REISERT STEFFEN (DE)
WO1990009926A2 | 1990-09-07 |
DE102014113993A1 | 2016-03-31 | |||
DE19710241A1 | 1997-11-06 | |||
EP1063170A1 | 2000-12-27 | |||
EP3017802A1 | 2016-05-11 | |||
US20170121039A1 | 2017-05-04 | |||
DE102016014462A1 | 2017-06-14 | |||
US20170251713A1 | 2017-09-07 |
"Standard Methods for the examination of dairy products", 2004
PATENTANSPRÜCHE 1. Eine Vorrichtung (100), beinhaltend als Bestandteile a) eine Datenverarbeitungseinrichtung (101), b) eine Ausgangsmaterialzuführung (102); c) eine Urformeinrichtung (103); d) eine Behälterfülleinrichtung (106), beinhaltend eine Nahrungsmittelzuführung (105); und e) eine Verschließeinrichtung (107); wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (101) ausgebildet ist, zu einem Verarbeiten von 3D-Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen; wobei die Ausgangsmaterialzuführung (102) dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung (103) mindestens ein erstes Ausgangsmaterial (201) zuzuführen; wobei die Urformeinrichtung (103) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Steuerbefehle einen Behälter, beinhaltend a. eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand (501), und b. eine Behälteröffnung, aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial (201) durch ein Urformen bereitzustellen; wobei die Behälterfülleinrichtung (106) angeordnet und ausgebildet ist zu einem Einbringen eines mittels der Nahrungsmittelzuführung (105) bereitgestellten Nahrungsmittels (502) durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters; wobei die Verschließeinrichtung (107) dazu angeordnet und ausgebildet ist, die Behälteröffnung des befüllten Behälters unter Erhalt eines geschlossenen Behälters (500) zu verschließen. 2. Die Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Behälter eine 3D-Form hat, wobei die 3D-Form durch die 3D-Modelldaten vorbestimmt ist. 3. Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Ausgangsmaterialzuführung (102) dazu angeordnet und ausgebildet ist, mindestens das erste Ausgangsmaterial (201) der Urformeinrichtung (103) als formlosen Stoff zuzuführen. 4. Die Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Urformen ein generatives Fertigen ist. 5. Die Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsmaterialzuführung (102) dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung (103) das erste Ausgangsmaterial (201) und ein weiteres Ausgangsmaterial (202) zuzuführen; wobei die Urformeinrichtung (103) dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Steuerbefehle den Behälter, beinhaltend a) die den Innenraum teilweise umgebende Behälterwand (501), und b) die Behälteröffnung, aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial (201) und dem weiteren Ausgangsmaterial (202) durch das Urformen bereitzustellen; wobei die Behälterwand (501) als einander überlagernde Schichten einer Wandschichtfolge a. eine Trägerschicht (506), und b. eine Barriereschicht (507) beinhaltet; wobei die Trägerschicht (506) das erste Ausgangsmaterial (201) beinhaltet; wobei die Barriereschicht (507) das weitere Ausgangsmaterial (202) beinhaltet. 6. Die Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (100) stromabwärts der Urformeinrichtung (103) und stromaufwärts der Behälterfülleinrichtung (106) eine a) weitere Ausgangsmaterialzuführung (301), und b) eine Barriereformeinrichtung (302) beinhaltet, wobei die weitere Ausgangsmaterialzuführung (301) dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Barriereformeinrichtung (302) mindestens ein weiteres Ausgangsmaterial (202) zuzuführen, wobei die Barriereformeinrichtung (302) dazu angeordnet und ausgebildet ist, die Behälterwand (501) mindestens teilweise mit einer Barriereschicht (507), beinhaltend das weitere Ausgangsmaterial (202), zu überlagern. 7. Ein Verfahren (400), beinhaltend als Verfahrensschritte a) ein Bereitstellen i) von 3D-Modelldaten, und ii) mindestens eines ersten Ausgangsmaterials (201); b) ein Verarbeiten der 3D-Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen; c) ein Urformen eines Behälter, beinhaltend i) eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand (501), und ii) eine Behälteröffnung, aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial (201) unter Ausführung der Steuerbefehle; d) ein Einbringen eines Nahrungsmittels (502) durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters; und e) ein Verschließen der Behälteröffnung des befüllten Behälters unter Erhalt eines geschlossenen Behälters (500). 8. Das Verfahren (400) nach Anspruch 7, wobei das Verfahren in einer Füllmaschine zu einem Abfüllen des Nahrungsmittels (502) durchgeführt wird. 9. Das Verfahren (400) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Behälter eine 3D-Form hat, wobei die 3D-Form durch die 3D-Modelldaten vorbestimmt ist. 10. Das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in dem Verfahrensschritt a) (401) mindestens das erste Ausgangsmaterial (201) ein formloser Stoff ist. 11. Das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Urformen ein generatives Fertigen ist. 12. Das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Verfahrensschritt b) (402) ferner ein Bereitstellen eines weiteren Ausgangsmaterials (202) beinhaltet, wobei in dem Verfahrensschritt c) (403) das Urformen des Behälters aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial (201) und dem weiteren Ausgangsmaterial (202) erfolgt, wobei die Behälterwand (501) als einander überlagernde Schichten einer Wandschicht- folge a. eine Trägerschicht (506), und b. eine Barriereschicht (507) beinhaltet, wobei die Trägerschicht (506) das erste Ausgangsmaterial (201) beinhaltet; wobei die Barriereschicht (507) das weitere Ausgangsmaterial (202) beinhaltet. 13. Das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Verfahren (400) nach dem Verfahrensschritt c) (403) und vor dem Verfahrensschritt d) (405) einen Verfahrensschritt I) mindestens teilweises Überlagern der Behälterwand (501) mit einer Barriereschicht (507) beinhaltet, wobei die Barriereschicht (507) mindestens ein weiteres Ausgangsmaterial (202) beinhaltet. 14. Ein geschlossener Behälter (500), erhältlich durch das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 13. 15. Eine Verwendung eines 3D-Druckers in einer Füllmaschine. |
VERSCHLIEßEN DES BEHÄLTERS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, beinhaltend als Bestandteile
a) eine Datenverarbeitungseinrichtung,
b) eine Ausgangsmaterialzuführung;
c) eine Urformeinrichtung;
d) eine Behälterfülleinrichtung, beinhaltend eine Nahrungsmittelzuführung; und e) eine Verschließeinrichtung;
wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, zu einem Verarbeiten von SD- Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen; wobei die Ausgangsmaterialzuführung dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung mindestens ein erstes Ausgangsmaterial zuzuführen; wobei die Urformeinrichtung dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Steuerbefehle einen Behälter, beinhaltend
a. eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand, und
b. eine Behälteröffnung,
aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial durch ein Urformen bereitzustellen; wobei die Behälterfülleinrichtung angeordnet und ausgebildet ist zu einem Einbringen eines mittels der Nahrungsmittelzuführung bereitgestellten Nahrungsmittels durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters; wobei die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, die Behälteröffnung des befüllten Behälters unter Erhalt eines geschlossenen Behälters zu verschließen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren; einen geschlossenen Behälter, erhältlich durch das Verfahren; und eine Verwendung eines 3D-Druckers. Seit langer Zeit erfolgt die Konservierung von Nahrungsmitteln, seien es Nahrungsmittel für den menschlichen Verzehr oder auch Tiernahrungsprodukte, in dem diese entweder in einer Dose oder in einer mit einem Deckel verschlossenen Glas gelagert werden. Hierbei kann die Haltbarkeit zum einen dadurch erhöht werden, in dem jeweils das Nahrungsmittel und der Be- hälter, hier Glas bzw. Dose, getrennt möglichst weitestgehend entkeimt werden und dann das Nahrungsmittel in den Behälter gefüllt und dieser verschlossen wird. Diese an sich über eine lange Zeit bewährten Nahrungsmittelbehälter haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Dosen und Gläser haben aufgrund ihrer im Wesentlichen zylindrischen Form den Nachteil, dass eine sehr dichte und platzsparende Lagerung nicht möglich ist. Zudem haben Dosen und Gläser ein erhebliches Eigengewicht, das zu einem erhöhten Energieaufwand beim Transport führt. Außerdem ist zur Herstellung von Glas, Weißblech oder Aluminium, selbst wenn die hierzu verwendeten Rohstoffe aus dem Recycling stammen, ein recht hoher Energieaufwand notwendig. Bei Gläsern kommt erschwerend ein erhöhter Transportaufwand hinzu. Die Gläser werden meist in einer Glashütte vorgefertigt und müssen dann unter Nutzen erheblicher Transportvo- lumina zu dem das Nahrungsmittel abfüllenden Betrieb transportiert werden. Darüber hinaus lassen sich Gläser und Dosen nur mit einem erheblichen Kraftaufwand oder unter Zuhilfenahme von Werkzeugen und damit eher umständlich öffnen. Bei Dosen kommt eine hohe Verletzungsgefahr durch scharfe, beim Öffnen entstehende Kanten hinzu. Bei Gläsern kommt es immer wieder dazu, dass beim Füllen oder Öffnen der gefüllten Gläser Glassplitter in das Nah- rungsmittel gelangen, die schlimmstenfalls zu inneren Verletzungen beim Verzehr des Nahrungsmittels führen können.
Andere Verpackungssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt, um Nahrungsmittel über einen langen Zeitraum möglichst ohne Beeinträchtigungen zu lagern. Hierbei handelt es sich um aus flächenförmigen Verbunden - häufig auch als Laminate bezeichnet - hergestellte Behälter. Derartige flächenförmige Verbünde sind häufig aufgebaut aus einer thermoplastischen Kunststoffschicht, einer meist aus Karton oder Papier bestehenden Trägerschicht, welche dem Behälter eine Formstabilität verleiht, einer Haftvermittlerschicht, einer Barriereschicht und einer weiteren Kunststoffschicht, wie unter anderem in WO 90/09926 A2 offen- bart. Da die Trägerschicht dem aus dem Laminat gefertigten Behälter Formstabilität verleiht, sind diese Behälter im Gegensatz zu Folienbeuteln als Weiterentwicklung der vorgenannten Gläser und Dosen zu sehen. Hierbei weisen diese Laminatbehälter bereits viele Vorteile gegenüber den herkömmlichen Gläsern und Dosen auf. Gleichwohl bestehen Verbesserungsmöglichkeiten auch bei diesen Verpackungssystemen. So finden das Herstellen der Laminate und das Herstellen und Befüllen von Behältern aus den Laminaten mit Nahrungsmittel üblicher- weise an verschiedenen Standorten statt. Demnach müssen die Laminate als Ausgangsmaterial für die Behälterherstellung zu den Nahrungsmittel abfüllenden Betrieben transportiert werden. Hierzu werden die Laminate üblicherweise zu tonnenschweren Rollen aufgerollt und transportiert oder aus den Laminaten Zuschnitte für einzelne Behälter vorgefertigt und in zusätzlichen Umverpackungen transportiert. Hierbei müssen im Stand der Technik erhebliche Volumina und Massen des Ausgangsmaterials für die Behälterfertigung und -befüllung transportiert werden. Dieser Nachteil wird dadurch verstärkt, dass, um den Produktionsaufwand in Grenzen zu halten, eine begrenzte Anzahl verschiedener Laminate hergestellt wird. Somit kann nicht für jedes Nahrungsmittel und jede gewünschte Haltbarkeit des Nahrungsmittels ein Laminat mit optimierter Barriereschicht bereitgestellt werden. Bei der großen Zahl verschiedener Nah- rungsmittel, welche verschiedene Anforderungen an unterschiedliche Barrierewirkungen wie Licht-, Dampf- und Sauerstoffbarriere stellen, würde dies zu einem unvertretbaren technischen und ökonomischen Aufwand führen. Um dennoch stets eine ausreichende Haltbarkeit des abgefüllten Nahrungsmittels zu erreichen, wird das Laminat oft mit einer überdimensionierten Barriereschicht ausgestattet. Ein solches Laminat weist größere Barrierewirkungen auf als für das abzufüllende Nahrungsmittel notwendig sind. Dies führt jedoch oft zu einem unnötig großen Rohstoffverbrauch bei der Laminatherstellung und zu einem unnötig großen Transportgewicht, sowohl des Laminats, als auch der daraus hergestellten Behälter.
Allgemein ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Nachteil, der sich aus dem Stand der Technik ergibt, zumindest teilweise zu überwinden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die jeweils einen Aufwand einer Nahrungsmittelbehälterherstellung und Nahrungsmittelabfüllung in den Behälter verringern. Hierbei wird vorzugsweise ein Transportaufwand oder ein Rohstoffverbrauch oder beides verringert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen jeweils ein Nahrungsmittelbehälter bereitgestellt und mit einem Nahrungsmittel zur Konservierung befüllt werden kann, wobei der Nahrungsmittelbehälter möglichst effizient auf gewünschte Haltbarkeiten einer Vielzahl möglicher abzufüllender Nahrungsmittel abgestimmt werden kann. Vorstehend erlauben das vorteilhafte Verfahren und die Vorrichtung vorzugsweise das möglichst effiziente Abstimmen des Nahrungsmittelbehälters durch Auswahl einer möglichst vorteilhaften Kombination aus einer oder mehrerer Barriere- Wirkungen des Behälters, eines Behältergewichts, eines Rohstoffverbrauchs, eines Behältervolumens und einer Geschmacksneutralität des Behälters gegenüber dem abgefüllten Nahrungsmittel. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen jeweils ein Nahrungsmittelbehälter bereitgestellt und mit einem Nahrungsmittel zur Konservierung befüllt werden kann, wobei weniger Abfall produziert wird. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen jeweils ein Nahrungsmittelbehälter bereitgestellt und mit einem Nahrungsmittel zur Konservierung befüllt werden kann, wobei weniger Energie verbraucht wird.
Ein Beitrag zur mindestens teilweisen Erfüllung mindestens einer, vorzugsweise mehrerer, der obigen Aufgaben wird durch die unabhängigen Ansprüche geleistet. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen bereit, die zur mindestens teilweisen Erfüllung mindestens einer der Aufgaben beitragen.
Einen Beitrag zur Erfüllung mindestens einer der erfindungsgemäßen Aufgaben leistet eine Ausführungsform 1 einer Vorrichtung, beinhaltend als Bestandteile
a) eine Datenverarbeitungseinrichtung,
b) eine Ausgangsmaterialzuführung;
c) eine Urformeinrichtung;
d) eine Behälterfülleinrichtung, beinhaltend eine Nahrungsmittelzuführung; und e) eine Verschließeinrichtung;
wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, zu einem Verarbeiten von SD- Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen; wobei die Ausgangsmaterialzuführung dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung mindestens ein erstes Ausgangsmaterial zuzuführen; wobei die Urformeinrichtung dazu ausgebildet ist, unter Aus- führung der Steuerbefehle einen Behälter, beinhaltend
a. eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand, und b. eine Behälteröffnung,
aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial durch ein Urformen bereitzustellen; wobei die Behälterfülleinrichtung angeordnet und ausgebildet ist zu einem Einbringen eines mittels der Nahrungsmittelzuführung bereitgestellten Nahrungsmittels durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters; wobei die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, die Behälteröffnung des befüllten Behälters unter Erhalt eines geschlossenen Behälters zu verschließen. Die Behälterfülleinrichtung ist vorzugsweise stromab der Urformreinrichtung angeordnet. Die Behälterschließeinrichtung ist vorzugsweise stromab der Behälterfülleinrichtung angeordnet. Eine bevorzugte Vorrichtung ist eine Füllmaschine zu einem Abfüllen des Nahrungsmittels. Bevorzugt ist die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet, die Behälteröffnung des befüllten Behälters luftdicht oder wasserdicht oder beides zu verschließen. Die Urformeinrichtung, die Behälterfülleinrichtung und die Verschließeinrichtung sind vorzugsweise durch eine Transporteinrichtung verbunden. Die Transporteinrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet und angeordnet, den Be- hälter zu transportieren. Eine bevorzugte Transporteinrichtung beinhaltet ein Förderband oder Förderrollen oder beides. Ferner bevorzugt ist die Datenverarbeitungseinrichtung datenübertragend mit der Umformeinrichtung verbunden. Eine datenübertragende Verbindung kann hierbei drahtlos oder drahtgebunden sein. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 1 ausgestaltet, wobei der Behälter eine 3D-Form hat, wobei die 3D-Form durch die SD- Modelldaten vorbestimmt ist. Die 3D-Form beinhaltet vorzugsweise eine Formgebung des Behälters oder geometrische Abmessungen des Behälters oder beides. Ferner bevorzugt ist auch eine 3D-Form eines Verschlusses für den Behälter durch die 3D-Modelldaten vorbe- stimmt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 1 oder 2 ausgestaltet, wobei die Behälterfülleinrichtung angeordnet und ausgebildet ist zu einem Einbringen eines mittels der Nahrungsmittelzuführung bereitgestellten fließ fähigen Nahrungsmittels durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters. Ein bevorzugtes fließ fähiges Nahrungsmittel beinhaltet zu mindestens 30 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 40 Gew.-%, bevorzugter zu mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 80 Gew.-%, am bevorzugtesten zu mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des fließfähigen Nahrungsmittels, eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 4 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3 ausgestaltet, wobei die Ausgangsmaterialzuführung dazu angeordnet und ausgebildet ist, mindestens das erste Ausgangsmaterial der Urformeinrichtung als formlosen Stoff zuzuführen. Ein bevorzugter formloser Stoff befindet sich in einem Zustand ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus flüssig, plastisch, breiig, granulär, spanförmig, semi-endlos längserstreckt, gas- oder dampfförmig, und ionisiert, oder in einem Zustand einer Kombination aus mindestens zwei davon. Ein bevorzugter granulärer Zustand ist ein körniger Zustand oder ein pulverförmiger Zustand oder beides. Hierbei ist ein körniger Zustand gekennzeichnet durch einen größeren mittleren Partikeldurchmesser als der pulverförmige Zustand. Ein bevorzugter semi-endlos längserstreckter Zustand ist ein faserförmiger Zustand oder ein strangförmiger Zustand oder beides. Der Begriff semi-endlos bedeutet hierbei, dass eine Länge des ersten Ausgangsmaterials um einen Faktor von mindestens 100, bevorzugt von mindestens 150, bevorzugter von mindestens 200, mehr ist als jeweils dessen Breite und dessen Dicke. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 5 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4 ausgestaltet, wobei das erste Ausgangsmaterial ein erstes Polymer beinhaltet. Bevorzugt beinhaltet das erste Ausgangsmaterial das erste Polymer zu einem Anteil von mindestens 15 Gew.-%, bevorzugter mindestens 20 Gew.-%, bevorzugter mindestens 30 Gew.- %, bevorzugter mindestens 40 Gew.-%, bevorzugter mindestens 50 Gew.-%, bevorzugter min- destens 60 Gew.-%, bevorzugter mindestens 70 Gew.-%, bevorzugter mindestens 80 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des ersten Ausgangsmaterials. Bevorzugt ist das erste Polymer eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Thermoplasten, einem Duroplasten und einem Elastomer, oder eine Kombination aus mindestens zwei davon, wobei ein Thermoplast besonders bevorzugt ist. Ein bevor- zugter Thermoplast ist ein Polyolefm oder ein Polyester oder beides. Ein bevorzugtes Polyole- fin ist ein Polyethylen oder ein Polypropylen oder beides. Ein bevorzugter Polyester ist ein Polyactid (PLA - polyactide acid).
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 6 ist die Vorrichtung nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 5 ausgestaltet, wobei das Urformen ein generatives Fertigen ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 7 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6 ausgestaltet, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, zu einem Verarbeiten der 3D-Modelldaten in einem STL-Format unter Erhalt der Vielzahl von Steuerbefehlen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 8 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7 ausgestaltet, wobei die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, mindestens ein Teil eines Verschlusses durch ein weiteres Urformen bereitzustellen und den befüllten Behälter durch Fügen mit dem Teil des Verschlusses zu verschließen. Bevorzugt ist die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet das weitere Urformen und das Fügen gleichzeitig durchzuführen. Hierfür ist die Verschließeinrichtung bevorzugt dazu angeordnet und ausgebildet, das mindestens eine Teil des Verschlusses mit dem befüllten Behälter gefügt bereitzustellen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 9 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, dass das Urformen eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Urformschritten beinhalten kann, wobei in jedem Urformschritt eine Behälterschicht einer Behälterschichtfolge, beinhal- tend eine Vielzahl einander überlagernder Behälterschichten, erhalten wird, wobei jede Behälterschicht eine Portion mindestens des ersten Ausgangsmaterials beinhaltet, wobei die Behälterschichtfolge den Behälter bildet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 10 ist die Vorrichtung nach der Ausführungs- form 9 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung eine Überlagerungseinrichtung beinhaltet, wobei die Überlagerungseinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, in jedem Urformschritt ein Substrat mit einer Schicht mindestens des ersten Ausgangsmaterials zu überlagern.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 11 ist die Vorrichtung nach der Ausführungs- form 10 ausgestaltet, wobei die Überlagerungseinrichtung eine Düse oder eine Rakel oder beides beinhaltet, wobei die Düse oder die Rakel oder beides dazu angeordnet und ausgebildet ist, mindestens das erste Ausgangsmaterials zu den Portionen zu portionieren. Eine bevorzugte Düse der Überlagerungseinrichtung ist beheizbar ausgebildet. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 12 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 10 oder 11 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung weiter eine Formeinrichtung beinhaltet, wobei die Formeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, aus den Schichten mindestens des ersten Ausgangsmaterials jeweils eine Behälterschicht der Behälterschichtfolge zu erzeugen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 13 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 12 ausgestaltet, wobei die Formeinrichtung eine Düse oder eine Strahlungsquelle oder beides beinhaltet. Eine bevorzugte Strahlungsquelle ist in diesem Zusammenhang eine elektromagnetische Strahlungsquelle oder eine Teilchenstrahlungsquelle oder beides. Eine bevor- zugte elektromagnetische Strahlungsquelle ist hier eine Quelle für ultraviolettes Licht oder ein Laser oder beides. Eine bevorzugte Teilchenstrahlungsquelle ist eine Elektronenquelle. Eine bevorzugte Elektronenquelle ist eine Elektronenkanone. Eine bevorzugte Düse der Formeinrichtung ist ausgebildet zu einem portionsweisen Abgeben eines Formmittels. Ein bevorzugtes Formmittel ist flüssig. Vorzugsweise ist das Formmittel ein Bindemittel für das erste Aus- gangsmaterial.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 14 ist die Vorrichtung nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 13 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung keine Negativform des Behälters beinhaltet. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 15 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 14 ausgestaltet, wobei die Vorrichtung stromabwärts der Urformeinrichtung und stromaufwärts der Behälterfülleinrichtung eine Nachbehandlungseinrichtung beinhaltet, wobei die Nachbehandlungseinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine physikalische Eigenschaft der Behälterwand zu verändern. Eine bevorzugte physikalische Eigenschaft ist hierbei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Rauheit, einer Härte, eines Elastizitätsmoduls, und einer Schmelztemperatur, oder eine Kombination aus mindestens zwei davon.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 16 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 15 ausgestaltet, wobei das Verändern der physikalischen Eigenschaft der Behälterwand ein Einbringen eines Füllstoffs in die Behälterwand beinhaltet. Ein bevorzugtes Einbringen eines Füllstoffs in die Behälterwand wird auch als Infiltrieren der Behälterwand bezeichnet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 17 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 16 ausgestaltet, wobei die Ausgangsmaterialzuführung dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung das erste Ausgangsmaterial und ein weiteres Ausgangsmaterial zuzuführen; wobei die Urformeinrichtung dazu ausgebildet ist, unter Ausführung der Steuerbefehle den Behälter, beinhaltend
a) die den Innenraum teilweise umgebende Behälterwand, und
b) die Behälteröffnung,
aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial und dem weiteren Ausgangsmaterialdurch das Urformen bereitzustellen; wobei die Behälterwand als einander überlagernde Schichten einer Wandschichtfo Ige
a. eine Trägerschicht, und
b. eine Barriereschicht
beinhaltet; wobei die Trägerschicht das erste Ausgangsmaterial beinhaltet; wobei die Barriereschicht das weitere Ausgangsmaterial beinhaltet. Bevorzugt überlagert die Barriereschicht die Trägerschicht auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Trägerschicht. Hierbei ist die Urformeinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, die Trägerschicht und die Barriereschicht gleichzeitig, zeitlich überlappend oder nacheinander zu erzeugen. In einer bevorzugten Aus- führungsform ist die Urformeinrichtung dazu ausgebildet, die Trägerschicht und die Barriereschicht gleichzeitig zu erzeugen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 18 ist die Vorrichtung nach der Ausführungs- form 17 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, dass das Urformen eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Urformschritten beinhalten kann, wobei in jedem Urformschritt ein Bereich der Trägerschicht und ein Bereich der Barriereschicht erzeugt werden. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 19 ist die Vorrichtung nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 16 ausgestaltet, wobei die Vorrichtung stromabwärts der Urformeinrichtung und stromaufwärts der Behälterfülleinrichtung eine
a) weitere Ausgangsmaterialzuführung, und
b) eine Barriereformeinrichtung
beinhaltet, wobei die weitere Ausgangsmaterialzuführung dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Barriereformeinrichtung mindestens ein weiteres Ausgangsmaterial zuzuführen, wobei die Barriereformeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, die Behälterwand mindestens teilweise mit einer Barriereschicht, beinhaltend das weitere Ausgangsmaterial, zu überlagern. Bevorzugt ist die Barriereformeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet, die Behälterwand auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand mit der Barriereschicht zu überlagern.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 20 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 17 bis 19 ausgestaltet, wobei das weitere Ausgangsmaterial ein weiteres Polymer beinhaltet. Bevorzugt beinhaltet das weitere Ausgangsmaterial das weitere Polymer zu einem Anteil von mindestens 15 Gew.-%, bevorzugter mindestens 20 Gew.-%, bevorzugter mindestens 30 Gew.-%, bevorzugter mindestens 40 Gew.-%, bevorzugter mindestens 50 Gew.-%, bevorzugter mindestens 60 Gew.-%, bevorzugter mindestens 70 Gew.-%, bevorzugter mindestens 80 Gew.-%, am bevorzugtesten mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamt- gewicht des weiteren Ausgangsmaterials. Bevorzugt ist das weitere Polymer eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Thermoplasten, einem Duroplasten und einem Elastomer, oder eine Kombination aus mindestens zwei davon, wobei ein Thermoplast besonders bevorzugt ist. Ein bevorzugter Thermoplast ist ein Polyamid; oder ein Copolymer, beinhaltend Ethen oder Vinylalkhol oder beides jeweils als Monomer; oder beides. Ein bevorzugtes Copolymer ist ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH).
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 21 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 20 ausgestaltet, wobei die Vorrichtung stromabwärts der Urformeinrichtung und stromaufwärts der Behälterfülleinrichtung eine Keimzahlverringerungseinrichtung beinhaltend, wobei die Keimzahlverringerungseinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Keimzahl auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand zu verringern. Eine bevorzugte
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 22 ist die Vorrichtung nach der Ausführungsform 21 ausgestaltet, wobei die Keimzahlverringerungseinrichtung dazu angeordnet und aus- gebildet ist, die Behälterwand auf der dem Innenraum zugewandten Seite mindestens teilweise mit einem Keimzahlverringerungsmittel zu beaufschlagen. Ein bevorzugtes Keimzahlverringerungsmittel ist ein Fluid oder eine Strahlung oder beides. Ein bevorzugtes Fluid ist flüssig oder gasförmig oder beides. Ein weiteres bevorzugtes Fluid beinhaltet, bevorzugt ist, Wasserstoffperoxid. Eine bevorzugte Strahlung ist hier eine elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise ultraviolette Strahlung, oder eine Teilchenstrahlung, bevorzugt Elektronenstrahlung.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 23 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 22 ausgestaltet, wobei die Urformeinrichtung so angeordnet und ausgebildet ist, dass der durch das Urformen bereitgestellte Behälter mindestens auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand steril ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 24 ist die Vorrichtung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 23 ausgestaltet, wobei mindestens die Urformeinrichtung, die Behälterfülleinrichtung, und die Verschließeinrichtung in einem sterilen Teilvolumen der Vorrichtung angeordnet sind. Einen Beitrag zur Erfüllung mindestens einer der erfindungsgemäßen Aufgaben leistet eine Ausführungsform 1 eines Verfahrens, beinhaltend als Verfahrensschritte
a) ein Bereitstellen
i) von 3D-Modelldaten, und
ii) mindestens eines ersten Ausgangsmaterials;
b) ein Verarbeiten der 3D-Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen;
c) ein Urformen eines Behälter, beinhaltend
i) eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand, und ii) eine Behälteröffnung,
aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial unter Ausführung der Steuerbefehle; d) ein Einbringen eines Nahrungsmittels durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters; und
e) ein Verschließen der Behälteröffnung des befüllten Behälters unter Erhalt eines geschlossenen Behälters.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 ist das Verfahren nach der Ausführungsform 1 ausgestaltet, wobei das Verfahren in einer Füllmaschine zu einem Abfüllen des Nahrungsmittels durchgeführt wird.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 ist das Verfahren nach der Ausführungsform 1 oder 2 ausgestaltet, wobei der Behälter eine 3D-Form hat, wobei die 3D-Form durch die SD- Modelldaten vorbestimmt ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 4 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3 ausgestaltet, wobei das Nahrungsmittel fließ fähig ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 5 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4 ausgestaltet, wobei in dem Verfahrensschritt a) mindestens das erste Ausgangsmaterial ein formloser Stoff ist. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 6 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 5 ausgestaltet, wobei das erste Ausgangsmaterial ein erstes Polymer beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 7 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6 ausgestaltet, wobei das Urformen ein generatives Fertigen ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 8 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 7 ausgestaltet, wobei in dem Verfahrensschritt a) die 3D-Modelldaten in einem STL-Format bereitgestellt werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 9 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 8 ausgestaltet, wobei in dem Verfahrensschritt e) das Verschließen der Behälteröffnung des befüllten Behälters ein Bereitstellen mindestens eines Teils eines Verschlusses durch ein weiteres Urformen und ein Fügen des befüllten Behälters mit dem Teil des Verschlusses beinhaltet. Bevorzugt erfolgen das weitere Urformen und das Fügen gleichzeitig.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 10 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 9 ausgestaltet, wobei in dem Verfahrensschritt c) das Urformen des Behälters eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Urformschritten beinhaltet, wobei in jedem Urformschritt eine Behälterschicht einer Behälterschichtfolge, beinhaltend eine Vielzahl einander überlagernder Behälterschichten, erhalten wird, wobei jede Behälterschicht eine Portion mindestens des ersten Ausgangsmaterials beinhaltet, wobei die Behälterschichtfolge den Behälter bildet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 11 ist das Verfahren nach der Ausführungsform
10 ausgestaltet, wobei jeder Umformschritt ein Überlagern eines Substrats mit einer Schicht mindestens des ersten Ausgangsmaterials beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 12 ist das Verfahren nach der Ausführungsform
11 ausgestaltet, wobei das Überlagern mittels einer Düse oder einer Rakel oder beides erfolgt, wobei die Düse oder die Rakel oder beides mindestens das erste Ausgangsmaterial zu den Portionen portioniert.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 13 ist das Verfahren nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 12 ausgestaltet, wobei das Urformen kein Kontaktieren mindestens des ersten Ausgangsmaterials mit einer Negativform des Behälters beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 14 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 13 ausgestaltet, wobei das Verfahren nach dem Verfahrensschritt c) und vor dem Verfahrensschritt d) einen Verfahrensschritt
A. ein Nachbehandeln der Behälterwand, beinhaltend ein Verändern einer physikalischen Eigenschaft der Behälterwand,
beinhaltet. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 15 ist das Verfahren nach der Ausführungsform 14 ausgestaltet, wobei das Nachbehandeln in dem Verfahrensschritt A. ein Einbringen eines Füllstoffs in die Behälterwand beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 16 ist das Verfahren nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 15 ausgestaltet, wobei der Verfahrensschritt b) ferner ein Bereitstellen eines weiteren Ausgangsmaterials beinhaltet, wobei in dem Verfahrensschritt c) das Urformen des Behälters aus mindestens dem ersten Ausgangsmaterial und dem weiteren Ausgangsmaterial erfolgt, wobei die Behälterwand als einander überlagernde Schichten einer Wandschichtfolge a. eine Trägerschicht, und
b. eine Barriereschicht
beinhaltet, wobei die Trägerschicht das erste Ausgangsmaterial beinhaltet, wobei die Barriereschicht das weitere Ausgangsmaterial beinhaltet. Bevorzugt überlagert die Barriereschicht die Trägerschicht auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Trägerschicht. Bevorzugt werden die Trägerschicht und die Barriereschicht in dem Verfahrensschritt c) gleichzeitig, nachei- nander oder zeitlich überlappend erzeugt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Trägerschicht und die Barriereschicht in dem Verfahrensschritt c) gleichzeitig erzeugt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 17 ist das Verfahren nach der Ausführungsform 16 ausgestaltet, wobei das Urformen eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Urformschritten beinhaltet, wobei in jedem Urformschritt ein Bereich der Trägerschicht und ein Bereich der Barriereschicht erzeugt werden. Bevorzugt werden die Bereiche in den Urformschritten jeweils gleichzeitig erzeugt. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 18 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 17 ausgestaltet, wobei das Verfahren nach dem Verfahrensschritt c) und vor dem Verfahrensschritt d) einen Verfahrensschritt
I) mindestens teilweises Überlagern der Behälterwand mit einer Barriereschicht beinhaltet, wobei die Barriereschicht mindestens ein weiteres Ausgangsmaterial beinhaltet. Bevorzugt wird in dem Verfahrensschritt I) die Behälterwand auf einer dem Innenraum zugewandten Seite mindestens teilweise mit der Barriereschicht überlagert.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 19 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 16 bis 18 ausgestaltet, wobei das weitere Ausgangsmaterial ein weiteres Polymer beinhaltet
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 20 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19 ausgestaltet, wobei das Verfahren nach dem Verfahrensschritt c) und vor dem Verfahrensschritt d) einen Verfahrensschritt
A) ein Verringern einer Keimzahl auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der
Behälterwand
beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 21 ist das Verfahren nach der Ausführungsform 20 ausgestaltet, wobei der Verfahrensschritt A) ein Beaufschlagen mindestens eines Teils der dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand mit einem Keimzahlverringerungsmittel beinhaltet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 22 ist das Verfahren nach einer der Ausfüh- rungsformen 1 bis 21 ausgestaltet, wobei der in dem Verfahrensschritt c) erhaltene Behälter mindestens auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand steril ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 23 ist das Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 22 ausgestaltet, wobei mindestens die Verfahrensschritte c) bis e) in einer sterilen Umgebung erfolgen.
Einen Beitrag zur Erfüllung mindestens einer der erfindungsgemäßen Aufgaben leistet eine Ausführungsform 1 eines geschlossenen Behälters, erhältlich durch das Verfahren nach einer seiner Ausführungsformen 1 bis 23.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 ist der geschlossene Behälter nach der Ausführungsform 1 ausgestaltet, wobei der geschlossene Behälter keine Naht oder keinen Anspritzpunkt oder beides beinhaltet. Ein Anspritzpunkt ist eine üblicherweise punkt- oder kreisförmige Struktur, welche Teile aufweisen, die durch ein Spritzgießen geformt wurden. Bei dem Spritzgießen wird üblicherweise mit einer Spritzgießmaschine ein Werkstoff verflüssigt und in eine Negativform des zu erzeugenden Teils, dem Spritzgießwerkzeug, unter Druck eingespritzt. Hierbei beinhaltet die Negativform eine Öffnung, durch die der verflüssigte Werkstoff eingespritzt wird. Diese Öffnung bildet sich in dem fertig geformten Teil üblicherweise als Anspritzpunkt ab. Eine bevorzugte Naht kann als Steg ausgebildet sein. Eine bevorzugte Naht wird auch als Quetschnaht bezeichnet. Eine hier bevorzugte Naht entsteht bei einem Herstellen eines Hohlkörpers durch ein Blasformen, bevorzugt durch ein Extrusionsblasformen. Bei dem Extrusionsblasformen wird üblicherweise ein aufgeschmolzenes Polymer über eine Förderschnecke durch eine Düse gepresst, so dass ein schlauchförmiger Vorformling entsteht. Dieser wird in eine Blasform, welche eine Negativform des herzustellenden Hohlkörpers ist, übergeben und durch Innendruck den Innenkonturen der Form angepasst. Typisches Erken- nungsmerkmal für extrusionsblasgeformte Hohlkörper ist eine Quetschnaht, welche sich üblicherweise an ihrer Unterseite befindet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 ist der geschlossene Behälter nach der Aus- führungsform 1 oder 2 ausgestaltet, wobei die Behälterwand als Schichten einer Wandschichtfolge mindestens eine Trägerschicht und eine die Trägerschicht überlagernde Barriereschicht beinhaltet. Bevorzugt überlagert die Barriereschicht die Trägerschicht auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Trägerschicht. Bevorzugt besteht die Trägerschicht aus dem mindestens einen Ausgangsmaterial.
Einen Beitrag zur Erfüllung mindestens einer der erfindungsgemäßen Aufgaben leistet eine Ausführungsform 1 einer Verwendung eines 3D-Druckers in einer Füllmaschine.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 2 ist die Verwendung nach der Ausführungs- form 1 ausgestaltet, wobei der 3D-Drucker in der Füllmaschine zu einem Herstellen eines zu befüllenden Behälters verwendet wird.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 3 ist die Verwendung nach der Ausführungsform 1 oder 2 ausgestaltet, wobei die Füllmaschine ausgebildet ist zu einem Abfüllen eines Nahrungsmittels.
Merkmale, welche in einer erfindungsgemäßen Kategorie als bevorzugt beschrieben sind, beispielsweise nach der Vorrichtung, sind ebenso in einer Ausführungsform der weiteren erfindungsgemäßen Kategorien, beispielsweise einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bevorzugt.
Urformen
Das Urformen ist hierin ein Fertigungsverfahren, bei dem eine geometrischen Form eines festen Körpers aus mindestens einem Ausgangsmaterial sowie dessen Stoffzusammenhalt herge- stellt werden. Das Ausgangsmaterial ist hierbei vorzugsweise ein formloser Stoff. Der Begriff „formloser Stoff ist in der Norm DIN 8580:2003-09 definiert. Ein bevorzugtes Urformen ist ein 3D-Drucken.
Datenverarbeitungseinrichtung
Als Datenverarbeitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt jede Datenverarbeitungseinrichtung, welche dem Fachmann für den erfindungsgemäßen Gebrauch, insbesondere zu dem Verarbeiten der 3D-Modelldaten unter Erhalt der Vielzahl von Steuerbefehlen, geeignet erscheint in Betracht. Eine bevorzugte Datenverarbeitungseinrichtung ist eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung. Eine bevorzugte Datenverarbeitungseinrichtung ist ein Computer. Der Computer beinhaltet einen Prozessor, vorzugsweise eine CPU (Central Processing Unit). Ein bevorzugter Computer ist ein MikroController. Weiterhin bevorzugt ist die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet, die 3D-Modelldaten gemäß einem Algorithmus zu verarbeiten. Bevorzugt beinhaltet die Datenverarbeitungseinrichtung ferner einen Datenspeicher. Hierbei kann der Algorithmus vorzugsweise von einer Software, welche auf dem Datenspeicher gespeichert ist, durchgeführt werden. Ein bevorzugter Datenspeicher ist ein Arbeitsspeicher oder ein Hauptspeicher oder beides.
Ausgangsmaterialzuführung
Als Ausgangsmaterialzuführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt jede Einrichtung, welche dem Fachmann dazu geeignet erscheint der Urformeinrichtung mindestens das erste Ausgangsmaterial zuzuführen, in Betracht. Eine bevorzugte Ausgangsmaterialzuführung beinhaltet ein Reservoir mindestens des ersten Ausgangsmaterials und eine Zuführung, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, mindestens das erste Ausgangsmaterial von dem Reservoir der Urformeinrichtung zuzuführen. Im Falle eines sträng- oder filamentförmigen ersten Ausgangsmaterials ist das Reservoir vorzugsweise als Rolle ausgebildet. Hierbei ist das erste Ausgangsmaterial bevorzugt mindestens teilweise auf der Rolle aufgewickelt. Im Falle eines granulatförmigen oder eines flüssigen ersten Ausgangsmaterials ist das Reservoir vorzugsweise als ein Behälter, vorzugsweise ein Tank, ausgebildet. Urformeinrichtung
Als Urformeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt jede Einrichtung, welche dem Fachmann zu dem erfindungsgemäßen Urformen des Behälters unter Ausführung der Steuerbefehle geeignet erscheint in Betracht. Eine bevorzugte Urformeinrichtung ist ein 3D- Drucker. Der 3D-Drucker ist hierbei ausgebildet zu einem 3D-Drucken des Behälters.
Behälterfülleinrichtung
Als Behälterfülleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt jede Einrichtung, welche dem Fachmann zu dem erfindungsgemäßen Einbringen des mittels der Nahrungsmittelzu- führung bereitgestellten Nahrungsmittels durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters geeignet erscheint, in Betracht. Hierbei beinhaltet die Behälterfülleinrichtung vorzugweise eine Düse, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist Portionen des Nahrungsmittels abzugeben. Verschließeinrichtung
Als Verschließeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt jede Einrichtung, welche dem Fachmann zu dem erfindungsgemäßen Verschließen des Behälters geeignet erscheint, in Betracht. Bevorzugt ist die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet, den Verschluss durch ein weiteres Urformen bereitzustellen. Hierzu beinhaltet die Verschließein- richtung vorzugsweise eine weitere Umformeinrichtung. Eine bevorzugte weitere Urformeinrichtung ist ein weiterer 3D-Drucker. In einer Ausführungsform ist die Verschließeinrichtung dazu angeordnet und ausgebildet, die Behälteröffnung mit dem bereitgestellten, bevorzugt ur- geformten, Verschluss zu verschließen. Hierbei können das Bereitstellen des Verschlusses und das Verschließen nacheinander, zeitlich überlappend, oder auch gleichzeitig erfolgen. Ein be- vorzugter Verschluss ist ein Deckel. Bevorzugt werden zu dem Verschließen der Behälteröffnung der Verschluss und der befüllte Behälter mittels eines Gewindes miteinander verbunden.
Nahrungsmittel
Ein bevorzugter Behälter im Zusammenhang mit der Erfindung ist ein Nahrungsmittelbehälter. Demnach ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise eine Vorrichtung zu einem Herstellen eines Nahrungsmittelbehälters und einem Befüllen des Nahrungsmittelbehälters mit dem Nahrungsmittel. Als Nahrungsmittel kommen alle dem Fachmann bekannten Lebensmittel für den menschlichen Verzehr und auch Tierfutter in Betracht. Bevorzugte Nahrungsmittel sind oberhalb 5°C flüssig, beispielsweise Milchprodukte, Suppen, Saucen, nichtkohlensäure- haltige Getränke. Hierbei kann das Nahrungsmittel auch feste Bestandteile beinhalten, vor- zugweise nur bis zu einem solchen Anteil, dass das Nahrungsmittel fließ fähig ist. erstes Ausgangsmaterial
Als erstes Ausgangsmaterial kommt jedes Material, welches dem Fachmann zum erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheint, in Betracht. Bevorzugt ist das erste Ausgangsmaterial dazu geeignet, die Behälterwand zumindest teilweise daraus zu formen. Hierbei verleiht das erste Ausgangsmaterial der Behälterwand vorzugweise eine solche Festigkeit und Steifigkeit, um dem Behälter soweit Stabilität zu geben, dass der Behälter bei dem Einbringen des Nahrungsmittels in den Innenraum des Behälters im Wesentlichen seine äußere Form beibehält. Ein im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugter Behälter ist ein formstabiler Behälter. Bevorzugt beinhaltet die Behälterwand eine Trägerschicht, welche der Behälterwand die oben beschriebene Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Darüber hinaus kann die Trägerschicht in bevorzugten Ausführungsformen als Substrat dienen, welches mindestens eine weitere Schicht der Behälterwand trägt. weiteres Ausgangsmaterial
Als weiteres Ausgangsmaterial kommt jedes Material, welches dem Fachmann zum erfindungsgemäßen Einsatz geeignet erscheint, in Betracht. Bevorzugt ist das weitere Ausgangsmaterial dazu geeignet, der Behälterwand eine oder mehrere Barriereeigenschaften zu verleihen. Bevorzugte Barriereeigenschaften sind hierbei Barriereeigenschaften gegen, bevorzugt sichtba- res, Licht; Sauerstoff; und Wasserdampf, oder Kombinationen der Vorgenannten. Hierbei bedeutet eine Barriereeigenschaft gegen eines der genannten Medien, dass die Behälterwand einen Durchtritt dieses Mediums durch die Behälterwand zumindest behindert, bevorzugt verhindert. Bevorzugt beinhaltet die Behälterwand eine Barriereschicht, welche der Behälterwand eine oder mehrere der vorgenannten Barriereeigenschaften verleiht. Hierbei verringert die Bar- riereschicht vorzugsweise eine Sauerstoffpermeationsrate oder eine Wasserdampfpermeations- rate durch die Behälterwand um mindestens einen Faktor 2, bevorzugt einen Faktor 3, bevor- zugter einen Faktor 5, bevorzugter einen Faktor 10, bevorzugter einen Faktor 50, bevorzugter einen Faktor 100, bevorzugter einen Faktor 200, bevorzugter einen Faktor 300, bevorzugter einen Faktor 400, bevorzugter einen Faktor 500, bevorzugter einen Faktor 600, bevorzugter einen Faktor 700, bevorzugter einen Faktor 800, noch bevorzugter einen Faktor 900, am be- vorzugtesten einen Faktor 1000, gegenüber einer zu der vorgenannten Behälterwand identischen Behälterwand ohne die Barriereschicht. generatives Fertigen
Das generative Fertigen ist dem Fachmann grundsätzlich auch als additives Fertigen bekannt. Ein bevorzugtes generatives Fertigen ist ein Rapid-Prototyping. Ein bevorzugtes Rapid- Prototyping ist ein 3D-Drucken. Ein bevorzugtes 3D-Drucken ist ein Additive Layer Manufac- turing (ALM), welches ein generatives Fertigen ist, bei dem der herzustellende Behälter durch ein sukzessives Erzeugen und Verbinden von einander überlagernden Behälterschichten einer Behälterschichtfolge bereitgestellt wird. Ein bevorzugtes 3D-Drucken ist eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem 3D-Pulverdrucken, einer Stereolithographie, einem Schmelzschichten (Fused Deposition Modelling - FDM), und einem Polyjetverfahren (Multi-Jet Mo- delling - MJM), oder eine Kombination aus mindestens zwei davon.
Bei dem 3D-Pulverdrucken werden sukzessive Schichten mindestens eines pulverförmigen Ausgangsmaterials miteinander überlagert, wobei zwischen den Überlagerungsschritten die Schichten des pulverförmigen Materials an bestimmten Stellen durch gezielte Zugabe mindestens eines Bindemittels so verfestigt werden, dass ein Festkörper aus den Schichten erhalten wird. Hierzu werden durch das Bindemittel sowohl die Partikel innerhalb der jeweiligen Pulverschicht miteinander verbunden, als auch die sukzessiv miteinander überlagerten Schichten untereinander. Hierbei wird das mindestens eine Bindemittel vorzugsweise durch mindestens eine Düse, bevorzugt mindestens eine Druckkopfes, zugegeben.
Bei der Stereolithographie wird mindestens ein flüssiges Ausgangsmaterial sukzessiv schichtweise gehärtet. Hierzu wird das flüssige Ausgangsmaterial in einem Behälter bereitgestellt und eine Oberfläche des flüssigen Ausgangsmaterials an bestimmten Stellen mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise UV-Licht, bestrahlt. Die Bestrahlung erfolgt hierbei bevorzugt mit einem kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl. Der Lichtstrahl kann beispielsweise durch einen Laser bereitgestellt werden. Zu einem Ausrichten des Lichtstrahls zur gezielten Bestrahlung bestimmter Stellen des Ausgangsmaterials beinhaltet eine Stereolithographieanordnung vorzugweise mindestens eine Optik. Die Optik kann reflektierend oder refraktiv oder beides ausgebildet sein. Eine bevorzugte reflektierende Optik beinhaltend mindestens einen Spiegel. Eine bevorzugte refraktive Optik beinhaltet mindestens eine Linse, vorzugsweise eine Sammellinse.
Für das Schmelzschichten wird mindestens ein Ausgangsmaterial vorzugweise als Strang oder Filament bereitgestellt. Dieses mindestens eine Ausgangsmaterial wird einem Druckkopf mit einer beheizten Düse zugeführt, wobei das Ausgangsmaterial verflüssigt wird. Das verflüssigte Ausgangsmaterial wird über die Düse verdruckt. Hierbei werden vorzugsweise Schichten des Ausgangsmaterials miteinander überlagert. Durch Abkühlen, welches aktiv oder passiv erfolgen kann, verfestigt sich das verdruckte Ausgangsmaterial wieder und der zu druckende Behäl- ter wird, vorzugsweise schichtweise, gebildet. Insbesondere kann dieses Verfahren mit mehreren Druckköpfen, jeweils mit beheizten Düsen, für mehrere Ausgangsmaterialien durchgeführt werden.
Bei dem Polyjetverfahren werden Schichten mindestens eines strahlenhärtbaren flüssigen Aus- gangsmaterials mittels mindestens einer Düse miteinander überlagert. Nach dem jeweiligen Auftragen des Ausgangsmaterials wird dieses durch eine Bestrahlung gehärtet. Ein bevorzugtes Ausgangsmaterial ist hierbei ein Photopolymer, welches vorzugweise durch ein Bestrahlen mit UV-Licht gehärtet wird. Keimzahlverringerungseinrichtung / Keimzahlverringerungsmittel
Als Keimzahlverringerungsmittel kommen grundsätzlich alle dem Fachmann zum Verringern einer Anzahl von lebenden Mikroorganismen, einschließlich ihrer Ruhestadien wie beispielsweise Sporen, auf der dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand geeigneten Mittel in Frage. Hierbei sind im Bereich der Nahrungsmittelbehälterherstellung zugelassene Mittel bevorzugt. Eine bevorzugte Teilchenstrahlung als Keimzahlverringerungsmittel ist eine Elektronenstrahlung. Eine bevorzugte elektromagnetische Strahlung als Keimzahlverringerungsmit- tel ist eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ultravioletter Strahlung, Röntgenstrahlung, und Gammastrahlung, oder eine Kombination aus mindestens zwei davon. Ferner kann das Keimzahlverringerungsmittel ein Fluid, insbesondere ein Gas oder eine Flüssigkeit, sein. Bevorzugte Fluide sind Mittel zur chemischen Sterilisation, insbesondere zur nassantisepti- sehen Sterilisation oder zur trockenantiseptischen Sterilisation oder beides. Als Flüssigkeit sind hier Wasserstoffperoxid, gelöstes Ozon, Peroxyessigsäure und Kombinationen aus mindestens zwei der Vorgenannten bevorzugt. Als Gas sind hier Wasserstoffperoxid, Ozon und eine Kombination aus beiden bevorzugt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Keimzahlverringerungsmittel eine Kombination aus einem Gas und einer Flüssigkeit. Hierbei wird die dem Innenraum zugewandte Seite der Behälterwand bevorzugt nacheinander mit der Flüssigkeit und dem Gas in dieser oder umgekehrter Reigenfolge beaufschlagt. Ein weiteres bevorzugtes Keimzahlverringerungsmittel ist ein Plasma. Ein bevorzugtes Plasma ist erhältlich durch Ionisieren eines der vorgenannten Gase. Besonders bevorzugt als Keimzahlverringerungsmittel ist eine elektromagnetische Strahlung oder eine Teilchenstrahlung oder beides. Bevorzugt beinhaltet die Keimzahlverringerungseinrichtung eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, einer Teilchenstrahlungsquelle, und einem Plasmagenerator, oder eine Kombination aus mindestens zwei davon.
Sterilität
Als Maß für die Anzahl der in einer Stoffmenge oder auf einer Oberfläche befindlichen Mikroorganismen ist dem Fachmann der Begriff der„koloniebildenden Einheiten pro Gewichtsoder Flächeneinheit" (kbE/g oder kbE/cm 2 ) bekannt. Im Unterschied zu der direkten Auszählung aller vorhandenen Mikroorganismen mit einem geeigneten optischen Mittel, erfolgt die Bestimmung der Anzahl der koloniebildenden Einheiten über die gezielte Vermehrung der vorhandenen teilungsfähigen Mikroorganismen unter geeigneten Anzuchtbedingungen. Im Allgemeinen geschieht dies bis zu einer Koloniegröße, die mit dem unbewehrten Auge zählbar ist. Dabei nutzt man die Tatsache, dass aus jedem einzelnen teilungsfähigen Mikroorganismus unter zuvor definierten Bedingungen genau eine Kolonie entsteht. Einzelfälle, in denen zwei kbE so nah zusammenliegen, dass sich nur eine sichtbare Kolonie aus ihnen bildet, werden dann regelmäßig vernachlässigt. Eine Keimzahlverringerung kann demnach als eine Verringerung der kbE/g bzw. kbE/cm 2 quantifiziert werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist eine Fläche steril, wenn sie gemäß der untenstehenden Messmethode weniger als 1 kbE/cm 2 aufweist. Eine dem Innenraum eines Behälters zugewandte Seite einer Behälterwand wird als steril bezeichnet, wenn der Behälter gemäß der untenstehenden Messmethode (Rinse Solution method) weniger als 1 kbE/ml des Innenraums des Behälters aufweist.
Als Mikroorganismen im obigen Sinne werden durch Zellteilung vermehrungsfähige Einzeller verstanden, die geeignet sind, sich in einem abzufüllenden Nahrungsmittel zu vermehren und dabei die Eigenschaften des Nahrungsmittels zu verändern. Weiter umfasst der Begriff auch die Überdauerungsformen der vermehrungsfähigen Einzeller, wie zum Beispiel deren Sporen. Diese Sporen sind meist sehr resistent gegen Veränderungen der sie umgebenden Umweltbedingungen. Wenn Mikroorganismen keine Umgebung zum Stoffwechsel und/oder zur Fortpflanzung vorfinden, haben einige Mikroorganismen die Möglichkeit, in ein Sporenstadium überzugehen. Genauer sollen unter dem Begriff Mikroorganismen im Sinne der vorliegenden Anmeldung Eukaryoten und Prokaryoten verstanden werden, wobei die Eukaryoten eine echte Zellwand aufweisen und Algen, Protozonen, Pilze und Schleimpilze umfassen, während die Prokaryoten die Gruppe der Bakterien abdecken (vgl. ,Bergey ' s Manual of Determinative Bac- teriology', 8. Auflage, Baltimore: Williams & Wilkins, 1974). Speziell bei den Prokaryoten sind Überdauerungsformen, wie beispielsweise Sporen, bekannt. MESSMETHODEN
Die im Rahmen der Erfindung benutzten Messmethoden wurden, sofern nichts anderes angegeben ist, bei einer Umgebungstemperatur von 23°C, einem Umgebungsluftdruck von 100 kPa (0,986 atm) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % durchgeführt.
Sterilität
Ob eine nach innen weisende Seite einer Behälterwand eines Behälters steril ist, wird bestimmt, indem entsprechend der Vorschrift 13.041 : Rinse Solution methods (Standard Methods for the examination of dairy products; 17 th Edition 2004; ISBN 0-87553-002-8) die Anzahl der Mikroorganismen auf der Innenseite der Behälterwand in kbE/ml des Innenraums (Behältervolumen) bestimmt wird. Hierzu wird die Behälteröffnung des hergestellten unbefüllten Behälters zunächst steril verschlossen. Dann wird nach den folgenden Punkten der zitierten Methode vorgegangen: 1 bis 4; 5A bis C, E, F; 6 bis 9A; 9B; 9E1; und 10. Hierbei entspricht die Angabe RBC der hierin verwendeten Bezeichnung kbE. Um zu überprüfen, ob eine Vorrichtung im Sinne der Erfindung auf der Innenseite sterile Behälter herstellt, werden 3 identische Behälter mit der Vorrichtung hergestellt und wie oben beschrieben untersucht. Aus den je Behälter erhaltenen kbE/ml wird der arithmetische Mittelwert gebildet. Ist dieser weniger als 1 kbE/ml, so ist die Vorrichtung geeignet, auf der Innenseite sterile Behälter herzustellen. Die Sterilität einer Umgebung oder eines Raumes (sterile Zone) wird mittels Abklatschproben bestimmt. Hierzu werden 3 identische kommerziell erhältliche Abklatschplatten oder Dip Südes, welche für die Bestimmung der Gesamtkeimzahl (aerobe mesophile Keime) geeignet sind, verwendet. Hierbei weisen die Abklatschplatten oder Dip Südes insbesondere für die Bestimmung der Gesamtkeimzaül geeignete Näürböden auf. Solcüe Dip Südes sind beispielsweise erhältlich bei PCR-Labor-Services GbR, Achern, Deutschland unter der Artikelnummer 501. Die Abklatschproben werden genau nach der mitgelieferten Gebrauchsanweisung des Abklatschtests genommen. Hierbei werden die 3 Proben von 3 verschiedenen Oberflächen in der Umgebung oder dem Raum genommen, welche möglichst beim zweckmäßigen Betrieb mit dem unverschlossenen Behälter in Kontakt kommen. Hierzu gehört beispielsweise ein Sub- strat, auf dem der Behälter oder ein Verschluss für den Behälter erzeugt wird oder auch eine Oberfläche einer Transporteinrichtung für den Behälter. Die Oberflächen sind möglichst über die zu untersuchende Umgebung oder den Raum verteilt auszuwählen. Die Proben werden gemäß Gebrauchsanweisung verpackt und sind durch ein geeignetes Labor (beispielsweise PCR-Labor-Services GbR, Achern, Deutschland) auszuwerten. Hierbei sind geeignete Brutbe- dingungen (Temperatur und Brutzeit) für die Gesamtkeimzahl zu wählen. Aus den zu den 3 Proben erhaltenen kbE/cm 2 wird der arithmetische Mittelwert gebildet. Ist dieser weniger als 1 kbE/cm 2 , so ist die untersuchte Umgebung oder der Raum steril.
Sauerstoffpermeationsrate
Die Sauerstoffpermeationsrate wird gemäß der Norm ISO 14663-2: 1999 Anhang C bei 20°C und 65 % relativer Luftfeuchte bestimmt.
Wasserdampfpermeationsrate
Die Wasserdampfpermationsrate wird mit einem Permatran-W ® Model 398 von Mocon, Neu- wied, Deutschland, gemäß dem ASTM Standard E-398 bestimmt. Dabei beträgt die Probengröße 5 cm 2 . Die Messungen werden bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte durchgeführt.
Die Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele und Zeichnungen genauer dargestellt, wobei die Beispiele und Zeichnungen keine Einschränkung der Erfindung bedeuten. Ferner sind die Zeichnungen sofern nicht anders angegeben nicht maßstabsgetreu.
Ein 3D-Modell eines becherförmigen Behältnisses mit rechteckigen Wandflächen wird mit einem Computer (PC) im Programm AutoCAD der Firma Autodesk GmbH erstellt. Das SD- Modell des Behältnisses weist eine rechteckige Grundfläche von 5 >< 5 cm 2 , eine Höhe 10 cm und eine Wandstärke von 1 mm auf. Das Behältnis weist eine Behälterwand auf, die aus zwei miteinander verbundenen Schichten besteht. Hierbei ist eine erste Schicht zur Umgebung des Behältnisses ausgerichtet und eine weitere Schicht zum Innenraum des Behältnisses ausgerichtet. Das 3D-Modell wird als als .stl-Datei abgespeichert. Die stl-Datei wird kabelgebunden an einen ersten 3D-Drucker, Modell Ultimaker 3 der Firma Ultimaker B.V. übertragen. Der erste 3D-Drucker Ultimaker 3 stellt dabei im Schmelz schichtverfahren schichtweise das Behältnis gemäß dem 3D-Modell auf einer Plattform, die wiederum auf einem Transportband steht, her. Hierbei druckt der erste 3D-Drucker die erste Schicht aus einem ersten Material, welches dem ersten 3D-Drucker als ein PLA-Filament der Firma Ultimaker B.V. zu geführt wird, und die weitere Schicht aus einem weiteren Material, welches dem ersten 3D-Drucker als ein Poly- amid-Filament der Firma Ultimaker B.V. zugeführt wird. Das fertig gedruckte Behältnis wird dann auf dem Transportband in die Sterilisationseinheit überführt. In der Sterilisationseinheit wird das fertige Behältnis an einen Elektronenstrahler der Firma Hitachi Zosen Corporation, der als Fingerstrahler ausgeführt ist, herangeführt, so dass der Fingerstrahler in das Behältnis hineinragt. Anschließend wird die dem Innenraum des Be- hältnisses zugewandte Oberfläche der Behälterwand so lange den Elektronenstrahlen ausgesetzt, bis an jedem Punkt dieser Oberfläche des Behältnisses eine Strahlendosis von mindestens 25 kGy erreicht ist.
Im folgenden Schritt wird der Behälter über das Transportband zu der Fülleinrichtung ge- bracht. Als Fülleinrichtung dient eine variable Dosierstation der Firma GEA vom Typ VARI- DOS-ASEPT. In der Fülleinrichtung wird das Behältnis mit 200 ml sterilem Wasser gefüllt.
In einem weiteren Schritt wird das befüllte Behältnis auf der Plattform an einen weiteren 3D- Drucker der Firma Ultimaker B.V., Modell Ultimaker 3, herangeführt und so ausgerichtet, dass der Druckkopf des 3D-Druckers an einer der oberen Ecken des befüllten Behälters ansetzt. Der Drucker erhält über eine wiederum zuvor am Computer mit dem Programm AutoCAD der Firma Autodesk GmbH generierte .stl Datei den Befehl, einen nach unten offenen Hohlkörper in Form einer Pyramide mit einer Grundfläche von 5 >< 5 cm 2 mit einem Neigungswinkel von 60° und einer Wandstärke von 1 mm deckungsgleich mit der Grundfläche auf dem oberen Rand des befüllten Behälters zu generieren, so dass der gefüllte Behälter verschlossen wird. Als Material wird dabei ein PLA-Filament der Firma Ultimaker B.V. verwendet.
Um in dem oben beschriebenen Produktionsprozess, insbesondere auf dem Transportweg, zu vermeiden, dass das noch nicht verschlossene Behältnis der Gefahr einer Verkeimung durch vegetative Mikroorganismen ausgesetzt ist, befinden sich der erste 3D-Drucker, die Plattform, das Transportband, die Sterilisationseinheit, die Fülleinrichtung sowie der weitere 3D-Drucker in einer sterilen Zone.
Es zeigen jeweils sofern nicht anders in der Beschreibung oder der jeweiligen Figur angegeben schematisch und nicht maßstabsgetreu: Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 eine schematische Darstellung der Urformeinrichtung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung der Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 5 a) einen erfindungsgemäßen geschlossenen Behälter; und
Figur 5b) eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts der Behälterwand des erfindungsgemäßen geschlossenen Behälters der Figur 5a).
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 beinhaltet als Bestandteile eine Datenverarbeitungseinrichtung 101, eine Ausgangsmaterialzuführung 102, eine Urformeinrichtung 103, stromabwärts eine Keimzahlverringerungseinrichtung 104, stromabwärts eine Behälterfülleinrichtung 106 mit einer Nahrungsmittelzuführung 105, und weiter stromabwärts eine Verschließeinrichtung 107. Die Datenverarbeitungseinrichtung 101 ist ein Computer mit einer Software, welche zu einem Verarbeiten von 3D-Modelldaten eines herzustellenden Behälters unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen ausgebildet ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 101 ist datenübertragend mit der Urformeinrichtung 103 verbunden zu einem Übertragen der Steuerbefehle. Die Ausgangsmaterialzuführung 102 ist dazu angeordnet und ausgebildet ist, der Urformeinrichtung 103 ein erstes Ausgangsmaterial 201 und ein weiteres Ausgangsmaterial 202 zuzuführen. Die Urformeinrichtung 103 ist dazu ausgebildet, unter Ausführung der Steuerbefehle einen Behälter aus dem ersten Ausgangsmaterial 201 und dem weiteren Ausgangsmaterial 202 durch ein Urformen bereitzustellen. Hierbei beinhaltet der Behälter eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand 501 und eine Behälteröffnung. Stromabwärts der Urformeinrichtung 103 befindet sich die Keimzahlverringerungseinrichtung 104. Die Keimzahlverringerungseinrichtung 104 ist dazu angeordnet und ausgebildet, eine Keimzahl auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand 501 zu verringern. Hierfür beinhaltet die Keimzahlverringerungseinrichtung 104 eine Elektronenquelle, welche dazu angeordnet und ausgebildet ist, die dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand 501 mit Elektronenstrahlung als Keimzahlverringerungsmittel zu beaufschlagen. Die Behälterfülleinrichtung 106 ist angeordnet und ausgebildet, zu einem Einbringen eines mittels der Nahrungsmittelzuführung 105 bereitgestellten Nahrungsmittels 502 durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters. Hierzu beinhaltet die Behälterfülleinrichtung 106 eine Düse, über die das fließfähige Nahrungsmittel 502 dosiert abgegeben werden kann. Die Verschließ- einrichtung 107 ist dazu angeordnet und ausgebildet, einen Verschluss 503, welcher ein Deckel ist, bereitzustellen und gleichzeitig die Behälteröffnung des befüllten Behälters mit dem Verschluss zu verschließen. Demnach ist die Verschließeinrichtung 107 dazu angeordnet und ausgebildet, den Deckel auf einem Gewinde des Behälters zu erzeugen, um den befüllten Behälter zu verschließen. Hierdurch kann ein geschlossener Behälters 500 erhalten werden. Die Urformeinrichtung 103, die Keimzahlverringerungseinrichtung 104, die Behälterfülleinrichtung 106, und die Verschließeinrichtung 107 sind in einem sterilen Teilvolumen 108 der Vorrichtung 100 angeordnet. Die Vorrichtung 100 ist eine Füllmaschine zu einem Abfüllen des Nahrungsmittels 502. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Urformeinrichtung 103 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 der Figur 1. Die Urformeinrichtung 103 ist ein 3D-Drucker, welcher für ein Urformen des Behälters durch Schmelzschichten ausgebildet ist. Hierfür stellt die Ausgangsmaterialzuführung 102 das erste Ausgangsmaterial 201 und das weitere Ausgangsmaterial 202 jeweils strangförmig auf einer Rolle aufgerollt bereit. Die Ausgangsmaterialzuführung 102 ist ferner dazu ausgebildet, das erste Ausgangsmaterial 201 und das weitere Ausgangsmaterial 202 jeweils als Strang je einem Druckkopf 203 des 3D-Druckers zuzuführen. Diese Druckköpfe 203 beinhalten jeweils eine Düse 205, welche mit einer Heizwendel beheizbar ist. Durch Beheizen der Düsen 205 mit den Heizwendeln 204 können das erste Ausgangsmaterial 201 und das weitere Ausgangsmaterial 202 aufgeschmolzen werden. Die aufgeschmolzenen Ausgangsmaterialien 201, 202 können über Düsenöffnungen der Düsen 205 tröpfchenweise dosiert abgegeben werden. Zur räumlich gezielten Abgabe der Ausgangsmaterialien 201, 202 kann ein Substrat 206 in 3 kartesischen Raumrichtungen translatiert werden. Dieses Translatie- ren kann gemäß den Steuerbefehlen erfolgen, um den Behälter gemäß den 3D-Modelldaten herzustellen. Das erste Ausgangsmaterial 201 ist ein Polypropylen und das weitere Ausgangs- material 202 ist ein EVOH. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 der Figur 3 ist ausgebildet wie die Vorrichtung 100 der Figur 1 , wobei die Vorrichtung 100 der Figur 3 nicht die Keimzahlverringerungseinrichtung 104 beinhaltet. Ferner ist die Ausgangsmaterialzuführung 102 dazu angeordnet und ausgebildet, der Ur- formeinrichtung 103 lediglich das erste Ausgangsmaterial 201 zuzuführen. Zudem beinhaltet die Vorrichtung 100 der Figur 3 eine weitere Ausgangsmaterialzuführung 301 und eine Barriereformeinrichtung 302. Die weitere Ausgangsmaterialzuführung 301 ist dazu angeordnet und ausgebildet, der Barriereformeinrichtung 302 das weitere Ausgangsmaterial 202 zuzuführen. Die Barriereformeinrichtung 302 ist dazu angeordnet und ausgebildet, die Behälterwand 501 mindestens teilweise mit einer Barriereschicht 507 aus dem weiteren Ausgangsmaterial 202 zu überlagern. Hierfür ist die Barriereformeinrichtung 302 stromabwärts der Urformeinrichtung 103 und stromaufwärts der Behälterfülleinrichtung 106 angeordnet. Die Urformeinrichtung 103, die Barriereformeinrichtung 302, die Behälterfülleinrichtung 106, und die Verschließ ein- richtung 107 sind in einem sterilen Teilvolumen 108 der Vorrichtung 100 angeordnet. Ferner sind das durch die Ausgangsmaterialzuführung 102 bereitgestellte erste Ausgangsmaterial 201 und das durch die weitere Ausgangsmaterialzuführung 301 bereitgestellte weitere Ausgangsmaterial 202 steril. Somit werden der Behälter und die Barriereschicht 507 bereits steril erzeugt. Einer zusätzlichen Keimzahlverringerungseinrichtung 104 bedarf es deshalb nicht. Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 400. Das Verfahren 400 kann mit der Vorrichtung 100 der Figur 1 durchgeführt werden. Hierdurch kann der geschlossene Behälter 500 der Figur 5 erhalten werden. Das Verfahren 400 beinhaltet einen Verfahrensschritt a) 401 : ein Bereitstellen von 3D-Modelldaten, eines ersten Ausgangsmaterials 201 und eines weiteren Ausgangsmaterials 202. Das erste Ausgangsmaterial 201 ist ein strang- förmiges Polypropylen und das weitere Ausgangsmaterial 202 ist ein strangförmiges EVOH. In einem Verfahrensschritt b) 402 des Verfahrens 400 werden die 3D-Modelldaten unter Erhalt einer Vielzahl von Steuerbefehlen verarbeitet. Dies kann mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 101 der Vorrichtung 100 der Figur 100 erfolgen. Ferner beinhaltet das Verfahren 400 einen Verfahrensschritt c) 403: ein 3D-Drucken eines Behälter mittels Schmelzschichten unter Ausführung der Steuerbefehle. Hierbei beinhaltet der Behälter eine einen Innenraum teilweise umgebende Behälterwand 501 und eine Behälteröffnung. Die Behälterwand 501 beinhaltet das erste Ausgangsmaterial 201 und das weitere Ausgangsmaterial 202. Das 3D-Drucken kann mittels des in Figur 2 gezeigten 3D-Druckers erfolgen. In einem Verfahrensschritt A) 404 des Verfahrens 400 wird eine Keimzahl auf einer dem Innenraum zugewandten Seite der Behälterwand 501 verringert. Dies kann mittels der Keimzahlverringerungseinrichtung 104 der Vor- richtung 100 der Figur 1 erfolgen. Ferner beinhaltet das Verfahren 400 einen Verfahrensschritt d) 405: ein Einbringen eines Nahrungsmittels 502 durch die Behälteröffnung in den Innenraum des Behälters unter Erhalt eines befüllten Behälters. Hierzu kann die Behälterfülleinrichtung 106 der Vorrichtung 100 der Figur 1 eingesetzt werden. In einem Verfahrensschritt e) 406 des Verfahrens 400 wird ein Verschluss 503 erzeugt und die Behälteröffnung des befüllten Behäl- ters mit dem Verschluss unter Erhalt des geschlossenen Behälters 500 verschlossen. Dies kann mittels der Verschließeinrichtung 107 der Vorrichtung 100 der Figur 1 erfolgen.
Figur 5a) zeigt einen erfindungsgemäßen geschlossenen Behälter 500. Der geschlossene Behälter 500 ist nach dem Verfahren 400 der Figur 4 erhältlich. Der geschlossenen Behälter 500 beinhaltet die Behälterwand 501, welche einen Innenraum des geschlossenen Behälters 500 teilweise umgibt. Ferner beinhaltet der geschlossene Behälter 500 die Behälteröffnung, welche jedoch mit dem Verschluss 503, welcher ein Deckel ist, verschlossen ist. In dem Innenraum befindet sich das Nahrungsmittel 502. Der geschlossene Behälter 500 weist keinen Anspritzpunkt und keine Naht auf.
Figur 5b) zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts der Behälterwand 501 des erfindungsgemäßen geschlossenen Behälters 500 der Figur 5a). Die Behälterwand 501 hat eine Innenseite 505, welche in dem Behälter dem Innenraum zugewandt ist. Ferner hat die Behälterwand 501 eine Außenseite 504, welcher einer Umgebung des Behälters zugewandt ist. In Richtung von der Außenseite 504 zu der Innenseite 505 weist die Behälterwand 501 als einander überlagernde Schichten einer Wandschichtfolge eine Trägerschicht 506 und eine Barriereschicht 507 auf. Die Trägerschicht 506 besteht aus Polypropylen und hat eine Dicke von 2 mm. Die Barriereschicht 507 besteht aus EVOH. Die Trägerschicht 506 und die Barriereschicht 507 sind miteinander verbunden. LISTE DER BEZUGSZEICHEN
100 erfindungsgemäße Vorrichtung
101 D atenver arbeitungseinrichtung
102 Ausgangsmaterialzuführung
103 Urformeinrichtung
104 Keimzahlverringerungseinrichtung
105 Nahrungsmittelzuführung
106 Behälterfulleinrichtung
107 Verschließeinrichtung
108 steriles Teilvolumen
201 erstes Ausgangsmaterial
202 weiteres Ausgangsmaterial
203 Druckkopf
204 Heizwendel
205 Düse
206 Substrat
301 weitere Ausgangsmaterialzuführung
302 Barriereformeinrichtung
400 erfindungsgemäßes Verfahren
401 Verfahrensschritt a)
402 Verfahrensschritt b)
403 Verfahrensschritt c)
404 Verfahrensschritt A)
405 Verfahrensschritt d)
406 Verfahrensschritt e)
500 erfindungsgemäßer geschlossener Behälter
501 Behälterwand
502 Nahrungsmittel
503 Verschluss
504 Außenseite 505 Innenseite
506 Trägerschicht
507 Barriereschicht