SE523535C2 - Förfarande för värmebehandling av en förpackning. - Google Patents

Description

20 25 30 35 525 555 . ~ - v - . ø - . Q ~ a. 2 bör genomföras vid en relativt hög behandlingstemperatur inom omrâdet 70-90°C för att uppnå den önskade kombinationen av högt FO-värde och lågt CO-värde.

Traditionellt brukar denna typ av process användas för förpackningar av metall, glas eller andra material med liknande tuktbarriâregenskaper. Dessutom är dessa förpackningar oftast relativt styva, vilket gör att de under autoklaveringen kan motstå ganska kraftiga inre övertryck från den i den sluta förpackningen kokande produkten.

Pá senare tid har dock autoklavering av pappersbaserade förpackningslaminat introducerats. För att klara autoklaveringsprocessen har ett antal varianter av förpackningslaminat utvecklats. Ett sådant förpackningslaminat är känt frän exempelvis den internationella patentansökan med publiceringsnummer WO97/02140. Det kända förpackningslaminatet har ett styvt, men vikbart stomskikt av papper eller kartong och yttre vätsketäta beläggningar av fukt- och värmebeständigt termplastmaterial pà stomskiktets bàda sidor. För att ge det kända förpackningslaminatet täthetsegenskaper även mot gaser, speciellt syrgas, har förpackningslaminatet dessutom en gasbarriär, t ex en aluminiumfolie, anordnad mellan stomskiktet och den ena yttre beläggningen.

Från det kända förpackningslaminatet framställes autoklaverbara förpackningsbehàllare med hjälp av förpackningsmaskiner av det slag som från en bana eller fràn förtillverkade ämnen av förpackningslaminatet både formar, fyller och försluter färdiga förpackningar enligt sä kallad form/fill/seal-teknik.

Fràn exempelvis ett planvikt rörformigt förpackningsämne av det kända förpackningslaminatet framställes autoklaverbara förpackningsbehàllare genom att förpackningsämnet först reses till en öppen rörformig förpackningskapsel som tillslutes vid sin ena ände genom vikformning och försegling av förpackningskapselns sammanhängande vikbara ändpaneler till bildande av en i huvudsak plan bottentillslutning. Den bottenförsedda förpackningskapseln fylles med aktuellt fyllgods, tex ett livsmedel, genom sin öppna ände som därefter tillslutes genom en ytterligare vikformning och försegling av förpackningskapselns motsvarande ändpaneler till bildande av en i huvudsak plan topptillslutning. Den fyllda och tillslutna, vanligtvis parallellepipediska, förpackningsbehàllaren är därefter redo för en värmebehandling för att ge det förpackade livsmedlet en förlängd hållbarhet i den oöppnade förpackningsbehällaren.

Det har dock visat sig att i vissa fall kan det ändock uppstå problem med att förpackningen upptar vätska under autoklaveringsprocessen i sädan utsträckning att dess mekaniska egenskaper pâverkas negativt. Framförallt uppstår sådana problem vid de partier där förpackningslaminatet uppvisar öppna kanter. Dessa öppna kanter finns hos de flesta parallellepipediska förpackningar 10 15 20 25 30 35 523 535 o . - - .o 3 vid en längsskarv som sträcker sig utmed förpackningens höjd, samt vid de båda ändarna av förpackningen. Detta problem brukar referas till som kantinsug.

Ovannämnda problem kan i vissa fall dessutom accentueras av det faktum att pappersbaserade förpackningar ofta kräver ett stödtryck under autoklaveringsprocessen. Stödtrycket är det tryck som råder i autoklaven och som balanserar det inre trycket som uppkommer på grund av uppvärmningen av produkten i den slutna förpackningen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för värmebehandling av ett förpackningsmaterial, medelst vilket man kan autoklavera förpackningar av pappersbaserat förpackningslaminat och undvika eller åtminstone minska det så kallade kantinsuget.

Ovannämnda ändamål har uppnåtts i enlighet med uppfinningen genom ett förfarande som omfattar åtgärderna; att placera ett antal förpackningar i en autoklav, att trycksätta autoklaven till ett första tryck genom tillförsel av ett gasformigt trycksättningsmedium med lågt fuktinnehåll, att tillföra ett uppvärmningsmedium för uppvärmning av förpackningen och den i förpackningen förpackade produkten, att i samband med tillförsel av uppvärmningsmediet höja trycket i autoklaven till ett andra tryck, och att under värmebehandlingens slutskede sänka trycket i autoklaven på sådant sätt att trycket av den i förpackningen förpackade produkten är högre än eller lika med det i autoklaven utanför förpackningen rådande trycket.

Genom att styra tryckökningarna, tillflödena av luft och vattenånga, samt trycksänkningarna pà det ovan beskrivna sättet kan man eliminera eller åtminstone kraftigt minska kantinsuget. En trolig förklaring som åtminstone delvis förklarar hur detta åstadkoms år att genom att tillföra luft under tryck innan förpackningslaminatet utsätts för den fuktiga vattenàngan fylls porerna vid kanterna av det pappersbaserade materialet med trycksatt luft. Under processen kommer denna trycksatta luft att uppta större delen av de utrymmen i vilka ångan annars skulle kunna tryckas in. Genom att under trycksänkningen styra trycksänkningen i autoklaven så att trycket i autoklaven i varje ögonblick är något lägre än trycket i förpackningsmaterialets porer kommer den uppladdade luften och eventuellt ånga som trängt in i porerna att tryckas ut ur porerna.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen framgår av de underordnade patentkraven. ' Enligt en föredragen uföringsform är nämnda första tryck åtminstone ungefär 1 bar, företrädesvis ungefär 2 bar, eller mer föredraget 3 bar. Ju högre 10 15 20 25 30 35 525 555 . . - - . . > - . - . .- 4 tryck innan ångan tillförs, desto mindre kantinsug erhålles. Dock är det i de flesta kommersiella autoklaver svårt att erhålla ett tryck över ungefär 2 bar innan man måste införa en del ånga. Hur väl man kan utnyttja uppfinningstanken beror således till viss del på vilken typ av autoklav man använder, men det viktiga är att man åtminstone ”laddar” porerna med luft upp till en viss trycknivà.

Enligt en föredragen utföringsform är nämnda första tryck ungefär detsamma som nämnda andra tryck. Genom att göra på detta sätt kan man i princip erhålla ett svagt flöde av luft ut genom förpackningens porer under hela tiden som autoklaveringen pågår.

Med fördel är nämnda andra tryck är i storleksordningen 3-6 bar, företrädesvis ungefär 4-5 bar. Dessa tryck är valda med tanke på att man skall kunna sterilisera produkten till en viss nivå och att man skall kunna ge förpackningen ett tillräckligt stödtryck under autoklaveringen.

Ett enkelt sätt att tillföra den erforderliga värmemängden är att som nämnda uppvärmningsmedium använda vattenånga.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritningar som i exemplifierande syfte visar en för närvarande föredragen utföringsform av uppfinningen.

Fig 1 visar principiellt hur tryck och temperatur i autoklaven varierar med tiden.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖFIINGSFORM.

Under efterföljande detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform skall det tas i beaktande att den valda nivån på värmebehandlingen beror bland annat på under vilka förhållanden man har för avsikt att lagra den i förpackningen packade produkten. Således kommer olika temperaturer, hålltideri autoklaven, tryck och andra parametrar beskrivas i samband med olika typer av förpackningar, produkter och lagringsförhållanden.

En konventionell hållbarhetsförlängande värmebehandling av det förpackade livsmedlet kan lämpligen genomföras på det sätt och under de förhållanden som beskrivs närmare i den internationella patentansökan med publiceringsnummer WO98/16431, vilken härmed införlivas såsom referens. Ur denna referens kan man utläsa hur en konventionell autoklaveringsprocess kan genomföras. För tydlighetens skull kommer denna detaljerade beskrivning att i stor utsträckning vara inriktad på de specifika särdrag som uppfinningen avser.

De delar av den tekniska konstruktionen som är kommersiellt tillgängliga kommer 10 15 20 25 30 35 523 555 5 inte att beskrivas ingående utan hänvising görs till WO98/16431. Den i det föregående beskrivna uppfinningen kan användas till olika typer av autoklaver.

För tydlighetens skull bör det nämnas två huvudtyper av autoklaver som uppfinningen är avsedd att användas till, nämligen sàdana med stillastående produktställ och sådana med roterande produktställ. En ingående beskrivning av dessa typer behövs inte eftersom båda är kommersiellt tillgängliga och eftersom uppfinningsprincipen kan användas för båda typerna.

För ytterligare information om hur ett förpackningsmateiral som är anpassat för autoklavering hänvisas också till den internationella patentansökan med publiceringsnummer WO97/02140. Detta förpackningslaminat har ett styvt, men vikbart stomskikt av papper eller kartong och yttre vätsketäta beläggningar av fukt- och värmebeständigt termplastmaterial på stomskiktets bäda sidor. För att ge det kända förpackningslaminatet täthetsegenskaper även mot gaser, speciellt syrgas, har förpackningslaminatet dessutom en gasbarriär, t ex en aluminiumfolie, anordnad mellan stomskiktet och den ena yttre beläggningen.

Av detta förpackningslaminat framställes autoklaverbara förpackningsbehàllare med hjälp av förpackningsmaskiner av det slag som frän en bana eller fràn förtillverkade ämnen av förpackningslaminatet både formar, fyller och försluter färdiga förpackningar enligt så kallad form/fill/seal-teknik.

Från exempelvis ett planvikt rörformigt förpackningsämne av det kända förpackningslaminatet framställes autoklaverbara förpackningsbehàllare genom att förpackningsämnet först reses till en öppen rörformig förpackningskapsel som tillslutes vid sin ena ände genom vikformning och försegling av förpackningskapselns sammanhängande vikbara ändpaneler till bildande av en i huvudsak plan bottentillslutning. Den bottenförsedda förpackningskapseln fylles med aktuellt fyllgods, tex ett livsmedel, genom sin öppna ände som därefter tillslutes genom en ytterligare vikformning och försegling av förpackningskapselns motsvarande ändpaneler till bildande av en i huvudsak plan topptillslutning. Den fyllda och tillslutna, vanligtvis parallellepipediska, förpackningsbehållaren är därefter redo för en värmebehandling för att ge det förpackade livsmedlet en förlängd hållbarhet i den oöppnade förpackningsbehàllaren.

Den på detta sätt erhållna fyllda förpackningsbehållaren placeras i en autoklav. Därefter höjs trycket i autoklaven genom att ett tryckhöjande medium i form av luft med lågt fuktinnehàll tillförs till autoklaven. Trycket i autoklaven höjs till ett tryck av ungefär 2 bar. Därefter påbörjas uppvärmningen med hjälp av ett cirkulerande gasformigt uppvärmningsmedium, t ex het vattenånga, till en temperatur som i allmänhet ligger inom området 70-130°C. l den beskrivna föredragna utförinsformen tillförs vattenånga med en temperatur av 10 15 20 25 30 35 523 535 6 storleksordningen 140 då att temperaturen i autoklaven hålls vid en temperatue av 120°C Därefter fortsätter man fylla på tryckluft och tillföra het vattenångan så att trycket i autoklaven ökas till ungefär 4-5 bar. Det tar ungefär 4 minuter att nå denna trycknivà. Det har visat sig att i så kallade roterande autoklaver, dvs autoklaver med roterande produktställ är ungefär 5 bar ett lämpligt tryck, medan det för autoklaver med stillastående produktställ är det lämpligt med tryck uppemot ungefär 4 bar. Dessa trycknivåer är ungefär 1-1,5 bar högre än de tryck som behövs för att stödtrycket skall förhindra att förpackningarna spricker på grund av det inre produkttrycket. Det skall dock noteras att dessa trycknivåer är beroende av produkten, typ av förpackning, typ av autoklav och önskad sterilitetsnivä. Trycken kan exempelvis varieras mellan 3-6 bar med goda resultat.

Samtidigt med uppstart av ångtillförseln och under det att produkten hålls varm tillförs också vatten via munstycken till utsidan av förpackningarna. Detta görs för att på ett snabbt och enkelt sätt fördela värmen jämnt över lasten (alla förpackningar i autoklaven).

Efter en förutbestämd uppehàllstid vid den valda temperaturen avbrytes tillförseln av det gasformiga uppvärmningsmediumet. Förpackningsbehållaren kyles därefter med ett cirkulerande vätskeformigt temperatursänkningsmedium, t ex temperaturkontrollerat (kallare) vatten. Den kylda förpackningsbehållaren uttages därefter från autoklaven för vidare transport och hantering.

Under denna temperatursänkning sänks trycket i autoklaven allteftersom temperaturen sjunker. Trycksänkningen styrs så att trycket i förpackningsmaterialets porer under hela kylningen är högre än eller åtminstone lika med det tryck som råder i autoklaven vid förpackningarnas utsida.

Genom att styra tryckökningarna, tillflödena av luft och vattenånga, samt trycksänkningarna på det ovan beskrivna sättet kan man eliminera eller åtminstone kraftigt minska kantlnsuget. En trolig förklaring som åtminstone delvis förklarar hur detta åstadkoms är att genom att tillföra luft under tryck innan förpackningslaminatet utsätts för den fuktiga vattenångan fylls porerna vid kanterna av det pappersbaserade materialet med trycksatt luft. Under processen kommer denna trycksatta luft att uppta större delen av de utrymmen i vilka ångan annars skulle kunna tryckas in. Genom att under trycksänkningen styra trycksänkningen i autoklaven så att trycket i autoklaven i varje ögonblick är något lägre än trycket i förpackningsmaterialets porer kommer den uppladdade luften och eventuellt ånga som trängt in i porerna att tryckas ut ur porerna.

Genom att man har kunskap om förpackningsmaterialets värmeegenskaper och produktens värmeegenskaper kan man enkelt beräkna 10 15 20 25 30 523 535 7 trycket i förpackningarna och trycket i förpackningsmaterialets porer genom att mäta temperaturen på utsidan av förpackningarna. Alternativt kan man testa sambandet mellan kylmediets temperatur och förpackningsmaterialets temperatur för att sedan under normal drift av autoklaven mäta kylmediets temperatur. Det exakta sättet att kontrollera och styra processen är starkt beroende av vilken typ av autoklav som används och vilken kommersiell leverantör av autoklav som anlitas. Eftersom denna typ av styrning av tryck och temperatur hos autoklaven och hos de till autoklaven tillförda medierna finns tillgänglig vid kommersiellt tillgängliga autoklaver kommer denna processstyrning eller processkontroll inte att beskrivas närmare. Val och utformning av processstyrning eller processkontroll är inte heller av vikt för genomförande av uppfinningstanken.

De enda krav som för uppfinningstankens skull ställs är att man inledningsvis kan tillföra luft till ett speciellt tryck och att man vid kylningen kan sänka trycket på ett kontrollerat sätt så att man kan sänka trycket något snabbare än vad trycket i förpackningen och det därav beroende trycket i porerna i förpackningsmaterialet sjunker.

Såsom nämts tidigare bör den totala behandlingstiden, inklusive tiden för uppvärmning till och tiden för kylning från den valda behandlingstemperaturen, vara tillräcklig för att i varje enskilt fall ge det aktuella livsmedlet en önskad kombination av högt FO-värde och lågt CO-värde. Uttrycken ”FO-värde” och ”C0- värde” är kända för fackmannen på området och avser den tid (min) som livsmedlet skulle behöva värmas vid en referenstemperatur (121°C) för att uppnå samma nivå av sterilitet respektive den tid livsmedlet skulle behöva värmas vid en referenstemperatur (100°C) för att uppnå samma nivå av kokpåverkan på livsmedlets samtliga beståndsdelar.

Genom den ovan beskrivna processen kan man erhålla ett system där trycket i förpackningsmaterialets porer är högre än trycket i autoklaven som i sin tur är högre än produktens tryck mot förpackningen. Den initiala trycksättning medelst luft gör att porerna får ett försprång i trycksättningen som sedan ökar med trycksättningen och värmningen av miljön inuti autoklaven.

Det inses att en mängd modifieringar av de häri beskrivna utföringsformerna av uppfinningen är möjliga inom ramen för uppfinningen, vilken definieras i de efterföljande patentkraven.

Claims (7)

10 15 20 25 30 523 535 KRAV

1. Förfarande för värmebehandling av en förpackning, omfattande åtgärderna: att placera ett antal förpackningar i en autoklav, att trycksätta autoklaven till ett första tryck genom tillförsel av ett gasformigt trycksättningsmedium med lågt fuktlnnehåll, såsom luft eller liknande, att tillföra ett uppvärmningsmedium för uppvärmning av förpackningen och den i förpackningen förpackade produkten, att i samband med tillförsel av uppvärmningsmediet höja trycket i autoklaven till ett andra tryck, och att under värmebehandlingens slutskede sänka trycket i autoklaven på sådant sätt att trycket av den i förpackningen förpackade produkten är högre än eller lika med det i autoklaven utanför förpackningen rådande trycket.

2. Förfarande enligt krav 1, vid vilket nämnda första tryck är åtminstone ungefär 1 bar, företrädesvis ungefär 2 bar, eller mer föredraget 3 bar.

3. Förfarande enligt krav 1, vid vilket nämnda första tryck är ungefär detsamma som nämnda andra tryck.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, vid vilket nämnda andra tryck är i storleksordningen 3-6 bar, företrädesvis ungefär 4-5 bar.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, vid vilket nämnda uppvärmningsmedium är vattenånga.

6. Förfarande enligt krav 5, vilket vidare omfattar åtgärden att tillföra vatten via ett antal munstycke till ustidan av förpackningarna.

7. Förfarande enligt något av de föregående kraven omfattande åtgärden att som förpackning välja en förpackning av ett pappersbaserat förpackningslaminat.