind jeweils mit den flachen Fundarnenlteilen 33 und 34 fest verbunden. Zwei Trommeln 38 und 39 sind auf der Welle 35 verkeilt und taufen mit dieser um. Jede Trommel trägt über ihren Umfang verteilt eine Reihe von Köpfen 40 d

g sowie

reifen- oder ringförmige Zone erhöhter Nachgiebigkeit im dazwischenliegenden Bereich vorgesehen sind. Unter der Einwirkung einer mechanischen Verformungskraft P kann sich in dieser Weise ausgebildet« Deckel oder Boden in einer definierten Weise verformen. bis er eine Form oder Stellung annimmt, die in Fig. 7 mit 50Λ bezeichnet ist Diese Verformung

g g

bzw. <!l, die mit der Trommel umlaufen, wobei jedes 55 gestattet eine bedeutende Verminderung des VoIu-Kopfstüek jeweils fest mit einer Bewegungsabnahme- mens, und zwar in der Größenordnung zwischen etwa rolle 42. 43 versehen ist die jeweils in den zugehöri- 8 bis 10 Ve, d. h. zwischen 4 und 5 ·/· pro Deckel gen Nockenbahnen 36 und 37 laufen. Die Kopfstücke oder Boden. Aus der bei 50 A dargestellten Lage sind 4© und 41 liegen sich jeweils paarweise gegenüber die zentralen Zonen der Deckel bzw. Böden noch und nähern sich einander bzw. entfernen sich vonein- 60 weiterhin in der Lage, sich elastisch zu verformen, um

unter der Wirkung einer inneren Druckabsenkung im Behälter die mit 5©ß in Fig. 7 bezeichnete SteUuns einzunehmen. Die in F i g. 7 wiedergegebene Linie

g p 50 C veranschaulicht die Verschiebung nach außen,

teti Werkzeug kann jcweif? auf zwei sich gegenüber- 65 die der Deckel oder Boden während der Sterilisation liegenden Kopfstücken montiert werden. So \aim je- unter der Einwirkung eines inneren Überdruckes er-Kf 46 biili i Uü ld

ander im Verlaufe der Drehung der Trommel und unter der Einwirkung der festen Nockenbahnen 36 und 37.

E in Werkzeug entsprechend dem in F i g. 2 gezeigj f i ih b

den Kopfstück 46 beispielsweise eine Unterstützung für da* eine DrucfcMück 22 bilden, während jedes

leiden kann und zwar ohne permanente Verfonnun§ und ohne das Risiko eines öffnens der Naht

409536Λ59

ο-

9 10

Zum besseren Verständnis der Erfindung veran- von der Fülltemperatur,

schaulicht die F i g. /A beispielsweise und im größe- _vom Füllniveau

ren Maßstabe den definierten Verformungsvorgang '

des Bodens 50 einer Konservendose mit Hilfe eines ^{von der Men}8^{e an Gas In} dem Behalter, welch(

Verformungsstempels 126, der drei ringförmige Ver- 5 *Jenge von den beiden zuvor genannten Großer

formungsiippen aufweist, die aufeinander folgen und abhangig ist,

mit 127/1, 127 B und 127 C bezeichnet sind. Diese vom Koeffizient der Ausdehnung bzw. Zusam

Verformungsrippen sind in axialer Richtung gegen- menziehung des Produktes.

giotlY ^Ή^^ΖΒ££*^ά » J™ ^Risiko?^-Verunreinigung des Inha,·

Verformungsdruck durch die erste ringförmige Rippe γ^ίϊί,ϊί^ " ^nicht- eine Verminderung de.

UTA ausgeübt worden ist. Die gestrichelte Linie B S Twefl hi, ST"^"!?"' Γ™, ί t

gibt das BodenprofH nach der Verformung mit Hilfe *?' SnT Anlrfr t ? ? ^J ^eR"?

der zweiten Rippe 127 B wieder, während die dritte ^!L fn T '!i ⁰JTi"¹/*. A

gestrichelte Linie C das Bodenprofil veranschaulicht, 15 ™?"T* t_h H · ^ ' ^{durCllzufuhre}"

Lchdem die dritte Rippe 127C zur Wirkung gekom- ΓΪ bd ^ne^L*¹⁶?" ? FtFTf

men ist. Es handelt sich bei jedem dieser Falle um temoeratur He J^mH ^ ' -"Λί f

eine bleibende Verformung, die dieser Boden oder S?vwS H« if- t T ^ausmch™^d ^ttefer'

Deckel erleidet. Die punktierte Linie D veranschau- ^d<£ « ^wenZ^ t™5? h™ n' .^"E? ^h.^at

licht die elastische Verformung, die der zentrale Teil ao ^W f * "°_r ^¹? ^1St< ^^{ß die} B°^den. oder Decke

des Bodens oder Deckels 50 anschließend noch er- ?J?^deI ^J^pn"^ge"· ^We"ⁿ Jedoch dieser Vorgang

_fahrpn u_an„ ablauft, solange der Dampfdruck noch einen wesent

Selbstverständlich hängt die Zahl der ringförmigen ^" J⁶". T ^Γ'Γ^μ °'² ^" °? *'

Zonen des Deckels oder Bodens des Behälters, der ΐ^ηΙΕί^ Abkühlung em weiterei

für diese Verformungen in Frage kommt, von dem *₅ h\V P_mHiiΓ^Ρ,!^ τ' ^U?^d ^ein ^usammenz.eher

Volumen des Inhalts des Behälters bei der Tempera- u_nterdntk _enKt Jt H "' ^S° u^ J"* ^neUe Γ

tür während der Verformung, vom Durchmesser des DoSnn7mnf ϊ' ί", ^ausreic _u ^{hen kann}" ^um _f ^de/

Behälters und von der Zahl der Verformungsrippen ^ SL Tr^" η h" ^{ZU b}^^gen· °^ie ^*

des verwendeten Stempels ab. 3 ^*Ά ^df? ^die Bedeutung der Zusammenz.e-

Wie ersichtlich, umfaßt die auf mechanischem 30 ÄS? ^{Und der Luft} »usreicht, um einer

Wege venvirklichte Verformung zur Verminderung ™?J??SS ? ^zu.^er^^ug^en; welcher zu der ge·

des Volumens des Behälters bzw. dessen freien Rau n.Vht h_PJ^ Γ v"^g -^df ^RT^{pfeS fÜhrt}' ^{Wenn mar}

mes gemäß der Erfindung einen Umfangsbereich mit ""?! ^best™^mte Vors.chtsmaßnahmen trifft,

einer bleibenden Verformung durch Abbiegen, wäh- _v ^Uie.^se Überlegungen führen dazu, den Vorgang dci

rend der zentrale Bereich des Deckels oder Bodens 35 J.^ermmderung des Volumens in den Ablauf des Ab

stets nachgiebig verbleibt und den Veränderungen KuMimgsprozesses, und zwar in dem Bereich eine

des Volumens und des Druckes des Inhaltes folgen * ernperaturniveaus zu legen, das so hoch wie möe-

kann. Dies ist der Grund dafür, daß am Ende der J"⁰!¹'^st'J^och unterhalb derjenigen Temperatur liegt

Abkühlung, welche zu einem schwachen Vakuum in ^Oei ^^er ^ Veränderungen des Dampfdruckes kleir

der Dose führt, der zentrale Deckelteil elastisch von 40 ^werd.^e"· ^Dieses Niveau kann beispielsweise etwa irr

der Stellung C in die Stellung D gemäß Fig. 7A ge- ^ n°n-, ^{C lie}?^en' ^{wo der} Dampfdruck de;

langen kann. ακΤ* ^{bar annimmt und} bei der sich dcsser

Die Erfahrung zeigt, daß auf Grund der üblichen Abnahme erheblich verlangsamt.

Schwankungen des Füllungsniveaus von Behälter zu Wenn das Niveau beispielsweise von 40' C fixier

Behälter bei gleichem Produkt bzw. auf Grund der 45 '^st- ^^{ann mari} für jeden Behältertyp den Wert dei

Schwankungen der Fülltemperatur von Behälter zu Temperatur bestimmen, bei dem das Füllen ohne da'

Behälter der Wunsch besteht, die Möglichkeit einer Risiko eines Verbeulens des Behälters voreenommer

Verminderung des Volumens in der Größenordnung werden kann. Diesen Sachverhalt kann man noch vie

von etwa 10% in Betracht zu ziehen ist. Es wird da- deutlicher erkennen, bei Betrachtung des Diagramm:

her angestrebt, in dem größeren Teil aller Fälle, die 50 ^nacn Fig· 8, welches den Verlauf der Druckschwan

Anwendung eines Deckels oder Bodens vorzuziehen, klingen als Funktion der Temperatur T wiedergibt

welcher neben einer ringförmigen äußeren Verstei- Die Kurve P₁. veranschaulicht die Änderung 'de:

fungszone nahe dem Kernwandgrund weitere mehr Dampfdruckes, während die Kurve P₁ die Änderun

der Mitte zu gelegene ringförmige Zonen großer S^en des relativen Druckes im Inneren des betrachte

Nachgiebigkeit aufweist. Wenn es gelingen sollte, die 55 ^ten Behälters wiedergibt.

bestehenden Schwankungen zu vermindern, könnte Auf der Temperaturachse T ist bei T das Tempe

man auch die Verwendung von Böden oder Deckel raturniveau wiedergegeben, das oben in°der Größen

geringerer Nachgiebigkeit, etwa entsprechend der Ordnung von 40° cffestgelegt und dessen Wahl durcr

bisher üblichen Form verwenden, ohne den Rahmen den zugehörigen Wert P₀ des Dampfdruckes der bei

der Erfindung zu verlassen. 60 spielsweise 0,075 bar beträgt, bestimmt ist' Ausge

Bei der Verwirklichung der Erfindung setzt man hend von dem Temperaturniveau T bei dem mat

eine Grenze fest, die der Druck in dein Behälter im sich entschieden hat, den Vorgang der Volumenver

endgültigen Stadium nicht übersteigen soll. Diese minderung durchzuführen. Bestimmt man ein zweite;

Grenze liegt etwa beispielsweise zwischen —0,15 bar Temperaturniveau T₁, welches als geeignet für da<

und +0,15 bar in Bezug auf den Atmosphärendruck. 65 Füllen und Schließen des Behälters aneenommer

Diese Bedingung bestimmt weitgehend die vorzuneh- werden kann. Dieses Niveau wird durch einen be

mende Verminderung des Volumens, welche u. a. von stimmten maximalen Wert ,1P eines Druckabfall:

den folgenden Größen abhängig ist: erforderlich, den der spezielle Typ des in Betrach

11 12

befindlichen Behälters ohne Risiko des Einbeulens seiner Teile führt. Diese Grenze, die durch den

aufnehmen kann. Druckbegrenzer 32 nach Fig. 2 bestimmt wird, ist

Es können also zwei Fälle in Betracht gezogen eine Funktion des Formates und der Konstruktion

werden, nach denen diese Temperatur T₁ als zufrie- des Behälters. Die Behälterkörper widerstehen im

denstellend oder ungenügend für den Schließvorgang 5 allgemeinen leicht einem Druck von etwa 3 bar, so

des Behälter geschätzt worden ist. Sollte sich die daß hierbei relativ hohe Verformungskräfte angewen-

gewählte Temperatur als unzureichend erweisen, läßt det werden können.

man zunächst von der Reduktion des Volumens ab oj_e Technik der Verminderung des Volumens ge- und bestimmt durch eine neue Druckstufe AP' ein _maß der Erfindung ist auch auf soiche Behälter ananderes Temperaturniveau T₂, von dem man an- io _wendbar, die einen Boden oder Deckel des Typs benimmt, daß es diesmal als Ausgangsniveau für die _{sitzeI1( der leicht} geöffnet werden kann. In diesem Sterilisation nach dem Schließen des Behalters befne- _Fa|_{)e muß das} Verformungswerkzeug der Tatsache digt. Diese Sterilisation (siehe Pfeil S) umfaßt einen Rechnung tragen, daß der Boden oder der Deckel, Anstieg der Temperatur bis auf ein bestimmtes _{der liicht geöffnet werde}n kann, dem Verformungs-Niveau T, (Punkt A). Dadurch entwickelt irn Inneren 15 Vorgang nicht unterworfen wird, sondern allein der des Behälters ein bestimmter relativer Druck P₃ und _{andere Boden oder Decke}i. _Ein Beispiel für ein ein Ausbauchen des Deckels und des Bodens ent- _{Werkzeug) das} f_{ür dies}en Fall geeignet ist, ist in sprechen der Stellung 50 C in Fi g. 7. Auf Grund der _p. _{9 w} ⁶ _iedergegeben. Bei diesem Beispiel bezeichanschhePsnden Abkühlung sinkt die Temperatur m _net ⁶ _{60 den R}*_m ^B _{f dner Dose mit einem Boden 61} einer ersten,Etappe R₃ auf die: Schließtemperatur T₂, ·. _{we)cher demjeni nach Fi 7 ahnelt und einem} in welcher der innere relative Druck praktisch ausge- ^^ ₆₂ ^ ,^ _ffnet *_{erden kann} ,_{m a},
glichen ist, so daß der Boden und der Deckel des . _{h man} - _{ejnem D fc} , _der ^ Behalters elastisch ihre Anfangsstellung (50 in _{ff rf}

I^X ^g Λ⁷λΤ, ^ann,^e ". ^In _T ^{der zwe}!^{ten Et} _f ^apP^e Ji* einen durch Schwächungslinien, insbesondere Kerb-

t^^^^^S^^^ " ^ -grenzten Bereich aufweist der durch Auf-

feil y L Dampfdrücke/und der Ents.hung eines

ifd"" P'ΐ?Su^ £ΐ2ϊΑζϊ -""J ^kstück 2, zugeordnet das dem mit \r

gleichen Bezugsziffer nach F ig 2 ahnelt Das Druck

J ^ g \

sammenziehung der Luft und der eingeschlossenen 30 gleichen Bezugsziffer nach F ig 2 ahnelt. Das Druck-Gase und des Produktes selbst ist. Bei diesem Tempe- ^stu,^{ck 6}.^S<. ^das ^m} ^dem ^ckcl 62 zusammenwirkt raturniveau erzeugt man eine erste Volumenvermin- unterscheidet sich von dem Druckstuck 22 nach derung, die eine bestimmte Zusammendrückung K₁ J' *" ^{2 ein}.^{erseits dadu},^rc.^h· ^daß.^{der D}™.^ck*^emP^el _H ⁶⁶ zur Folge hat. Dadurch steigt der innere Druck auf ^dem ™f ^nger.Deckelspiegel eine Oberfläche dareinen bestimmten positiven Wert P₁, welcher den 35 ^bietet' ^dl _A ^e ί"? ^{Verlauf d}" Deckelspiegels in seiner Ausgangspunkt C der Teilkurve A_1n bildet, welche ä?^anzen Ausdehnung mit Ausnahme einer Umfangsdie entsprechende Abkühlungsetappe K₁₀ repräsen- *>^{ne an}g^eP^aßt «;■ ^El" ^Wei*^{rer Unt}f^{schied b}f.^st _u ^eht tiert, in welcher die Temperatur auf das Niveau T₀ ^dann; ^daß die yert.efung, die um den eigentlichen (Punkt D) gebracht wird, auf welchem Niveau eine Druckstempel 66 herumlauft, in Bezug auf die Umweitere Verminderung des Volumens nach der erfin- 40 fangszone einen Bereich 68 aufweht, der einen Andungsgemäßen Lehre ansteht. Dieser Vorgang er- *^{ch a}? ^{fur die Naht 69 blldet}· ^{Auf Grund dieser Aus}" zeugt einen Druckanstieg K₀, welcher den inneren ^blldung ^{wird die} Verschiebung des aiempels. der auf Druck auf ein bestimmtes positives Niveau entspre- ^{den Deckel 62} einwirkt, auf einen verminderten Wert chend der Lage des Punktes E zurückbringt. Die begrenzt, der sogar praktisch Null sein kann, wenn letzte Etappe R_n der Abkühlung, welche den Behälter 45 ^dies e™⁵^ ^ ^und welcher auf jeden Fall verträgauf die Umgebungstemperatur bringt, läßt den ^{llch ist mit der} Verformbarkeit, die auf Grund der inneren relativen Drack auf einen Wert sehr nahe einzigen Umfangszone 67 zulässig ist.
dem Wert Null zulaufen und man kann sicher sein. Fig. 10 veranschaulicht ein Werkzeug, das zur daß der Behälter ein im kommerziellen Sinne kor- Anwendung der Erfindung auf einen tiefgezogenen rektes Aussehen beibehält, selbst dann, wenn es die 50 Behälter 70 bestimmt ist, der mit einem Deckel 71, klimatischen Bedingungen während der Lagerung, z. B. des leicht zu öffnenden Typs, verschlossen ist. Temperaturänderungen oder Anstiege von beispiels- Für den Deckel ist ein Druckstück 65 vorgesehen, weise 5° bis 40° C mit sich bringen." welches dem Druckstück 65 gemäß F i g. 9 entspricht.

Das Niveau bzw. die Niveaus des inneren Unter- während das Druckstück 72 dazu bestimmt ist, der

druckes, beispielsweise P₁ und P., werden selbstver- 55 tlefgezogenen Boden zu verformen. Zu diesem Zweci

ständlich auf Werte festgelegt, wefche unterhalb eines weist das Druckstück eine Nut 76 zur rollenden Ver

Grenzwertes liegen, von dem ab der in Frage ste- formung auf, welche eine Vertormungsfläche mi

hende Behälter der Gefahr eines spontanen Einbeu- einem Profil darbietet, welches dem Radius 75 an

lens unterliegt. Diese Grenze ist im wesentlichen eine gepaßt ist, über welchen sich der genannte Boden ai

Funktion der Dicke des Behälterkörpers. Die Tat- 60 den Rumpf des Behälters anschließt. Der zentrale Be

sache gestattet es. den entscheidenden Vorteil der reich 74 bildet einen Stempel, der auf den ganzei

Erfindung zu unterstreichen, der in der Möglichkeit zentralen Bereich des Bodens einwirkt, jedoch übe

besteht, die Dicke des Metallbleches merklich zu ver- Federn 77 abgestützt ist, um zu vermeiden, daß de

mindern, ohne die Qualität der Verpackung ^n beein- Boden eine gewölbte oder bombierte Stellung ein

trächtigen. 65 nimmt. Das Spiel zwischen dem Druckstempel 7

Die Verformungskraft muß natürlich auf einen und der Führung durch das Druckstück 72 ist größe

Wert begrenzt werden, der unterhalb des Wertes als der maximale Wert, der für die Verschiebung de

liegt, der zu einer Beschädigung des Behälters und Druckstückes zu erwarten ist, wobei dieser Wert ir

vorliegenden Fall noch durch einen nicht dargestellten Druckbegrenzer bestimmt wird.

Die axiale Verformungskraft P, die unter diesen Verhältnissen ausgeübt wird, erzeugt eine axiale Translationsverschiebung der Anordnung in dem unterstützten Bereich Jes Deckels. Die Verschiebung kann bis zu einer Höhe erfolgen, die ausreichend groß ist, um die optimale Verminderung des bestimmten Volumens zu erhalten, welche im vorliegenden Fall noch durch die Bedingung bestimmt ist, daß man einen endgültigen Wert des inneren Druckes zwischen —0,15 und +0,15 bar erhält, wie dies weiter oben schon beschrieben ist. Wenn der Behälterdeckel, der bei dem tiefgezogenen Behälter verwendet wird, ein normaler Deckel und nicht ein Dekkel des leicht zu öffnenden Typs ist, kann dieser Deckel selbstverständlich durch einen Bereich unterstützt werden, der ebenfalls eine Verminderung des Volumens hervorruft.

Die Maßnahmen nach der Erfindung sind nicht nur anwendbar auf übliche Böden oder Deckel aus Weißblech oder anderen Stahlsorten, aus Aluminium od. dgl., sondern auch auf Böden oder Deckel aus allen anderen Materialien, welche die gewünschten Qualitäten besitzen, um als Boden oder Deckel für einen Konservenbebälter zu dienen. Auch ist die Erfindung nicht beschränkt auf die geläufige zylindrische Form der Behälter. Allerdings liegt die Hauptanwendung auf dem Gebiet der zylindrischen oder prisma-

tischen Behälter. Die Erfindung kann jedoch auch bei

kegelstumpfförmigen oder pyramidenstumpfförmigen

Behältern mit beliebigem Querschnitt angewendet werden.

In einem solchen Fall muß, wenn von einem

Druckwerkzeug gesprochen wird, welches eine ringförmige Formfläche aufweist, unter dem Begriff ringförmige Fläche eine Fläche verstanden werden, die begrenzt wird durch mit der äußeren Kontur des Deckels gleichlaufende Linien und weiche einen zen-

tralen Bereich des Deckels freiläßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

i 964 705 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Begrenzung der Druckdifferenz in geschlossenen Konservendosen während das Sterilisationsprozesses, deren aus Blech bestehender Deckel und/oder Boden wenigstens eine ringförmige Verformungszone aufweist, wobei während des Sterilisierungsprozesses die Konservendose bei erhöhter Temperatur gefüllt und verschlossen und dann während einer vorbestimmten Zeitspanne auf eine über der Fülltemperatur liegende Sterilisationstemperatur erhitzt wird, worauf man die Konservendose auf Raumtemperatur abkühlt, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abkühlung auf Raumtemperatur das Volumen der Konservendose unter bleibender, mechanischer Auffaltung oder Abflachung der ringförmigen Verformungszone des Deckels und/ oder Bodens von außen in Abhängigkeit von der absinkenden Temperatur und vor Erreichen der Raumtemperatur bleibend verkleinert und die Druckdifferenz zwischen innen und außen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Deckel und/oder Boden erst bei Temperaturen unterhalb der Fülltemperatur bleibend verformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, rlaß das Volumen der Konservendose unter bleibender Verformung von Deckel und/oder Boden soweit verkleinert wird, daß nach Abkühlung auf Raum'emperatur der Innendruck von dem Atmosphärendruci'. höchstens um ± 0,1 5 bar abweicht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Deckel und oder Boden erst bei Erreichen von Temperaturen von 40~C oder tiefer bleibend verformt werden.

5. Einrichtung für die Kühlstrecke einer Anlage zum Heißfüllen und Verschließen sowie zum Sterilisieren von geschlossenen Konservendosen, bei denen die sterilisierten Konservendosen in der Kühlstrecke auf Raumtemperatur abkühlbar sind, zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4. gekennzeichnet durch zwei sich fluchtend gegenüberliegende Druckköpfe (21, 22). die jeweils einen an dem Spiegel des Bodens bzw. Deckels einer zwischen den Druckköpfen einsetzbaren, geschlossener. Konservendose angreifenden Druckstempel (25, 26) aufweisen, von denen wenigstens einer über eine mittels einstellbarem Druck bctätighare Verschiebeeinrichtung (30. 32) in Richtung auf den anderen axial bewegbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckstempel eine an den Deckel oder Boden angreifende ringförmige Zone mit einer in Abhängigkeit von der Verformungszone des Deckels oder Bodens gestalteten Druckfläche aufweist (Fig. 2 und 7A).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (25/1) kegelstumpfförmig nach außen geneigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche aus mehreren ringförmigen Rippen (127/1 bis 127C) besteht, die konzentrisch angeordnet und gegeneinander in axialer Richtung versetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Druckstempel eine zentrale, nur am mittleren Bereich des Dekkels bzw. Bodens angreifende Druckfläche aufweist (F i g. 9 und 10).

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder jeder Druckstempel einen mit dem Rand der Konservendose zusammenwirkenden Anschlag (68) zur Begrenzung der relativen Bewegung zwischen Konservendosenrand und Druckfläche aufweist.

U. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei tiefgezogenen Dosen der dem Boden zugeordnete Druckstempel (72) eine Rollform-Nut (76) zum bleibenden Verformen des Bodenrandes aufweist.