<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET AFVULLEN VAN VERPAKKINGEN De uitvinding betreft een werkwijze en inrichting voor het afvullen van verpakkingen, in het bijzonder voor het afwerken van het oppervlak van een gegoten vulling in een recipiënt.
EMI1.1
Achterarond van de vinding Viskeuze pasta's moeten vaak verpakt worden in allerhande recipiënten die na het afvu11en met een deksel worden afgesloten. Meestal wordt ernaar gestreefd per recipiënt een zo groot mogelijke hoeveelheid van de pasta's, bv. voedingswaren, met doseerapparaten in de verpakking af te zetten. Voor viskeuze massa's resulteert dit vaak in een vulling met een convex (enigszins bolstaand) bovenoppervlak waarvan het hoogste punt boven de bovenrand van het reci- pient uitsteekt. Dit oppervlak mag evenwel het daaropvolgend afsluiten van het recipiënt met het bijpassende deksel niet hinderen. Deze convexe bovenkant wordt dus op een of andere manier afgevlakt door bv. het gevulde recipiënt te schudden of te trillen of door de vulling vlak te strijken of vlak te drukken.
Trillen is doorgaans een trage bewerking. Vlakstrijken met een spatel is een weinig bedrijf- zekere handbewerking. Bij het vlakdrukken van het oppervlak met bv. een soort stempel riskeert men dat resten van de pasta aan de onderkant van de stempel blijven kleven. Dit kan een nauwkeurige gewichtsdosering en de effectiviteit van het afvlakken sterk hinderen.
Doel en voorwerp van de vindinq De uitvinding heeft thans tot doel deze nadelen van traagheid en van contaminatie van de stempelonderkant te vermijden. De vinding verschaft namelijk een werkwijze voor het vullen van een recipiënt met een gietbaar materiaal en
<Desc/Clms Page number 2>
het omvormen van het bovenoppervlak van de vulling in een gewenste vorm waarbij. aansluitend op het inbrengen van het materiaal in het recipiënt. genoemde omvorming gebeurt door het creëren van een gasfilm of gaskussen onder gecontroleerde overdruk aan de onderkant van de drukstempel die zich over dit bovenoppervlak uitstrekt. Vervolgens wordt volgens de vinding de stempel met de gasfilm tegen het bovenoppervlak van de vulling aangedrukt.
Het gietbaar materiaal kan een vrij-vloeiende korrelmassa omvatten of het kan een viskeuze homogene of heterogene pasta zijn. Het omvormen van het bovenoppervlak van de vulling kan gebeuren in het vulstation zelf. Het omvormen met de drukstempel kan echter ook uitgevoerd worden in een persstation. na het verwijderen van het gevulde recipiënt uit het vulstation. Voor het omvormen van het bovenoppervlak van de vulling kan het recipiënt. additioneel aan de hiervoor omschreven drukbewerking met de stempel, getrild worden.
De vinding betreft tevens een inrichting voor het uitvoeren van de hiervoor omschreven werkwijze. De inrichting omvat daarbij een drukstempel die een holle kamer bezit en middelen voor het gecontroleerd toevoeren van perslucht aan deze kamer alsmede middelen voor het verplaatsen van de stempel over een instelbare slaglengte. De onderkant van deze holle kamer is afgesloten door een poreuze plaat met nagenoeg dezelfde vorm en grootte als het bovenoppervlak van het recipient. De poreuze plaat omvat bij voorkeur een gesinterd vlies uit roestvaste staalvezels met een porosi-
EMI2.1
teit tussen 60 t en 85 X.
Het is bekend uit het U. S. -octroo ; 4. 770. 214 een recipiënt te vullen met een korrelvormig materiaal. Hierbij is rond een centraal doseerkanaal een stempel gemonteerd uit een luchtdoorlaatbare schijf. Bij het vullen komt met het
<Desc/Clms Page number 3>
korrelvormig materiaal onvermijdelijk een hoeveelheid lucht naar beneden in het recipiënt. Bij het neerlaten van de stempelschijf tussen de binnenwanden van het recipiënt kan zodoende bij het vullen de overtollige lucht tussen stempel en bovenvlak van de vulling opwaarts ontsnappen doorheen de schijf. De luchtdoorlatende schijf vormt hier evenwel niet de onderkant van een holle kamer. Er zijn dus geen middelen aanwezig om kontakt te vermijden tussen de onderkant van de stempelschijf en het korrelmateriaal.
De inrichting volgens
EMI3.1
dit U. dus ongeschikt om bij een vuloperatie met viskeuze pasta's het contaminat1e- voor de stempelonderkant te vermijden.
Korte beschrijving van de fiauren Figuur 1 stelt schematisch een persstation voor met de open neerwaarts beweegbare stempel boven het gevulde recipiënt.
Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm van de stempel met bijhorende sturingen.
Beschrijving van een uitvoerinasvorm In het persstation. getoond in figuur 1, wordt per perscyclus een met vulling 2 beladen recipiënt 1 onder de open neer beweegbare stempel 5 geplaatst. Daar in het voorafgaande vul station het doseerkanaal zich meestal centraal boven het recipiënt bevindt heeft de vulling meestal een min of meer convex bovenoppervlak waarvan de topzone 3 kan uitsteken boven de bovenrand van het recipient. Vooraleer het deksel 4 op het recipient kan aangebracht worden moet deze topzone dus vlakgedrukt worden met de stempel 5. Deze stempel daalt daartoe dus in de stand aangeduid in puntstreep lijn.
Hierbij wordt de topzone vlakgedrukt en
<Desc/Clms Page number 4>
verplaatst naar de bovenhoeken van het recipiënt zoals gesuggereerd door de streeplijn 9.
In de onderkant van de holle kamer 6 van de stempel 5 is een poreuze plaat 8 gemonteerd. Vlak voor het ogenblik dat de stempel de convexe bovenkant 3 van de vulling 2 gaat raken wordt nu. via een gastoevoerleiding 7, een overdruk gecreeerd in de kamer 6. Deze stuurt een gasflux doorheen de poreuze plaat 8 waardoor een met pijltjes 9 getoonde gasfilm ontstaat aan de onderkant van de plaat 8. Deze film belet dat de vulling in kontakt komt met de stempel. De stempel wordt terug opgelicht en de gasoverdruk wordt terug verminderd.
Het aantal toepasbare vormen en afmetingen van de volgens de vinding te vullen recipiënten is vrijwel onbeperkt. zolang de wanden een voldoende stijfheid bezitten. Gemakkelijkheidshalve zal de uitvinding verder geillustreerd worden aan de hand van de vulling van glas- en kunststofbakjes of dozen met bv. lijmen, gels. zalven. poeders in gels of voedingswaren onder pastavorm. Hierbij wordt voor de voedingsnijverheid o. a. gedacht aan margarinevullingen, vullingen uit leverpastei, confituur, magere kaas, choco-
EMI4.1
ladeschuim. sausen en dressings. De viscositeit, cohesie en adhesie van de pasta's aan de reci, alsook het homogeen of heterogeen karakter van de vulling zal een rol spelen voor de te kiezen procesparameters van de afvuloperatie.
Leverpasteien. confituur en vleesslaatjes zijn voorbeelden van heterogene pasta. s waarin brokjes verdeeld kunnen zitten in een viskeuze matrix.
De pasta's kunnen ingebracht worden door spuiten of gieten. Desgewenst kunnen vul- en persoperatie in éénzelfde station gebeuren, analoog aan het proces beschreven in het U. S.-
<Desc/Clms Page number 5>
octrooi 4.770.214 waarbij bv. centraal in de drukstempel een spuitkanaal is aangebracht.
De hiervoor vermelde gasfilm aan de onderkant van de drukstempel kan naast de scheidingsfunctie nog andere functies vervullen. Wanneer bv. een heet gas wordt toegepast kan tegelijk een (oppervlakkig) bak- of sterilisatie-effect verkregen worden. De toevoer van een zeer koude gasstroom kan eveneens een oppervlakkige stolling of verstijving teweegbrengen. Naargelang de samenstelling van het toegevoerde gas kunnen andere oppervlaktebehandelingen toegepast worden. Zuurstofmengsels (zoals bv. lucht) kunnen een oppervlakkige oxidatie teweegbrengen, afhankelijk van de toegepaste temperatuur en samenstelling van de pasta. Met de toevoer van andere reactieve gassen kunnen bepaalde gewenste chemische reacties beoogd worden (bv. kleurverandering). Door de toevoer van inerte gassen kan zich een soort pasteurisatie of hygiënische spoeling voltrekken aan het oppervlak.
Er bestaan ook vulstraten waar eerst in situ de recipiënten gevormd worden, daarna gevuld en tenslotte afgesloten worden. Het continu in situ vormen van een reeks kunststof- recipiënten kan bv. gebeuren door het in een (relatief dikke of stijve) kunststoffolie één na een met behulp van gepaste matrijzen dieptrekken van een recipiëntvorm (bakje). De aldus voorgevormde folie (bakjesrij) wordt vervolgens in de straat onder het vulstation gebracht en gevuld. De gevulde recipiënten met een convex vullingoppervlak schuiven daarna door onder een persstation volgens de vinding voor het gecontroleerd vlakdrukken.
Tenslotte wordt een kunststofafdekfolie over de aldus afgevulde recipiënten afgerold en in haar kontaktzones met de bovenranden van de recipiënten bv. door smeltlassen hermetisch afgesloten. Het gecontroleerd vlakdrukken van de pastavulling is zeer belangrijk voor deze vulstraten. De
<Desc/Clms Page number 6>
recipiëntranden waartegen de afdekfolie moet verzegeld worden mogen immers nergens door pasta besmeurd zijn. Trilen afstrijkbewerkingen voor de vullingen zijn niet altijd betrouwbaar in dit opzicht.
Zoals geschetst in figuur 2 kan men ook overwegen vlak voor het persen een afdekblad 24 voor het pastaoppervlak aan te brengen in het recipient. Dit kan gebeuren door genoemd blad 24 aan te zuigen tegen de onderkant van de plaat 8 en bij het persen dan de gasfilm teweeg te brengen tussen deze onderkant en het blad 24 dat hierdoor in de positie 25 komt tegen de pasta. Aan de onderkant van het blad 24 kan een of andere deklaag aangebracht zijn die de vloei of gliding bevordert van de pasta naar de randen toe en uithoeken van het recipient. Natuurlijk zijn ook andere deklagen denkbaar. bv. om een conserveringseffect te verzekeren.
Wanneer het oppervlak van de plaat 8 relatief groot is kan de poreuze plaat 8 versterkt zijn met bv. een of meer draadnetten 11 (uit roestvast staal) hetzij aan de ingangszijde voor het drukgas en/of ingebed in de kern van de plaat. De porositeit van de plaat kan hoger gekozen worden in de middenzone van de stempel dan nabij de omtreksranden. De plaat wordt gevat in een ringvormige behuizing 20. Deze behuizing wordt vervolgens met bv. een geschikte klemring 21 afneembaar bevestigd nabij de onderrand 23 van de kamer 6. De stempel 5 is met behulp van een stempelhouder 12 losmaakbaar gekoppeld aan een dubbelwerkende pneumatische cilinder 15. De mechanische koppeling gebeurt bv. door middel van een demonteerbare pen 13 die op haar plaats gehouden wordt door een rubberen 0-ring 14.
Deze cilinder/zuiger-combinatie 15 drukt tijdens de neergaande beweging de stempel op de vulling over de gepaste slaglengte en tilt hem weer op na de aandruk-operatie.
<Desc/Clms Page number 7>
De slaglengte van de stempel 5 is in hoogte instelbaar teneinde zijn indrukkingsdiepte te kunnen instellen afhankelijk van de gewenste afvulgraad van het materiaal 2.
Figuur 2 illustreert overigens het druksturingssysteem voor de vorming van de gasfilm 9. De drukkamer 6 van de stempel wordt gevoed met perslucht of een ander gas onder druk via een kanaal 7 ter vorming van een regelbare gasflux doorheen de poreuze plaat 8. Het aangezogen gas wordt over een fi 1 ter 19 geleid naar de drukregelaar 18 voor instelling van de gasdruk. De tijdsintervalregelaar 16. bv. uitgevoerd als tweewegklep, regelt dan het tijdstip en tijdsinterval voor het aansturen van de gasflux 9 doorheen de plaat 8 net voor het ogenblik dat de stempel het oppervlak 3 zou gaan raken. Een gasdebietregelaar 17. bv. een naaldventiel, stelt daarbij het gewenste gasdebiet in.
Voorbeeld Voor het vlakdrukken van een leverpastei in recipiënten 1 met een cirkelvormige bodem met diameter van bv. 6 cm wordt een stempel 5 uit roestvast staal gebruikt zoals geschetst in de figuren. De poreuze plaat 8 is een gesinterd vlies uit roestvaste staalvezels met de merknaam BEKIPOR (bv. type GA7) van aanvraagster. De porositeit bedraagt 85 %. Het gewicht van de plaat bedraagt 600 g/m2 en de gemiddelde gaspermeabiliteit 23 l/dm2/min bij een drukval van 200 Pa.
(De gaspermeabiliteit wordt bepaald volgens NF A 95 - 352 - ISO 4022. ) Het gesinterd vlies heeft een vrij glad oppervlak en is vastgezet (bv. door lassen) in de binnenrand van de behuizingsring 20 uit roestvast staal. Door de hoge porositeit is slechts een overdruk nodig van 0. 500 bar (-500. 10'Pa). Daar in een vulstraat per minuut ongeveer 40 achtereenvolgende vullingen moeten doorgevoerd worden. moet het tijdsinterval voor de gasdrukpuls tijdens de perscyclus dus ook zeer kort zijn : 0. 5 sec. Door deze lage
<Desc/Clms Page number 8>
overdrukken gekoppeld aan de hoge drukpulsfrequentie blijft een zeer laag energieverbruik mogelijk.
Men kan ook een gesinterde metaalpoederlaag aanwenden als poreuze plaat. De porositeit is dan evenwel lager, bv. 40 t en de vereiste gasdruk en energie hoger. Dit brengt bovendien een groter kans mee voor plaatselijke contaminatie aan de onderkant van de stempel, met als gevolg een behoefte aan frequenter reiniging. Omwille van hygiënische eisen moet een stempel van tijd tot tijd geregenereerd of gereinigd worden. De volgens de vinding toegepaste roestvaste staalvezelplaten 8 lenen zieh hiertoe uitstekend. Het spreekt vanzelf dat meerdere parallelle vulstraten bediend kunnen worden door een systeem omvattende een stempelrij waarin de stempels aangesloten zijn op eenzelfde gasdrukbron.