Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein

Verpackungsbehältnis für Flüssigkeiten, das in einem oberen Bereich eine verschließbare Ausgusseinrichtung und mindestens eine Belüftungseinrichtung aufweist, die in einem Abstand zur Ausgusseinrichtung angeordnet ist und mindestens eine Belüftungsöffnung im Behältnis umfasst. Das Verpackungsbehältnis kann bspw. als

Getränkekarton aus einem Kartonverbund ausgebildet sein .

Stand der Technik

Gegenwärtig werden Karton-Verbundverpackungen

(z.B. TetraPak) für flüssige und pastöse Füllgüter in unterschiedlichen Formen, meist in quadratischer oder rechteckiger Grundfläche, mit verschieden konstruierten Öffnungen und Verschlüssen eingesetzt. Bei den

Verschlüssen handelt es sich um Klapp- oder Schraubverschlüsse. Während des Ausgießens der Füllgüter aus den Öffnungen bildet sich in den Packungen ein

Unterdruck, wenn die Ausflussoffnung der Verschlüsse vollständig mit der auslaufenden Flüssigkeit überstaut wird. Der Unterdruck bewirkt, dass die Geschwindigkeit des Entleerens reduziert wird und die Zeit bis zur vollständigen Entleerung der Verpackung zunimmt.

Beim Entleeren der Verpackung treten unterschied- liehe Effekte auf. So bildet sich während des Ausgießens in den Packungen ein Unterdruck. Er

korreliert mit dem ausgegossenen Produktvolumen. Der Unterdruck bewirkt ein Ansaugen von Luft, die nur durch die Ausflussöffnung einströmen kann, was den freien Ausflussquerschnitt reduziert. Der Volumenstrom und damit die Ausfließgeschwindigkeit des Füllgutes werden hierdurch reduziert. Nach dem Druckausgleich, wenn keine Luft mehr angesaugt wird, erhöht sich die

Ausgießgeschwindigkeit, bis sich beim Einstau der

Ausgießöffnung wieder Unterdruck in der Packung bildet.

Die regelmäßige Verlangsamung und Beschleunigung der Ausfließgeschwindigkeit erhöht die Zeit in der die Packung geleert werden kann. Ohne diesen Effekt könnten die Verpackungen deutlich schneller und v.a. gleichmäßiger entleert werden.

Um ein schnelleres Ausgießen aus Getränkepackungen zu ermöglichen, werden nach Stand der Technik von den Herstellern zunehmend größere Schraubverschlüsse eingesetzt. Die Ausgießöffnungen weisen einen größeren Durchmesser auf. Durch ihren größeren freien Querschnitt kann das Füllgut mit einem größeren Volumenstrom ausfließen und gleichzeitig Luft einströmen.

Diese Lösung weist mehrere Nachteile auf. Der Materialverbrauch, das Gewicht und die Kosten für größere

Verschlüsse sind wesentlich höher. Zudem ist die

Sauerstoffdurchlässigkeit von großen Kunststoffverschlüssen deutlich höher als die von kleineren

Verschlüssen. Dadurch neigen die Füllgüter stärker zur Oxidation . Es ist zudem möglich, durch Aufschneiden der

Verpackung auf der der Ausflussöffnung entgegen

gesetzten Verpackungsseite einen Druckausgleich und damit ein schnelleres und gleichmäßiges Ausfließen zu erreichen. Allerdings kann danach die Verpackung nicht mehr verschlossen werden, was aus hygienischen Gründen vermieden werden sollte. Gerade in Kühlschränken herrscht vielfach eine so hohe Keimbelastung, dass in einer geöffneten Verpackung befindliche Lebensmittel sehr schnell verderben.

Aus der DE 100 23 453 AI ist ein Getränkekarton für Flüssigkeiten bekannt, der eine zusätzliche wiederverschließbare Öffnung aufweist. Damit wird ein

Druckausgleich während des Ausgießens ermöglicht, so dass ein schnelleres und gleichmäßigeres Ausfließen der Flüssigkeit erreicht wird. Durch diese zusätzliche Öffnung können jedoch auch hier leicht Keime in das Innere des Getränkekartons gelangen.

Die FR 2 901 541 AI zeigt einen Getränkekarton mit einer Ausgießöffnung und einer davon getrennten

Belüftungseinrichtung, deren Belüftungsöffnung eine sich automatisch öffnende und wieder verschließende Verschlusseinrichtung aufweist. Diese Verschlusseinrichtung öffnet durch den Unterdruck beim Ausgießen und schließt dann wieder selbsttätig.

Die DE 92 09 147 Ul zeigt einen Behälter für

Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei dem Behälter dieser Druckschrift sind sowohl die Ausgießöffnung als auch die Belüftungs- öffnung an den Unterseiten der zur Seite oder nach unten gebogenen Faltlaschen ausgebildet. Damit soll ein ungehindertes Ausfließen der in dem Behälter befind ^¬ lichen Flüssigkeit erreicht werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verpackungsbehältnis für Flüssigkeiten anzugeben, mit dem eine hohe und gleichmäßige

Ausfließgeschwindigkeit erreicht werden kann, ohne die Gefahr einer Keimbelastung des Verpackungsinhalts deutlich zu erhöhen.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe wird mit dem Verpackungsbehältnis gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verpackungsbehältnisses sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungs- beispielen entnehmen.

Das vorgeschlagene Verpackungsbehältnis weist in einem oberen Bereich eine verschließbare Ausguss- einrichtung und mindestens eine Belüftungseinrichtung auf, die in einem Abstand zur Ausgusseinrichtung angeordnet ist und mindestens eine Belüftungsöffnung in der Oberseite des Behältnisses umfasst. Die

Belüftungseinrichtung ist so angeordnet oder

ausgebildet, dass bei abgestelltem Behältnis auch ohne ein Verschließen der Belüftungseinrichtung durch den Nutzer in der Umgebung befindliche Keime oder Partikel nicht alleine durch Schwerkraft über die Belüftungseinrichtung ins Innere des Behältnisses gelangen können. Hierzu weist die Belüftungseinrichtung eine Abdeckung über der Belüf ungsöffnung auf, die nur einen seitlichen Luftzugang zur Belüftungsöffnung ermöglicht. Die Abdeckung kann dabei bspw. als eine Art Dach über der Belüftungsöffnung ausgebildet sein, das einen senkrechten Abstand zur Belüftungsöffnung aufweist. Die Abdeckung ist also in jedem Fall so angeordnet und/oder ausgebildet, dass sie bei abgestelltem Behältnis auch ohne ein Verschließen der Belüftungseinrichtung durch den Nutzer eine mechanische Barriere für die in der Umgebung befindlichen Keime oder Partikel bildet, die in vertikaler Richtung auf die Belüftungseinrichtung bzw. die Oberfläche des Verpackungsbehältnisses

treffen. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass ein großer Anteil der in der Umgebung befindlichen Keime auf direktem Wege in eine teilweise geöffnete

Verpackung gelangen, d. h. alleine durch Wirkung der Schwerkraft durch vorhandene Öffnungen fallen. Mit der besonderen Anordnung oder Ausbildung der Belüftungs- einrichtung gemäß der hier vorgeschlagenen Erfindung wird diese Möglichkeit unterbunden, so dass die

Keimbelastung des Verpackungsinhalts durch eine

derartige Belüftungseinrichtung deutlich reduziert wird. Durch die Belüftungseinrichtung kann dennoch ausreichend Luft nachströmen, um das gewünschte

schnelle und gleichmäßige Ausgießen zu ermöglichen.

In einer Ausgestaltung ist die Abdeckung so ausgestaltet, dass die über die Belüftungseinrichtung in das Innere des Behältnisses einströmende Luft vor dem Durchgang durch die Belüftungsöffnung mindestens einmal umgelenkt wird. Durch diese Umlenkung werden zusätzlich zu der mechanischen Barriere für durch die Schwerkraft geradlinig einfallend Keime auch weitere Keime am Eintritt in das Innere der Verpackung

gehindert, die sich aufgrund ihrer Trägheit an den Umlenkungen absetzen.

Die Abdeckung kann dabei in allen Fällen so ausgebildet sein, dass sie durch den Nutzer zusätzlich mechanisch verstellt werden kann, um einen voll- ständigen Verschluss der Belüftungsöffnung durch die Abdeckung zu erreichen. In einer möglichen Ausge ^¬ staltung weist die Abdeckung hierbei einen Drehmechanismus auf, so dass die Belüftungsöffnung durch Drehen der Abdeckung, bspw. mit einer viertel oder einer halben Drehung der Abdeckung, vollständig

verschlossen werden kann.

Grundsätzlich kann die Belüftungsöffnung mit einer Folie verschlossen sein. Zum erstmaligen Öffnen der Belüftungsöffnung, d.h. zum Durchstoßen der Folie, kann dann bspw. ein Dorn in einem abnehmbaren Verschluss der Ausgusseinrichtung ausgebildet sein. Beim Öffnen der Ausgusseinrichtung wird dann dieser Verschluss abgenommen und mit dem Dorn die Öffnung der Belüftungsein- richtung durchstoßen. In einer anderen Ausgestaltung kann auch die Abdeckung einen Dorn zum Durchstoßen der Folie aufweisen. Die Abdeckung ist dann so ausgebildet, dass sie sich gegen die Belüftungsöffnung bewegen lässt, bspw. durch Drücken der Abdeckung gegen die Belüftungsöffnung oder durch Drehen der Abdeckung, so dass dadurch der Dorn die Folie durchstößt. Anstelle einer Folie kann selbstverständlich in allen Ausgestaltungen auch die Verpackung bzw. das Verpackungs- material selbst an der Stelle der Belüftungsöffnung entsprechend dünn ausgebildet sein, um ein Durchstoßen oder Aufreißen zu ermöglichen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verpackungsbehältnisses ist in der Belüftungseinrichtung zusätzlich ein Luftfilter angebracht, durch den die Keimbelastung des Verpackungs- inhalts noch weiter reduziert werden kann.

Bei der Dimensionierung der Belüftungseinrichtung zeigt sich, dass die Größe der freien Querschnittfläche aller Belüftungs- bzw. Druckausgleichsöffnungen nicht als alleinige Größe herangezogen werden kann, um den Effekt des schnellen, gleichmäßigen Ausgießens zu erzielen. Vielmehr sind das Verhältnis aus Querschnittsfläche der Ausgussöffnung zur Querschnittsfläche der Druckausgleichsöffnungen, sowie die Lage und das Verhältnis aus Querschnittsfläche zu Umfang der Druckausgleichsöffnungen für ein schnelles, gleichmäßiges Ausgießen von besonderer Bedeutung. So kann bei Ausgussöffnungen, die eine kleine Querschnittsfläche < 260 mm ² aufweisen und damit eine gute Sauerstoffbarriere bieten, bereits mit kleineren Druckausgleichs- Öffnungen von < 15 mm ² Querschnittsfläche ein

gleichmäßiges Ausfließen erreicht werden. Größere

Ausgussöffnungen erfordern dann auch deutlich größere Druckausgleichsöffnungen . Auf Grundlage von durchgeführten Untersuchungen zeigt sich, dass die Druckausgleichsöffnung eine freie Querschnittsfläche aufweisen muss, die mindestens 0,5% besser mindestens 5% der freien Querschnittsfläche der Ausgießöffnung beträgt. Dies betrifft besonders den Fall von Flüssigkeiten, die eine ähnlich niedrige

Viskosität wie Wasser aufweisen. In einem Beispiel hat die Ausgießöffnung hierbei einen Durchmesser von 18 mm, die Druckausgleichsöffnung einen Durchmesser von 2 mm. In einem anderen Beispiel hat die Ausgießöffnung einen Durchmesser von 18 mm, die Druckausgleichsöffnung eine freie Querschnittsfläche von ca. 12,7 mm ² . Besonders vorteilhaft ist der Effekt des schnellen gleichmäßigen Ausgießens, wenn bei einer definierten Gesamtquerschnittsfläche der Druckausgleichsöffnungen nur eine Öffnung verwendet wird und nicht mehrere kleinere Öffnungen zum Einsatz kommen. Bei Versuchen mit mehreren Öffnungen zeigt sich beim Kippen der

Verpackung um 90° zum Beginn des Ausgießvorganges ein Austreten von Flüssigkeit aus mindestens einer der Druckausgleichsöffnungen. Wenn nur eine Druck- ausgleichsöffnung verwendet wird, tritt Flüssigkeit nur dann aus, wenn die Druckausgleichöffnung dicht an der

Ausflussöffnung angeordnet ist. Darüber hinaus zeigt sich, dass auch die Ausflussgeschwindigkeit bei

mehreren kleinen Öffnungen nicht so hoch ist, wie bei nur einer Druckausgleichsöffnung, auch wenn in beiden Fällen in Summe der gleiche freie Querschnitt zur

Verfügung steht .

Besonders vorteilhaft wird die Druckausgleichsöffnung möglichst mehr als 20 mm oberhalb der

Ausflussöffnung angeordnet, besonders vorteilhaft mehr als 40 mm oberhalb der Ausflussöffnung, d.h. im Abstand zur Ausflussöffnung auf der Oberseite der Verpackung. Selbst bei Druckausgleichsöffnungen mit einer freien Querschnittsfläche von 40 mm ² konnte bei einer

Anordnung von 50 mm oberhalb der Ausflussoffnung ein Austreten der Flüssigkeit vollständig vermieden werden. Bei dem vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis wird ein Hineinfallenden von Partikeln in die Verpackung verhindert, indem bspw. die Druckausgleichsöffnung mit einer Blende bedeckt aber nicht dicht verschlossen wird. Somit kann zwar die Luft weiterhin einströmen, ein Hineinfallen von Partikeln ins Innere der

Verpackung ist aber nicht mehr möglich. Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Druckausgleichs- Öffnung so gewählt, dass eine freie Sicht ins Innere der Verpackung nicht möglich ist. Es muss beim

Ausgießen aber sichergestellt sein, dass das Verhältnis aus Strömungsquerschnittsfläche der einströmenden Luft und der Ausflussöffnung größer 0,5% gewählt wird.

Zur Sicherstellung der Hygiene wird die Druck- ausgleichsöffnung besonders vorteilhaft wieder

verschließbar ausgeführt. Dies kann durch einen

zusätzlichen Schraubverschluss, durch einen

Bajonettverschluss , einen Klappverschluss oder durch einen anderen Verschluss nach Stand der Technik

erreicht werden. Auch andere Verschlussarten, die eine Veränderung der Luftdurchlässigkeit eines Materials ermöglichen, sind möglich. Beispiele sind perforierte Werkstoffe, die die Druckausgleichsöffnung dicht bedecken. Die Luftdurchlässigkeit eines derartigen Werkstoffs kann z.B. durch Dehnung vergrößert und durch Entspannung wieder reduziert werden. Damit wird im entspannten Zustand das Eindringen von Verunreinigungen in die Verpackung vermieden, während unter Spannung genügend Strömungsfläche für die einströmende Luft zur Verfügung steht, um ein gleichmäßiges Ausgießen zu ermöglichen.

In Versuchen wurde festgestellt, dass sich unter den genannten Bedingungen die Ausfließgeschwindigkeit in etwa verdoppeln lässt .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das vorgeschlagene Verpackungsbehältnis wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in

Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert Hierbei zeigen :

Fig. 1 ein erstes Beispiel für eine Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung beim vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis ;

Fig. 2 ein zweites Beispiel für eine Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung beim vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis ;

Fig. 3 ein drittes Beispiel für eine Ausgestaltung der Belüftungseinrichtung beim vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis ; und

Fig. 4 ein Beispiel für das Einbringen einer

Belüftungsöffnung beim vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis ;

Wege zur Ausführung der Erfindung

Bei dem vorgeschlagenen Verpackungsbehältnis wird mindestens eine Belüftungseinrichtung mit einer Belüftungsöffnung, im Folgenden auch als Druckausgleichs- Öffnung bezeichnet, in einem ausreichenden Abstand zur Ausgusseinrichtung bzw. Ausgussöffnung des Verpackungs- behältnisses angeordnet. Die Belüftungseinrichtung ist dabei so ausgestaltet oder angeordnet, dass ein

direktes Eindringen von Keimen oder Partikeln alleine aufgrund der Schwerkraftwirkung über die Belüftungseinrichtung in das Innere des Verpackungsbehältnisses verhindert wird. Dies lässt sich durch unterschiedliche Konstruktionen realisieren. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht hierbei in einem Verschluss der

Druckausgleichsöffnung in Form eines Deckels oder einer Kappe, bei dem sich die Kappe nicht vom Behältnis löst, wenn die Druckausgleichsöffnung geöffnet wird. Die Kappe hebt sich dabei nur in senkrechter Richtung von der Druckausgleichsöffnung ab und gibt diese so weit frei, dass ein ausreichender Strömungsquerschnitt für nachströmende Luft erreicht wird. Die freie Querschnittsfläche sollte dabei mindestens 0,5%, besser mindestens 5%, der freien Querschnittsfläche der

Ausgussöffnung betragen. Durch einen zusätzlichen

Luftfilter im Verschluss kann verhindert werden, dass Keime aus der Luft auf indirektem Wege in den Kopfraum der Verpackung gelangen und zum vorzeitigen Verderb des Füllgutes führen.

Figur 1 zeigt hierbei ein Beispiel für eine

Belüftungseinrichtung in der Oberseite 3 des

Verpackungsbehältnisses. Die Belüftungseinrichtung weist hierbei eine Verschlusskappe 1 auf, die sich durch Drehen, vorzugsweise durch eine viertel Drehung, von der Oberseite 3 des Verpackungsbehältnisses abhebt und dabei Druckausgleichsöffnungen 2 freigibt. Diese Druckausgleichsöffnungen 2 sind im vorliegenden Fall in einem auf der Oberseite 3 fixierten Ring, bspw. aus Kunststoff, eingebracht, der über einer in der Figur nicht dargestellten Öffnung in der Oberseite 3 des Verpackungsbehältnisses sitzt. Die Luft kann durch diese Druckausgleichsöffnungen 2 nur seitlich einströmen, so dass Partikel oder Keime nicht durch die Schwerkraft auf geradlinigem Wege in das Verpackungs- innere gelangen können. Durch eine Drehung der

Verschlusskappe 1 in entgegengesetzter Richtung lässt sich diese Belüftungseinrichtung wieder verschließen. Eine derartige Belüftungseinrichtung wird bereits während der Herstellung des Verpackungsbehältnisses im das Verpackungsmaterial integriert . Eine weitere Möglichkeit, eine derartige

Belüftungseinrichtung an der Verpackung anzubringen, ist in den Figuren 2 und 4 gezeigt. Figur 2 zeigt hierzu eine in gleicher Weise wie bei der Ausgestaltung der Figur 1 ausgebildete Belüftungseinrichtung, die allerdings im Gegensatz zur Figur 1 als Eindrück- verschluss ausgebildet ist. Hierzu ist die Belüftungseinrichtung an ihrer Unterseite mit einem Widerhaken 4 ausgestattet, der an der Unterseite spitz genug ist, um damit die Oberseite 3 der Verpackung oder eine an der entsprechenden Stelle angebrachte Folie, die die

Belüftungsöffnung verschließt, zu durchstoßen. Durch diesen Widerhaken wird die Belüftungseinrichtung gleichzeitig an der Verpackung fixiert. Die Funktionsweise der Belüftungseinrichtung nach deren Fixierung an dem Verpackungsbehältnis ist identisch der der Figur 1.

Figur 4 zeigt hierzu ein Beispiel für eine

Ausgestaltung des Verpackungsbehältnisses, bei der die auf der rechten Seite vorhandene Ausgussöffnung 5 mit einem Verschluss 6 verschlossen wird. In den Verschluss 6 ist die Belüftungseinrichtung 7 zum Eindrücken in das Verpackungsbehältnis integriert . Der Verschluss 6 wird hierzu zunächst abgenommen. Anschließend wird mit diesem Verschluss die Belüftungseinrichtung 7 in die Oberseite 3 des Verpackungsbehältnisses gedrückt, wie dies in der Figur 4 in unterschiedlichen Schritten dargestellt ist. Durch den Widerhaken 4 an der

Unterseite der Belüftungseinrichtung 7 wird diese an der Oberseite 3 des Verpackungsbehältnisses fixiert . Anschließend wird der Verschluss 6 wieder abgehoben und kann zum Verschließen der Ausgussöffnung 5 verwendet werden. Die Belüftungseinrichtung 7 kann hierbei so ausgestaltet sein, wie dies in den Figuren 2 oder 3 gezeigt ist.

Figur 3 zeigt ein Beispiel für eine selbstschließende Belüftungseinrichtung, die hier ebenfalls als Eindrückverschluss ausgebildet ist. Der Verschluss wird in die Oberseite 3 des Verpackungsbehältnisses gedrückt und durch Widerhaken 4 fixiert. Diese

Belüftungseinrichtung weist neben einer Verschlusskappe 1 im Inneren eine Verschlussplatte 8 auf, die mit einer Feder 10 gegen eine Gegendruckplatte 9 gedrückt wird, wie dies aus dem linken Teil der Figur ersichtlich ist. Die Verschlusskappe 1 hat im Inneren einen zentralen Dorn 11 und Aussparungen für den Druckausgleich. Durch Drehen der Verschlusskappe 1 wird die Verschlussplatte 8 nach unten gedrückt und der Druckausgleich mit der Umgebung ist möglich. Bezugszeichenliste

1 Verschlusskappe

2 Druckausgleichsöffnungen

3 Oberseite des Verpackungsbehältnisses

4 Widerhaken

5 Ausgussöffnung

6 Verschluss für Ausgussöffnung

7 Belüftungseinrichtung

8 Verschlussplatte

9 Gegendruckplatte

10 Feder

11 Dorn