Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen von Folienbeuteln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen von Folienbeuteln, insbesondere von Getränke- oder Lebensmittelbeuteln, wonach eine gewünschte Füllung ausschließlich durch eine, bereits am Folienbeutel angebrachte, zumindest einmal verschließbare öffnung hindurch in den jeweiligen Folienbeutel eingebracht wird.

Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der DE 102 35 929 A1 vorgestellt. Hier werden die einzelnen Folienbeutel befüllt und danach an ihrer verschließbaren öffnung verschlossen, was durch Ultraschalleinwirkung im Bereich der öffnung erfolgt.

Daneben sind ähnliche Vorgehensweisen durch die DE 197 45 855 A1 bekannt geworden, die sich mit einer Trinkhalmanbringungsvorrichtung bei solchen Folienbeuteln befasst. Solche Trinkhalme bzw. damit ausgerüstete Folienbeutel schränken jedoch das Verwendungsgebiet ein, weil nur mit vergleichsweise kleinen Füllmengen gearbeitet werden kann.

In der Praxis ergeben sich insbesondere beim Befüllen von Getränke- oder Lebensmittelbeuteln zunehmend Anforderungen dahingehend, Verschmutzungen aller Art, insbesondere aber Verschmutzungen mit Keimen sicher zu vermeiden. Diese können dadurch entstehen, dass die fraglichen Folienbeutel in geöffnetem Zustand transportiert werden, beispielsweise vom Herstellungsbetrieb dieser Beutel zum Verarbeitungs- bzw. Abfüllbetrieb. Zwar findet der Transport der fraglichen Folienbeutel üblicherweise in Magazinen statt, wie sie beispielsweise in der DE 101 46 487 A1 beschrieben werden und auch dergestalt, dass der jeweilige Folienbeutel mit flach aufeinanderliegenden Seitenwänden transportiert wird. Dennoch können Verschmutzungen des Beutelinneren nicht mit letzter Sicherheit ausgeschlossen werden, zumal heutzutage mit gegenüber früher verlängerten Transportwegen der Folienbeutel von ihrem Herstellungsort bis zur Abfüllanlage gerechnet werden muss.

Dabei ist ebenfalls zu beachten, dass schädigende Keime auch dann in solchen Folienbeuteln enthalten sind, wenn diese Folienbeutel unter Reinraumbedingungen hergestellt, anschließend aber auf die übliche Art und Weise transportiert werden.

Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren so weiter zu entwickeln, dass Verschmutzungen des Beutelinneren bzw. schädigende Wirkungen eventuell vorhandener Verschmutzungen durch Keime oder ähnliches sicher vermieden werden.

Ebenfalls ist es Ziel der Erfindung, die Haltbarkeit des Füllgutes zu verlängern, wobei das bekannte Erhitzen des Folienbeutels aufgrund seiner Nachteile vermieden werden soll. Dazu ist vorzugsweise vorgesehen, den gesamten Behandlungs- oder Abfüllprozess kalt- oder warmaseptisch durchzuführen.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Befüllen von Folienbeuteln dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des jeweiligen Folienbeutels vor seinem Befüllen aseptisch behandelt wird.

Tatsächlich erreicht die Erfindung durch die aseptische bzw. keimfreie Behandlung, dass im Innern des jeweiligen Folienbeutels eventuell vorhandene Keime abgetötet bzw. unschädlich gemacht werden. Dadurch wird das eingefüllte Produkt, insbesondere wenn es sich um ein Getränk oder ein Lebensmittel handelt, zuverlässig vor Verderben, Ungenießbarkeit geschützt, so dass letztendlich die Qualität und Haltbarkeit gegenüber bisherigen Vorgehensweisen deutlich verbessert ist. In der Regel erfolgt die aseptische Behandlung mittels eines in den jeweiligen Folienbeutel eingebrachten Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittels. Im einfachsten Fall wird hierzu der jeweilige Folienbeutel mit gas- oder dampfförmigem Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ) als Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel gefüllt. Herbei reicht üblicherweise eine Menge von einem oder wenigen Millilitern je nach Größe des Folienbeutels aus.

Das Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel kann vorteilhaft nach seinem Einbringen in das Innere des Folienbeutels aktiviert werden. Im Rahmen der Erfindung und bei Verwendung von beispielsweise Wasserstoffperoxid erfolgt die Aktivierung dadurch, dass der Folienbeutel mit dem zuvor eingebrachten Wasserstoffperoxid mit Dampf respektive Wasserdampf einer bestimmten Temperatur beaufschlagt und gleichsam aufgepumpt wird.

Dadurch erfährt nicht nur die (geringe) Menge an Wasserstoffperoxid im Innern des Folienbeutels eine gleichmäßige Verteilung an der Innenwandung des fraglichen Folienbeutels, sondern sorgt die Temperatur des Wasserdampfes gleichzeitig dafür, dass das betreffende Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel aktiviert wird.

Bei diesem Vorgang wird die Zersetzung des Wasserstoffperoxids gestartet. Im Beispielfall handelt es sich um eine Zerfallsreaktion in Wasser und freie Sauerstoffradikale, die neben weiteren Reaktionen etwaige im Innern des Folienbeutels vorhandene Mikroorganismen, Keime und dergleichen abtöten. Nach Beendigung dieser Reaktion bleibt im Wesentlichen Wasser zurück, welches vorteilhaft etwaige Zerfallsprodukte sowie gegebenenfalls geringfügige Verschmutzungen aufgelöst hat bzw. aufnimmt.

Um nun das fragliche Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel und/oder Reaktions- und/oder Abfallprodukte zu entfernen, empfiehlt die Erfindung nach vorteilhafter Ausgestaltung, den jeweiligen Folienbeutel in seinem Volumen zu verkleinern. Dazu reicht es bereits aus, den Folienbeutel (mechanisch) zusammenzudrücken. Genau so gut kann der fragliche Folienbeutel auch evakuiert werden, d. h. mit Hilfe einer Unterdruckeinrichtung wieder in seinen vor der aseptischen Behandlung eingenommenen Funktionszustand mit aufeinanderliegenden Seitenwänden überführt werden. Beide Vorgehensweisen haben den Vorteil, dass der Folienbeutel für das anschließende Befüllen flach zur Verfügung steht, so dass der Füllvorgang mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann.

Das ist insbesondere vor dem Hintergrund von Bedeutung, dass als Folienbeutel aus einer oder mehreren (ein- oder mehrlagigen) Kunststofffolien aufgebaute Folienbeutel zum Einsatz kommen, die darüber hinaus an ihrer öffnung über lediglich einen verschließbaren Ausgießer verfügen. Denn dieser Ausgießer gibt die öffnung des fraglichen Folienbeutels vor, welche im Allgemeinen einen Durchmesserbereich von einigen Millimetern abdeckt. Die betreffende öffnung wird beispielsweise durch einen Schraub- oder Bajonettverschluss nach dem Befüllen verschlossen.

Jedenfalls findet das Entfernen der Reaktions- und/oder Abfallprodukte ebenso wie dasjenige der Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel vorteilhaft vor dem anschließenden Befüllen des Folienbeutels mit dem gewünschten Getränk oder Lebensmittel statt. Dabei kann der zuvor angesprochene Vorgang des Entfernens sowie das Befüllen auch mit zeitlichem überlapp durchgeführt werden. D. h., während das Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel und/oder hieraus entstehende Reaktions- und/oder Abfallprodukte, im Beispielfall überwiegend Wasser, aus dem Folienbeutel entfernt werden, wird der Beutel bereits befüllt. Dadurch lässt sich die Behandlungsdauer deutlich verringern.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Befüllen von Folienbeuteln, wie sie im geltenden Anspruch 8 und daran anschließenden Patentansprüchen beschrieben wird. - Im Ergebnis werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum

Befüllen von Folienbeuteln, also aus Kunststofffolien hergestellten Beuteln, beschrieben. Diese Folienbeutel sind nicht formstabil, mögen aber über einen Standboden verfügen. Außerdem sind (an den Standboden angeschlossene) Seitenwände realisiert, die mit Hilfe von sich gegenüberliegenden Seitennähten durch beispielsweise einen Kunststoffschweißvorgang miteinander verbunden sind. Grundsätzlich lassen sich auch andere Herstellungsweisen und Folienbeutel denken.

Im Rahmen der Erfindung werden nun diese Folienbeutel vorteilhaft vor dem Befüllen sterilisiert respektive aseptisch behandelt. Dazu wird der jeweilige Folienbeutel mit dem Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel in seinem Innern beaufschlagt, welches anschließend durch beispielsweise Aufblasen mit Wasserdampf eine Aktivierung erfährt. Im Anschluss hieran werden das Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel sowie etwaige Reaktions- und/oder Abfallprodukte aus dem Innern des Folienbeutels entfernt. Danach oder teilweise gleichzeitig findet das gewünschte Befüllen statt.

Auf diese Weise können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere Folienbeutel befüllt werden, die über einen geringen öffnungsdurchmesser von wenigen Millimetern an ihrer zumindest einmal verschließbaren öffnung verfügen, ohne dass die Füllzeiten unverhältnismäßig lang dauern. Das gilt selbst dann, wenn der öffnungsquerschnitt in dem Ausgießer relativ klein ist. Hierbei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass geringe öffnungsquerschnitte und dementsprechend kleine Durchmesser der öffnung im Ausgießer aus verschiedenen Gründen bevorzugt werden. Zunächst einmal sind solche Ausgießer mit kleiner öffnung kostengünstig herzustellen. Hinzu kommt, dass sich Folienbeutel mit kleinem Ausgießer schnell und zuverlässig herstellen lassen. Schließlich begünstigt ein kleiner Ausgießer die Haltbarkeit der eingefüllten Produkte, weil etwaige Migration von Sauerstoff durch die Wandungen des Ausgießers nicht besonders ausgeprägt ist.

Erfindungsgemäß lässt sich der Befüllvorgang nun selbst bei solchen Folienbeuteln mit kleinem öffnungsquerschnitt des Ausgießers besonders vorteilhaft und schnell durchführen. Hierfür sorgt insbesondere die der Sterilisation folgende Volumenverkleinerung, welche den fraglichen Folienbeutel unmittelbar für das nachfolgende Befüllen vorbereitet. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Folienbeutel exemplarisch, wie er erfindungsgemäß befüllt wird und

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Befallen solcher Folienbeutel.

In der Fig. 1 ist ein Folienbeutel 1 dargestellt, der beispielhaft im Rahmen der Erfindung mit einem Getränk oder Lebensmittel gefüllt wird. Bei dem fraglichen Folienbeutel 1 handelt es sich nicht einschränkend um einen Standbodenbeutel bzw. Standbodenfolienbeutel. Dieser verfügt über einen Standboden 2 mit beispielsweise kreisförmiger oder ovaler Gestalt, von dem zwei Seitenwände 3 ausgehen, die an gegenüberliegenden Seitennähten 4 miteinander verbunden sind. Die Seitennähte 4 werden beispielsweise durch einen Kunststoffschweißvorgang definiert. Der Folienbeutel 1 besteht seinerseits aus Kunststofffolien, beispielsweise auf PET- Basis.

Man erkennt, dass der Folienbeutel 1 eine verschließbare öffnung 5 besitzt, durch welche sämtliche nachfolgend zu beschreibenden Prozessschritte arbeiten müssen. Die verschließbare öffnung 5 ist an einem Ausgießer 6 ausgebildet, welcher kopfseitig mit den Seitenwänden 3 verbunden ist. Der Durchmesser der verschließbaren öffnung 5 mag vorliegend im Bereich von 3 mm bis 50 mm liegen, beträgt insbesondere 5 mm bis 10 mm. Für den Verschluss der öffnung 5 sorgt vorliegend ein nicht dargestellter Schraubverschluss. Selbstverständlich kann auch ein Bajonettverschluss zum Einsatz kommen.

Zum Befüllen des Folienbeutels 1 nach Fig. 1 mit einem Getränk oder einem Lebensmittel kommt die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung zum Einsatz. Tatsächlich ist die dortige Vorrichtung mit einer Beutel-Aufgabestation 7 und einer Beutel-Füllstation 8 ausgerüstet. über ein Magazin 9 werden die Folienbeutel 1 flach nebeneinander hängend der Beutel-Aufgabestation 7 zugeführt. Zu diesem Zweck werden die jeweiligen Folienbeutel 1 an ihrem Ausgießer 6 gehalten. Die Beutel- Aufgabestation 7 entnimmt mit Hilfe nicht ausdrücklich gezeigter Greifer die einzelnen Folienbeutel 1 dem Magazin 9 und übergibt diese weiter an die Beutel- Füllstation 8.

Erfindungsgemäß ist nun diese Beutel-Füllstation 8 in verschiedene Sektionen unterteilt, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn - wie durch einen Pfeil angedeutet - durchlaufen werden. Tatsächlich passieren die Folienbeutel 1 nach ihrer übergabe von der Beutel- Aufgabestation 7 auf ein Füllkarussell 8' der Beutel-Füllstation 8 zunächst eine Beutel-Sterilisationsstation 10, 11 , 12 bevor sie eine Beutel-Fülleinrichtung 13 erreichen.

Die Beutel-Sterilisationsstation 10, 11 , 12 setzt sich im dargestellten Beispiel aus einer Mittelzuführeinrichtung 10, einer Mittelaktivierungseinrichtung 11 sowie schließlich einer Mittelentfernungseinrichtung 12 zusammen. Die Mittelzuführeinrichtung 10 dient dafür, ein Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel in den jeweiligen Folienbeutel 1 einzubringen, um anschließend eine aseptische Behandlung des jeweiligen Folienbeutels 1 zu initiieren. Nachdem der Folienbeutel 1 die Mittelzuführeinrichtung 10 passiert hat, gelangt er in eine Mittelaktivierungseinrichtung 11. In der Mittelaktivierungseinrichtung 11 wird im Ausführungsbeispiel heißer Dampf in den jeweiligen Folienbeutel 1 eingefüllt. Der heiße Dampf dient dazu, dass im Innern des Folienbeutels 1 befindliche Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel zu aktivieren, bei dem es sich im Beispielfall um Wasserstoffperoxid handelt. Durch das Einbringen des Wasserdampfes in der Mittelaktivierungseinrichtung 11 wird der jeweilige Folienbeutel 1 gleichsam "aufgeblasen" und das Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel aktiviert.

Nach der Mittelaktivierungseinrichtung 11 gelangt der jeweilige Folienbeutel 1 in eine Mittelentfernungseinrichtung 12. Hier werden das zuvor eingebrachte Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittel sowie gegebenenfalls hieraus entstehende Reaktions- und/oder Abfallprodukte aus dem Innern der jeweiligen Folienbeutel 1 entfernt. Das erfolgt im Beispielfall dadurch, dass die jeweiligen Folienbeutel 1 evakuiert werden. Sowohl das Einbringen des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittels als auch das Aufblasen der Folienbeutel 1 mit Wasserdampf und schließlich das Entfernen des Desinfektions- und/oder Sterilisationsmittels sowie etwaiger Reaktions- und/oder Abfallprodukte erfolgt jeweils einzig und allein durch die verschließbare öffnung 5 des betreffenden Folienbeutels 1 hindurch.

Im Anschluss an die Mittelentfernungseinrichtung 12 folgt die Beutel-Fülleinrichtung 13. Man erkennt, dass sich im Ausführungsbeispiel die Mittelentfernungseinrichtung 12 und die Beutel-Fülleinrichtung 13 geringfügig überlappen, so dass der Füllvorgang bereits einsetzt, während der jeweilige Folienbeutel 1 noch evakuiert wird. Das ist allerdings nicht zwingend.

Die mit dem gewünschten Lebensmittel oder Getränk gefüllten Folienbeutel 1 werden im Anschluss an die Beutelfülleinrichtung 13 an eine Beutel-Schließstation 14 übergeben. In dieser Beutel-Schließstation 14 wird die jeweilige öffnung 5 eines Folienbeutels 1 mit einem Schraub- oder Bajonettverschluss verschlossen, so dass anschließend die gefüllten Folienbeutel 1 verbrauchsfertig sind. - Es sollte betont werden, dass im Ausführungsbeispiel die Beutel-Aufgabestation 7, die Beutel- Füllstation 8 und auch die Beutel-Schließstation 14 auf jeweils ein Karussell zum

Transport der Folienbeutel 1 zurückgreifen. Das ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen, weil selbstverständlich auch lineare Transportvorrichtungen und/oder mehrere Behandlungskarussells alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden können.

Der Umfang der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auch auf Verfahren und Vorrichtungen, bei denen aufgrund der Beschaffenheit des Sterilisationsmittels eine Aktivierung des selbigen nicht erforderlich ist, und der Verfahrensschritt „Aktivierung" und die dazu erforderlichen Vorrichtungen entfallen können. Derartige Sterilisationsmittel wirken quasi von sich aus, wobei es zur sicheren Wirkung dieser Mittel erforderlich ist, dass alle Innenflächen der Folienbeutel sicher erreicht werden können, wozu das Aufblasen der Folienbeutel mit einem gasförmigen Sterilisationsmittel überaus vorteilhaft ist.