Способ удаления кислорода из верхнего пространства упаковки и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство предназначены для вдувания в асептически заполненную упаковку стерильного азота в процессе ее запечатывания. Азот инжектируют через сопло, фиксированно расположенное между двумя подвижными запечатывающими элементами. Азот подают сверху под углом 40 - 50^o к вертикали в противоположном направлению движения упаковок направлении. Скорость инжекции азота больше скорости инжекции стерильного воздуха. Способ и устройство обеспечивают возможность получения длительно хранящихся упаковок. Продукты сохраняют витамины и минеральные соли. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается способа удаления кислорода из верхнего пространства (пространства, не заполненного жидкостью) асептически заполненной упаковки, в котором упаковку заполняют в атмосфере стерильного воздуха, затем в атмосферу стерильного воздуха через сопло, расположенное непосредственно над отверстием в указанной упаковке, вдувают стерильный азот при комнатной температуре и при атмосферном давлении, и упаковку герметично запечатывают между двумя элементами для запечатывания. Кроме того, изобретение касается устройства, используемого для осуществления этого способа.

При асептическом заполнении с использованием машин определенного типа невозможно заполнить упаковку и запечатать ее, не оставив в ней небольшого объема газа, называемого верхним (воздушным) пространством (headspace). Так как обычно используют систему со стерильным воздухом, то воздушное пространство содержит около 20% кислорода. Присутствие кислорода оказывает отрицательное влияние в том смысле, что во время хранения продукта, находящегося в указанной упаковке, часто случается, что этот продукт проявляет чувствительность к кислороду, и это приводит к ухудшению вкусовых качеств и/или к разложению некоторых ингредиентов, таких как витамины и минеральные соли. Это явление неприемлемо для потребителя или неприемлемо по причинам, связанным с законодательством о качестве пищевых продуктов. Одно решение проблемы, как добиться уменьшения воздушного пространства в упаковке, уже было рассмотрено: в этом случае непосредственно перед запечатыванием воздух замещали водяным паром. Однако недостаток этой системы состоит в том, что пар конденсируется на холодных поверхностях; следствием этого является неприемлемый риск инфекции для нейтральных или слабокислых продуктов. Другое решение проблемы состоит в уменьшении воздушного пространства при помощи механических элементов, сжимающих упаковку, но при этом однако невозможно полностью устранить указанное воздушное пространство. В патенте ФРГ DE 3108817 также описано устройство, которое дает возможность удалить кислород из воздушного пространства упаковки. В этом устройстве сопло для инжекции азота прикреплено к одному из элементов для запечатывания упаковки, в результате чего снижается эффективность подаваемого азота, поскольку указанное сопло движется, и струя азота меняет направление. В патенте США US 4934127 и европейском патенте ЕР 479037 также описаны устройства для удаления кислорода из воздушного пространства упаковки. Недостаток этих устройств заключается в том, что запечатывание упаковки происходит после места инжекции азота и это приводит к тому, что часть азота, заранее введенного в упаковку, перемешивается с воздухом.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать способ, который дает возможность эффективно удалять кислород из воздушного пространства асептически заполненной упаковки. Под словом "удалять" понимается достижение очень низкого содержания кислорода в воздушном пространстве, а именно около 2% или еще меньше.

Согласно способу по изобретению, стерильный азот вдувают из сопла, которое фиксировано и расположено между двумя подвижными элементами для запечатывания.

Используемая упаковка может быть любого типа при условии, что ее верхняя часть может герметически запечатываться.

Продукт, который заполняет упаковку, может быть жидкостью любого типа, относящейся к пищевым продуктам, например, продуктом на основе молока, фруктового сока или воды, и кроме того, может содержать часть продукта в виде отдельных кусочков. Более конкретно, предпочтительными являются чувствительные к кислороду и слабокислые продукты, такие как диетические продукты, содержащие витамины и минеральные соли. Цель состоит в том, чтобы получить продукты, которые сохраняются в течение длительного времени и в которых во время хранения не происходит никакого ухудшения вкуса и/или потери некоторых ингредиентов.

Способ осуществляется на обычной линии производства упакованных продуктов, в которой имеются отделения заполнения и запечатывания (герметизации). В соответствии с изобретением необходимо добавить стадию инжекции азота в отделении запечатывания.

В оба отделения - заполнения и запечатывания упаковок направляется поток стерильного воздуха так, чтобы создать в них условия турбулентности, при этом скорость подачи азота больше скорости подачи стерильного воздуха. Для того, чтобы достичь содержания кислорода в воздушном пространстве внутри упаковки менее 2%, необходимо работать при скорости потока азота в линии от 100 до 800 л/мин при атмосферном давлении.

Длительность инжекции азота в одну упаковку составляет около одной секунды. Такой быстрый впуск азота дает возможность сэкономить количество расходуемого азота и длину производственной линии. Одинаково можно работать как с непрерывной подачей азота, так и с периодической подачей азота.

Эффективность удаления остаточного воздуха из воздушного пространства улучшается путем специального выбора направления подачи потока азота: в этом случае азот подают сверху под углом 40-50^o к вертикали и при направлении потока, противоположном направлению движения упаковок.

Кроме того, изобретение касается устройства, которое может быть использовано для осуществления способа, описанного выше. Это устройство содержит отделение для заполнения упаковки продуктом, отделение для запечатывания указанной упаковки двумя запечатывающими элементами и транспортерное устройство для транспортировки упаковок в указанные два отделения, причем во втором отделении имеется фиксированное сопло для инжекции азота, и это сопло размещено между подвижными запечатывающими элементами. Транспортерное устройство имеет систему ступенчатой подачи, и на этой линии поддерживается стандартная скорость заполнения. Конечно, все изложенное в настоящем описании относится к асептическому способу заполнения - используемые здесь азот и воздух предварительно стерилизуются.

Расположенное на линии подачи азота сопло является распределительным устройством, и устанавливаются дополнительные средства, такие как одна или более металлических пластин, дающие возможность получить равномерные потоки газа на выходе из сопла.

Сопло расположено таким образом, чтобы оно находилось под углом от 40 до 50^o к вертикали.

Необходимо также, чтобы подаваемый поток азота имел достаточную ширину для того, чтобы в достаточной степени вытеснить остаточный воздух из воздушного пространства упаковки. Предусматривается, чтобы ширина сопла была больше ширины отверстия в упаковке. Остальная часть описания дается со ссылкой на чертежи, на которых: фиг. 1 - схема устройства по изобретению на стадии инжекции азота; фиг. 2 - схема того же устройства на стадии запечатывания упаковки.

Упаковки 1 подаются транспортером 2 в направлении стрелки 3 в отделение асептического заполнения упаковок 4, а затем в отделение запечатывания 5. Стерильный воздух подается в два упомянутых выше отделения соответственно по трубам 6 и 7. Продукт 8 подается через систему заполнения 9 и дозируется в упаковку 1 при помощи заполняющего патрубка 10. В отделении запечатывания имеется фиксированное сопло для инжекции азота 11, причем азот подается по трубе 12, а также два запечатывающих элемента 13 и 14.

В отделении асептического заполнения 4 и отделении запечатывания 5 имеются отверстия 15, 16, 17, через которые могут проходить упаковки 1, находящиеся на транспортере 2.

Устройство по изобретению работает следующим образом. Транспортерное устройство 2 имеет систему ступенчатой подачи. Упаковка 1 помещается под патрубком для заполнения 10, из которого затем выливается дозированное количество продукта 8. Отделение постоянно находится в атмосфере стерильного воздуха. Затем транспортерное устройство подставляет другие упаковки под патрубок 10, и заполненные упаковки подаются в отделение запечатывания 5 и проходят под соплом для инжекции азота 11. Скорость потока азота составляет 300 л/мин, причем само отделение запечатывания упаковок также постоянно находится в атмосфере стерильного воздуха. Операцию запечатывания при помощи элементов 13 и 14 можно отчетливо видеть на фиг. 2. Затем транспортер выпускает упаковки, готовые для потребления или для хранения.

Полученные в соответствии с изобретением упаковки могут храниться по меньшей мере в течение 6 месяцев без какого-либо ухудшения качества и вкуса продукта. Кроме того, сохраняются витамины и минеральные соли. В упомянутом выше примере в верхнем пространстве внутри упаковки достигается содержание кислорода 1%.

Формула изобретения

1. Способ удаления кислорода из верхнего пространства асептически заполненной упаковки, предусматривающий заполнение упаковки в атмосфере стерильного воздуха, затем инжекцию стерильного азота через сопло, расположенное непосредственно над отверстием указанной упаковки, при комнатной температуре и при атмосферном давлении в атмосферу стерильного воздуха, и запечатывание упаковки двумя запечатывающими элементами, отличающийся тем, что стерильный азот инжектируют через сопло, которое фиксированно расположено между двумя подвижными запечатывающими элементами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инжекция азота продолжается около 1 с на каждую упаковку.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что инжекцию азота осуществляют непрерывно или периодически.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что инжекцию азота осуществляют сверху под углом около 40 - 50^o к вертикали и при направлении потока, противоположном направлению движения упаковок.

5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что скорость инжекции азота больше, чем скорость инжекции стерильного воздуха.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что при инжекции азота расход азота в производственной линии составляет от 100 до 800 л/мин.

7. Устройство для осуществления по одному из пп.1 - 6, содержащее отделение для асептического заполнения упаковки продуктом, отделение для запечатывания указанной упаковки двумя запечатывающими элементами и транспортерное устройство для транспортировки упаковок в указанные два отделения, отличающееся тем, что во втором отделении имеется фиксированное сопло для инжекции азота, причем указанное сопло расположено между подвижными запечатывающими элементами.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что сопло имеет распределитель.

9. Устройство по пп.7 и 8, отличающееся тем, что сопло расположено под углом от 40 до 50^o к вертикали.

10. Устройство по одному из пп.7 - 9, отличающееся тем, что сопло имеет большую ширину, чем ширина упаковки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2