Verpackung und Verfahren zu deren Erwärmen bzw. Sterilisation

Abstract

 Die luftdicht verschliessbare, wenigstens zweiteilig ausge­bildete Packung für mittels Mikrowellen erwärmbares Füllgut (38) ist insbesondere als Behälter, Schale (16) oder Beutel ausgebildet.
Die Packung ist reversibel dehn- und/oder deformierbar aus­gebildet. Einesteils besteht sie aus einer blanken oder be­schichteten Aluminiumfolie, andernteils aus einer für Mi­krowellen durchlässigen, sterilisierfähigen Folie (22).
Zur Sterilisation des Füllguts wird eine Packung ohne An­wendung eines Gegendrucks durch Einwirkung von Mikrowellen kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 100 und 130°C erwärmt und durch Wasser und anschliessendes Stehenlassen abgekühlt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine luftdicht verschliess­bare, wenigstens zweiteilig ausgebildete Packung für mit­tels Mikrowellen erwärmbares Füllgut, insbesondere einen Behälter, eine Schale oder einen Beutel. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erwärmen bzw. zur Sterili­sation von Packungen.

[0002] Zum energiesparenden Erwärmen oder Sterilisieren in Mikro­wellenöfen werden nach dem bekannten Stand der Technik mikrowellentransparente Behälter aus einem Kunststoff oder Glas eingesetzt.

[0003] Die gebräuchlichen Mikrowellenfrequenzen liegen im UHF-Be­reich, d.h. zwischen 300 und 3000 MHz, mit Wellenlängen von 100 - 10 cm. Für industrielle und medizinische Anwendungen sind im internationalen Frequenzzuteilungsplan verschiedene Frequenzen im erwähnten Bereich reserviert. Für Mikrowel­lenöfen wird jedoch praktisch ausschliesslich die Frequenz von 2450 MHz verwendet, welche im freien Raum eine Wellen­länge von 12,25 cm hat.

[0004] Mikrowellen können Metall nicht durchdringen, sie werden an metallischen Oberflächen reflektiert ohne dass sich dieses erwärmt. Andererseits sind viele nichtmetallische Materia­lien, wie Glas, Keramik, Porzellan, Papier und Kunststoffe, für Mikrowellen durchlässig. Der praktisch ohne Energieab­gabe erfolgende Durchtritt durch diese Materialien hat zur Folge, dass keine oder nur eine geringe Erwärmung erfolgt.

[0005] Zwischen den beiden erwähnten Extremen liegen viele orga­nische Materialien, insbesondere nicht gefrorene wasserhal­tige Nahrungsmittel, welche die Mikrowellenenergie relativ gut absorbieren und deshalb für die Erwärmung mittels Mi­krowellen geeignet sind. Die Erklärung liegt beim moleku­laren Aufbau mit insbesondere beim Wasser stark ausgepräg­ten Dipolen. Diese werden durch Mikrowellen zu sehr schnel­len Bewegungen angeregt, was Reibungswärme erzeugt.

[0006] Neben der Erwärmung bzw. Sterilisation von Lebensmitteln in fester und flüssiger Form sind auch andere Anwendungen von Bedeutung, beispielsweise die Sterilisation von Pharmazeu­tika.

[0007] Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, eine Packung der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu deren Er­wärmung bzw. Sterilisation zu schaffen, welche eine bessere Ausnützung des Energieinhalts der Mikrowellen erlauben und deshalb eine stärkere und gleichmässigere Erwärmung zur Folge haben.

[0008] In bezug auf die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsge­mäss daruch gelöst, dass die Packung elastisch dehn- und/­oder deformierbar ausgebildet ist und einesteils aus einer blanken oder beschichteten Aluminiumfolie, andernteils aus einer für Mikrowellen durchlässigen, sterilisierfähigen Fo­lie besteht.

[0009] Mit einer derartigen Packung werden die an sich bekannten, günstigen Eigenschaften einer offenen Aluminiumpackung ge­nutzt, welche die Mikrowellenstrahlen innen reflektiert, wodurch das Füllgut bei vorgegebenem Energieinhalt stärker und gleichmässiger erwärmt wird. Weiter wird die im Ver­gleich zu Kunststoffen bessere Wärmeleitfähigkeit einer Aluminiumpackung dadurch genützt, das Füllgut noch gleich­mässiger zu erwärmen.

[0010] Bekannte sterilisierfähige Aluminiumpackungen waren der energiesparenden Erwärmung mittels Mikrowellen bisher nur zugänglich, wenn der Deckel entfernt wurde. Dadurch ent­ fällt selbstverständlich jede Möglichkeit zur Sterilisa­tion.

[0011] Vorzugsweise ist die erfindungsgemässe Packung so ausge­staltet, dass der Behälter, die Schale, als Eingefach- oder Mehrgefachschale ausgebildet, oder erste Beutelhälfte aus einer Aluminiumfolie, der Deckel oder die zweite Beutel­hälfte aus einem dehnbaren, im wesentlichen organischen Ma­terial besteht.

[0012] Mit Aluminiumfolie wird hier und im übrigen eine gewalzte dünne Aluminiumschicht im Folien- oder Dünnbandbereich be­zeichnet, welche aus Reinaluminium oder einer Aluminium­knetlegierung besteht. Je nach Dicke und Verwendung kann die Aluminiumfolie blank, lackiert und/oder mit wenigstens einer weiteren Folie kaschiert sein, die aus Kunststoff oder Papier besteht. Innenliegende Kunststoffschichten ver­hindern eine allfällige Reaktion von Aluminium und dem Füllgut. Aussenliegende Kunststoff- oder Papierschichten verhindern eine Beschädigung von dünnen Aluminiumfolien und erleichtern eine Beschriftung.

[0013] Der Boden des Behälters oder der Schale aus Aluminiumfolie kann deformierbar ausgebildet sein, insbesondere als um­klappbare Membrane. Damit kann der bei einer Sterilisation in der Packung erzeugte Druck mindestens teilweise ausge­glichen werden.

[0014] Der Deckel oder die zweite Beutelhälfte, welche für Mikro­wellen durchlässig sind, bestehen bevorzugt aus einem mehr­schichtigen Laminat, insbesondere aus einer inneren Heiss­siegelschicht, einer Barriere und einer Aussenschicht.

[0015] Mit der Heissiegelschicht wird der Deckel oder die zweite Beutelhälfte fest oder abschälbar (peelbar) mit dem Behäl­ter, der Schale oder der ersten Beutelhälfte aus bzw. mit einer Aluminiumfolie verbunden. Für Heissiegelschichten gut geeignete Materialien sind Polypropylen (PP), Polyäthylen (PE), orientiertes Polypropylen (oPP) und Polyäthylentera­phtalat (PET), welche einzeln oder als Mischpolymerisat oder als Gemische einsetzbar sind. Die Heissiegelschicht hat in der Praxis normalerweise eine Dicke von 2 - 70 µm.

[0016] Eine als Konserve haltbare Packung hat eine als Barriere bezeichnete, zwischen Siegel- und Aussenschicht liegende Mittelschicht. Nach einer ersten Variante besteht diese aus organischem Material, wie Polyäthylvinylalkohol (EVOH) oder Polyvinylidenchlorid (PVDC). Nach einer zweiten Variante kann als Barriere eine äusserst dünne anorganische Be­schichtung, beispielsweise aus einem Glas, einem Oxid oder Oxidgemischen, insbesondere Siliziumoxid, eingesetzt wer­den. Diese mehrschichtigen Barrieren von lediglich einigen Hundert 10⁻¹⁰ m weisen eine eigene Dehnungsfähigkeit auf.

[0017] Die für die elastische Dehnung massgebliche Aussenschicht des Deckels oder der zweiten Beutelhälfte besteht bevorzugt aus Polypropylen (PP), orientiertem Polypropylen (oPP), einem Polyamid (PA), einem orientierten Polyamid (oPA) und/­oder Polyäthylenteraphtalat (PET). Diese Schicht wird in dem Fachmann geläufiger Dicke aufgetragen.

[0018] In bezug auf die Sterilisation des Füllguts einer Packung wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Packung ohne Anwendung eines Gegendrucks durch Einwirkung von Mikrowellen kontinuierlich auf eine Temperatur zwischen 100 und 130°C erwärmt und durch Wasser und anschliessendes Stehenlassen abgekühlt wird.

[0019] Da bei einer Sterilisation in einem Mikrowellenofen, vor­zugsweise bei 121°C, ein Gegendruck fehlt, bewirkt der er­höhte Dampfdruck im Innern der Packung eine Deformation und/oder Dehnung, letztere praktisch ausschliesslich beim organischen Material. Dank der Reflektion der Mikrowellen an der Innenwand des Packungsteils mit der Aluminiumschicht wird das Füllgut schneller und gleichmässiger erwärmt. Da­durch kann der Durchsatz wesentlich erhöht werden. Nach dem Abkühlen nehmen die Behälter wieder ihre ursprüngliche Form an.

[0020] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Erwärmen des Füllguts einer Packung ohne Sterilisation zeichnet sich dadurch aus, dass der Deckel oder die zweite Beutelhälfte vor dem Ge­brauch perforiert, und die Packung ohne Abheben des Deckels bzw. der zweiten Beutelhälfte im Mikrowellenofen erwärmt wird.

[0021] Die Perforation erfolgt bevorzugt unmittelbar vor dem Ge­brauch und kann mit auch anderweitig gebrauchten Küchenge­räten erfolgen, beispielsweise mit einem Wurststecher.

[0022] Der beim Erwärmen in einem Mikrowellenofen erzeugte Dampf­druck kann sich dank der Perforation laufend durch ent­weichenden Dampf ausgleichen.

[0023] Der Inhalt einer erwärmten Eingefach- oder Mehrgefachscha­le, auch Menueschale genannt, kann dank des nicht entfern­ten Deckels die Wärme besser behalten und dem Konsumenten absolut hygienisch zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall ist ein auch optisch transparenter Deckel besonders vorteilhaft, weil das Füllgut vor der Abgabe oberflächlich kontrolliert werden kann.

[0024] Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestell­ten Ausführungsbeispiele, welche auch Gegenstand von Unter­ansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:

- Fig. 1 einen Mikrowellenofen mit einem Behälter, in per­spektivischer Darstellung,

- Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Schale,

- Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Beutel,

- Fig. 4 einen Schnitt durch eine Eingefachschale, vor und nach dem Sterilisieren,

- Fig. 5 einen Schnitt durch eine Eingefachschale während des Sterilisierens.

[0025] Der in Fig. 1 dargestellte Mikrowellenofen 10 hat eine obenliegende, nicht sichtbare Magnetronröhre mit einem Dom aus keramischem Material. Dieses Magnetron sendet einge­schaltet Mikrowellen aus, welche mit Strahlen 12 charakte­risiert sind.

[0026] Die Mikrowellen werden von der Innen- und Aussenwand eines im Mikrowellenofen befindlichen Aluminiumbehälters 14 und von den Ofeninnenwänden reflektiert. Das im Behälter 14 be­findliche Füllgut ist der Uebersichtlichkeit halber wegge­lassen, der mikrowellendurchlässige Behälterdeckel ist auch optisch transparent und deshalb nicht sichtbar. Durch die im Behälterinnern reflektierten Mikrowellen wird das Füll­gut schneller und gleichmässiger erwärmt.

[0027] Der in Fig. 2 dargestellte äussere Bereich einer Aluminium­schale 16 hat einen horizontal umlaufenden Siegelrand 18. Die Aussenwand 15 der Schale 16 bzw. die Unterseite des Siegelrands 18 ist mit einem aufgetragenen Lack 20 ge­schützt.

[0028] Der mikrowellendurchlässige Deckel 22 besteht aus einer Aussenschicht 24, einer Barriere 26 und einer die Innen­schicht bildenden Siegelschicht 28.

[0029] Im vorliegenden Beispiel besteht die Aussenschicht aus einer 25 µm dicken oPA-Schicht, die Barriere aus einer 30 µm dicken EVOH-Schicht und die Siegelschicht aus einer 60 µm dicken PP-Mischung.

[0030] Der in Fig. 3 dargestellte äussere Bereich eines Beutels 30 umfasst eine erste Beutelhälfte 32 und eine darauf gesie­gelte zweite Beutelhälfte 34.

[0031] Die Aussenseite der zur ersten Beutelhälfte 32 gehörenden Aluminiumfolie 15 ist mit bedrucktem Papier 36 kaschiert. Die zwischen der Siegelschicht 28 und der Aussenschicht 24 der zweiten Beutelhälfte 34 liegende Barriere 26 besteht aus einer etwa 500 x 10⁻¹⁰ m (500Å) dicken Quarzglasschicht (SiO_x).

[0032] Sowohl der Deckel 22 gemäss Fig. 2 als auch die zweite Beu­telhälfte 34 von Fig. 3 sind bei erhöhtem Druck, wie er beispielsweise bei der Sterilisation herrscht, dehnbar. Die Siegelnähte sind so ausgebildet, dass diese bei der Dehnung nicht aufreissen.

[0033] Während des Abkühlens bilden sich der Deckel und die zweite Beutelhälfte 34 durch materialinhärente Spannungen wieder in die ursprüngliche Form bzw. auf die ursprüngliche Länge zurück.

[0034] Die in Fig. 4 dargestellte Aluminiumschale 16 enthält ein Füllgut 38. Die Schale ist mit einem auf den Siegelrand 18 aufgesiegelten Deckel 22 luftdicht verschlossen.

[0035] In Fig. 5 ist derselbe Behälter während der Sterilisation in einem Mikrowellenofen dargestellt. Bei erhöhter Tempera­tur hat eine kräftige Entwicklung von Wasserdampf 40 einge­setzt. Durch den Druck wird der Deckel 22 gedehnt und nach aussen aufgewölbt. Die Siegelnähte bleiben intakt.

[0036] Wegen des hohen Drucks hat sich auch der Boden 42 der Dose leicht ausgewölbt.

[0037] Während des Abkühlens kehrt die Schale wieder in die in Fig. 4 gezeigten Dimensionen zurück.

Ansprüche

1. Luftdicht verschliessbare, wenigstens zweiteilig ausge­bildete Packung für mittels Mikrowellen (12) erwärmbares Füllgut (38), insbesondere Behälter (14), Schale (16) oder Beutel (30),
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Packung reversibel dehn- und/oder deformierbar ausgebildet ist und einesteils aus einer blanken oder beschichteten Aluminiumfolie (15), andernteils aus einer für Mikrowellen durchlässigen, sterilisierfähigen Folie (22,34) besteht.

2. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (14), die Schale (16) oder erste Beutel­hälfte (32) aus einer Aluminiumfolie (15), der Deckel (22) oder die zweite Beutelhälfte (34) aus einem dehn­baren, im wesentlichen organischen Material besteht.

3. Packung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (42) des Behälters (14) oder der Schale (16) aus einer Aluminiumfolie (15) deformierbar ist, vorzugsweise als umklappbare Membrane.

4. Packung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Deckel (22) oder die zweite Beutel­hälfte (34) aus einem mehrschichtigen Laminat, vorzugs­weise aus einer Heissiegelschicht (28), einer Barriere (26) und einer Aussenschicht (24) besteht.

5. Packung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die feste oder abschälbare Heissiegelschicht (28) aus einer vorzugsweise 2 - 70 µm dicken Schicht aus Polypro­pylen, Polyäthylen, orientiertem Polypropylen und/oder Polyäthylenterephtalat besteht.

6. Packung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere (26) aus vorzugsweise 5 - 50 µm dickem Polyäthylenvinylalkohol oder Polyvinylidenchlorid be­steht.

7. Packung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrschichtige Barriere (26) aus einem einige Hundert 10⁻¹⁰ m dicken Glas oder Oxid, vorzugsweise Si­liziumoxid, besteht.

8. Packung nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Aussenschicht (24) aus Polypropylen, orientierten Polypropylen, einem Polyamid, einem orien­tierten Polyamid und/oder Polyäthylenteraphtalat be­steht.

9. Verfahren zur Sterilisation des Füllguts einer Packung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese ohne Anwendung eines Gegendrucks durch Ein­wirkung von Mikrowellen kontinuierlich auf eine Tempera­tur zwischen 100 und 130°C erwärmt und durch Wasser und anschliessendes Stehenlassen abgekühlt wird.

10. Verfahren zum Erwärmen des Füllguts, insbesondere eines Lebensmittels, einer Packung, nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22) oder die zweite Beutelhälfte (34) vor dem Erwärmen perfo­riert, und die Packung ohne Abheben des Deckels (22) bzw. der zweiten Beutelhälfte (34) in einem Mikrowellen­ofen (10) erwärmt wird.

Zeichnung