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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verpackungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Eine derartige Verpackungsmaschine sowie ein derartiges Verfahren sind aus der
WO 2017/021557 A1 bekannt. Hierbei wird während eines innerhalb einer an der Verpackungsmaschine vorgesehenen Siegelstation durchgeführten Evakuierungsvorgangs eine Änderungsrate der Feuchtigkeit berechnet sowie nachverfolgt, um den durchgeführten Evakuierungsvorgang vor Erreichen eines innerhalb der Siegelstation sollwertigen Vakuumdrucks sofort oder nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit abzubrechen, wenn die Änderungsrate der Feuchtigkeit gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder wenn eine Differenz der Änderungsrate minus dem Schwellenwert von einem negativen Wert auf einen positiven Wert und wieder zurück von einem positiven Wert auf einen negativen Wert gewechselt ist.
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EP 2 690 023 A1 offenbart, wie ein Evakuierungsvorgang an einer Tiefziehverpackungsmaschine vorteilhaft durchgeführt werden kann. Dabei wird mittels eines in Produktionsrichtung stromaufwärts der Siegelstation positionierten Temperatursensors die Temperatur des zu verpackenden Produkts erfasst, bevor dieses in die Siegelstation transportiert wird. Anhand der gemessenen Produkttemperatur wird ein optimales Endvakuum für das Produkt anhand einer Dampfdruckkurve bestimmt, worauf basierend für den Evakuierungsvorgang die Drehzahl einer dafür verwendeten Vakuumpumpe und/oder der Drosselgrad einer für den Evakuierungsvorgang eingesetzten Drossel einstellbar sind.
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Bekannt ist auch, dass vor allem zum Verpacken von warmen und flüssigen Produkten während des Evakuierungsprozesses eine Spülung mit Heißdampf eingesetzt werden kann, um Luft aus der Produktatmosphäre zu verdrängen. Für die Heißdampfspülung ist die Vakuumkammer aufwändig hergestellt.
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Die vorangehend beschriebenen Maschinen und Verfahren funktionieren einwandfrei. In der Praxis hat es sich jedoch allgemein als problematisch erwiesen, dass beim Verpacken mancher Produkttypen, beispielsweise beim Verpacken flüssiger und/oder erwärmter Produkte, insbesondere, wenn zusätzlich mit Heißdampf bespült wird, die für einen Evakuierungsvorgang an der Verpackungsmaschine eingesetzte Vakuumpumpe wartungsintensiv ist. Dies liegt vor allen Dingen daran, dass die Menge des während des Evakuierungsvorgangs von der Vakuumpumpe eingesaugten Wasserdampfs bei manchen Anwendungen unnötig groß ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine technische, kostengünstige Lösung bereitzustellen, mittels welcher sich die an der Verpackungsmaschine zur Durchführung des Evakuierungsvorgangs eingesetzten Komponenten, insbesondere die Vakuumpumpe, für längere Einsatzzeiten, d.h. mit reduziertem Wartungsbedarf, besser schützen lassen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Verpackungsmaschine nach Anspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens zum Verpacken von Produkten mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsmaschine, beispielsweise eine Tiefziehverpackungsmaschine, einen Traysealer oder eine Kammermaschine, wobei die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine für einen Evakuierungsvorgang konfiguriert ist. Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine umfasst eine Siegelstation zum Versiegeln von Produktträgern (z.B. von Tiefziehmulden) und zum Durchführen des Evakuierungsvorgangs innerhalb einer an der Siegelstation hermetisch verschließbaren Kammer, um eine Atmosphäre in den Produktträgern, sprich eine Produktatmosphäre, vor dem Versiegeln zu evakuieren. Als Produktträger kommen beispielsweise an der Verpackungsmaschine, sofern diese in Form einer Tiefziehverpackungsmaschine vorliegt, hergestellte Tiefziehmulden zum Einsatz, worin die zu evakuierenden und zu versiegelten Produkte eingeschlossen werden.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine umfasst des Weiteren eine Vakuumpumpe für den Evakuierungsvorgang, eine Steuerung zum Steuern eines Betriebs der Verpackungsmaschine sowie einen Feuchtigkeitssensor zum Bestimmen einer relativen Luftfeuchtigkeit eines während des Evakuierungsvorgangs mittels der Vakuumpumpe aus der Kammer abgesaugten, Wasserdampf enthaltenden Luftgemisches.
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Erfindungsgemäß ist die Steuerung dazu konfiguriert, den an der Siegelstation durchgeführten Evakuierungsvorgang zu beenden, wenn ein Luftpartialdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches, ein Wasserdampfpartialdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches, und/oder ein Anteil des Wasserdampfes im aus der Kammer abgesaugten Luftgemisch einen jeweiligen, diesbezüglich für den Evakuierungsvorgang an der Verpackungsmaschine einstellbaren Schwellenwert erreicht.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine eignet sich besonders gut zum Durchführen eines Evakuierungsvorgangs mit flüssigen und/oder warmen Produkten. Bei solchen Produkten kann vor allem als Evakuierungseffekt ausgenutzt werden, dass die während des Evakuierens, aufgrund der dann niedrigeren Siedetemperatur, einsetzende Wasserdampfentwicklung als solche vorteilhaft zur Verdrängung des Luftanteils aus der Produktatmosphäre geeignet ist. Auf eine zusätzliche Heißdampfbespülung der Produktatmosphäre kann damit verzichtet werden. Hier kann die Verpackungsmaschine ohne Einsatz einer externen Heißdampfquelle, d.h. mit sehr hoher Energieeffizienz arbeiten.
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Die erfindungsgemäß von der Steuerung für den Abbruch des Evakuierungsvorgangs einsetzbaren, mit der Wasserdampfentwicklung zusammenhängenden Abbruchkriterien ermöglichen es, auf wirtschaftlichem Wege und dennoch präzise den Zeitpunkt, im Hinblick auf einen abnehmenden Restluftanteil innerhalb des Produktvakuums, für den Abbruch des Evakuierungsvorgangs so zu regeln, dass von der Vakuumpumpe nicht unnötig ggf. während des Evakuierens entstehender Wasserdampf eingezogen wird. Dies hat den positiven Effekt, dass die Vakuumpumpe weniger verschmutzt und demzufolge eine längere Lebensdauer hat, insbesondere für längere Zeit wartungsfrei betrieben werden kann.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine ermöglicht es, den Evakuierungsvorgang derart zu steuern, dass der innerhalb des Produktvakuums vorliegende Luftanteil genau bis auf ein vorbestimmtes Maß reduzierbar ist, d.h. der optimale Zeitpunkt für den Evakuierungsabbruch präzise steuerbar ist. Außerdem kann damit vermieden werden, dass beim Evakuierungsvorgang zu lange ein Vakuum mittels der Vakuumpumpe gebildet wird, wodurch die Vakuumpumpe auf lange Sicht eher beschädigt wird und das Produkt gegebenenfalls selbst damit beginnt, auszudampfen, d.h. darin enthaltene feste und/oder flüssige Produktbestandteile zu sieden beginnen.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungsmaschine mindestens einen Temperatursensor, der dazu ausgebildet ist, im Bereich des Feuchtigkeitssensors eine Temperatur des mittels der Vakuumpumpe aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches zu erfassen. Vorstellbar ist es, dass der Temperatursensor dazu ausgebildet ist, die Temperatur einer Oberfläche des Feuchtigkeitssensors zu erfassen, um dadurch die Temperatur des Luftgemisches zu erhalten. Dafür können der Feuchtigkeitssensor und der Temperatursensor am selben Anbringungsort, beispielsweise innerhalb einer Evakuierungsleitung, nebeneinander verbaut sein. Anhand der Luftgemischtemperatur sowie einer Dampfdruckkurve lässt sich insbesondere ein Sättigungsdampfdruck des abgesaugten Luftgemisches bestimmen, über den wie im anschließenden Absatz beschrieben der Wasserdampfpartialdruck leicht errechenbar ist.
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Eine Variante sieht vor, dass die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Wasserdampfpartialdruck basierend auf einem Produkt aus der mittels des Feuchtigkeitssensors erfassten relativen Luftfeuchtigkeit des abgesaugten Luftgemisches und des hinsichtlich der erfassten Temperatur bestimmbaren Sättigungsdampfdrucks zu errechnen. Der Sättigungsdampfdruck kann insbesondere mittels der erfassten Temperatur und des temperaturabhängigen Verlaufs einer Dampfdruckkurve für Wasser abgeleitet werden.
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Vorzugsweise umfasst die Verpackungsmaschine mindestens einen Drucksensor, der dazu konfiguriert ist, einen Gesamtdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches zu messen. Die an der Verpackungsmaschine vorteilhaft für den Evakuierungsvorgang eingesetzten Sensoren, sprich der Drucksensor sowie der vorangehend genannte Feuchtigkeits- und Temperatursensor, insbesondere die Auswertung deren jeweiliger Messwerte, ermöglichen einen prozessgesteuerten Evakuierungsvorgang, der sich hervorragend hinsichtlich unterschiedlicher Produkte, insbesondere hinsichtlich deren spezifischer Produkteigenschaften, selbststeuernd, d.h. ohne eine Produktbearbeitung innerhalb fixer Prozesszeiten durchzuführen, pro Maschinentakt automatisch den vorliegenden Messzuständen anpassen kann.
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Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass die Steuerung dazu konfiguriert ist, den Luftpartialdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches aus einer Differenz des gemessenen Gesamtdrucks und des Wasserdampfpartialdrucks des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches zu errechnen. Anhand des während des Evakuierungsvorgangs erfassbaren Luftpartialdrucks kann einwandfrei der innerhalb des Produktvakuums noch verbliebene Restluftanteil bestimmt werden. Da während des Evakuierungsvorgangs im Verhältnis der Anteil des Luftdrucks am gemessenen Gesamtdruck abnimmt während der Wasserdampfdruckanteil zunimmt, kann durch deren gegenläufigen Verlauf exakt bestimmt werden, bei welchem Anteileverhältnis der Evakuierungsvorgang beendet werden soll, um eine gewünschte Produktvakuumatmosphäre zu erreichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Variante ist die Steuerung dazu konfiguriert, insbesondere in Echtzeit, den mengenmäßigen Anteil des Wasserdampfes des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches als Quotient aus dem erfassten Wasserdampfpartialdruck und dem erfassten Gesamtdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches zu errechnen. Damit lässt sich einfach feststellen, zu welchem Zeitpunkt der Restluftanteil innerhalb des Produktvakuums auf ein gewünschtes Maß reduziert ist, gegebenenfalls nahe Null ist, um den Evakuierungsvorgang abzubrechen, bevor unnötig Wasserdampf in die Vakuumpumpe eingezogen wird und bevor das Produkt selbst zu sieden beginnt.
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Eine in technischer Hinsicht besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Feuchtigkeitssensor, der Temperatursensor und/oder der Drucksensor innerhalb einer von der Kammer der Siegelstation durch ein Ventil isolierbaren Evakuierungsleitung angeordnet ist. In anderen Worten können die jeweiligen Messsensoren allesamt innerhalb eines Dauervakuums, sprich zwischen dem Ventil und der Vakuumpumpe, angeordnet sein. Das zwischen der Kammer und der Sensorik in der Evakuierungsleitung eingebaute Ventil schirmt die Sensorik zuverlässig ab, bietet sozusagen auch eine gewisse Schutzfunktion, vor allem bei Stillstand der Verpackungsmaschine. Die unmittelbar der Vakuumpumpe vorangelagerte Sensorik ermöglicht des Weiteren kurze Reaktionszeiten des Betriebs der Vakuumpumpe und ist an dieser Stelle problemlos zu installieren.
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Vorzugsweise ist ein Schwellenwert für den Luftpartialdruck, ein Schwellenwert für den Wasserdampfpartialdruck und/oder ein Schwellenwert für den Anteil des Wasserdampfes des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches an einem Bedienterminal der Verpackungsmaschine von einem Bediener einstellbar. Je nach zu verpackenden Produkttypen können am Bedienterminal auch Vorschlagswerte für die jeweiligen Schwellenwerte dem Bediener anzeigbar sein. Damit kann der erfindungsgemäße Evakuierungsvorgang einwandfrei hinsichtlich verschiedener Produkttypen angepasst werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verpacken von Produkten in Produktträgern, insbesondere von warmen und flüssigen Produkten. Hierfür wird an einer Siegelstation einer Verpackungsmaschine innerhalb einer daran hermetisch verschließbaren Kammer ein Evakuierungsvorgang durchgeführt, um eine Atmosphäre innerhalb der in der Kammer aufgenommenen Produktträgern vor einem Siegelvorgang zum Verschließen der Produktträger zu evakuieren. Gegebenenfalls kann nach dem Evakuieren, jedoch vor dem Siegelvorgang noch ein Austauschgas in die Produktatmosphäre zugeführt werden.
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Erfindungsgemäß wird der Evakuierungsvorgang beendet, wenn während des Evakuierungsvorgangs zumindest eine der folgenden Bedingungen eintritt:
- - ein Luftpartialdruck eines aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches,
- - ein Wasserdampfpartialdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches, und/oder
- - ein Anteil des Wasserdampfes im aus der Kammer abgesaugten Luftgemisch
einen diesbezüglich für den Evakuierungsvorgang an der Verpackungsmaschine einstellbaren Schwellenwert erreicht hat.
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Vorzugsweise erfasst ein an der Verpackungsmaschine vorgesehener Feuchtigkeitssensor eine relative Luftfeuchtigkeit des aus der Kammer abgesaugten, Wasserdampf enthaltenden Luftgemisches und eine mit dem Feuchtigkeitssensor verbundene Steuerung der Verpackungsmaschine errechnet einen Wasserdampfpartialdruck basierend auf einem Produkt aus der mittels des Feuchtigkeitssensors erfassten relativen Luftfeuchtigkeit des abgesaugten Luftgemisches und eines anhand einer Dampfdruckkurve bestimmbaren Sättigungsdampfdrucks. Anhand des Wasserdampfpartialdrucks ist es möglich, die Dampfentwicklung während des Evakuierungsvorgangs innerhalb des Produktvakuums zu beobachten und darauf basierend den Abbruch des Evakuierungsvorgangs derart zu koordinieren, dass der Restluftanteil innerhalb der Produktatmosphäre präzise bestimmbar ist und außerdem nicht unnötig Wasserdampf in die Vakuumpumpe gezogen wird.
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Bevorzugterweise errechnet die Steuerung den Luftpartialdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches aus einer Differenz eines gemessenen Gesamtdrucks und des Wasserdampfpartialdrucks des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches. Der innerhalb des Produktvakuums verbliebene Luftpartialdruck sowie der diesbezügliche Restluftanteil sind dadurch eindeutig sowie prozesssicher in Abgrenzung zum Wasserdampfanteil bestimmbar.
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Gemäß einer Ausführungsvariante errechnet die Steuerung den Anteil des Wasserdampfes des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches als Quotient aus dem Wasserdampfpartialdruck und dem Gesamtdruck des aus der Kammer abgesaugten Luftgemisches. Der Anteil des Wasserdampfes kann als technische Größe dafür herangezogen werden, um zu bestimmen, ab welchem Zeitpunkt das Produkt selbst damit beginnt, auszudampfen, das heißt dem Produkt durch das anliegende Vakuum Wasseranteile durch Sieden entzogen wird.
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Die erfindungsgemäße Verpackungsmaschine sowie das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere zum Verpacken von warmen und flüssigen Produkten vorteilhaft einsetzbar. Eine Heißdampfbespülung ist an der erfindungsgemäßen Verpackungsmaschine zum Evakuieren der Produkte nicht notwendig. Erfindungsgemäß kann nämlich der Evakuierungsvorgang anhand der produktspezifischen Dampfentwicklung des vorzugsweise warmen und flüssigen Produkts, aufgrund der dann niedrigeren Siedetemperatur, zuverlässig dann abgebrochen werden, bevor das Produkt beginnt, selbst auszudampfen. Anhand der Dampfentwicklung solcher Produkte kann der Luftanteil zügig aus der Produktatmosphäre verdrängt werden. Außerdem lässt sich die Leistung der Vakuumpumpe reduzieren, wodurch ein insgesamt für die Produkte schonender Verpackungsprozess möglich ist.
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Durch die Dampfentwicklung während des Evakuierungsvorgangs kann der Wasserdampf selbst als Mittel dafür eingesetzt werden, die innerhalb des Produktvakuums vorliegende Luft, sprich den darin vorkommenden Luftanteil zu verdrängen. Das Bestimmen des Wasserdampfpartialdrucks, insbesondere des Anteils des Wasserdampfs im evakuierten Luftgemisch, ist damit eine zuverlässige Messgröße, um präzise den Grad der Verdrängung des Luftanteils zu bestimmen, sodass darauf basierend der Evakuierungsvorgang prozessgesteuert geführt beendet werden kann, d.h. nicht unnötig Wasserdampf in die Vakuumpumpe eingezogen wird.
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Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Tiefziehverpackungsmaschine von der Bedienseite aus,
- 2 eine schematische Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens in der Steuerung,
- 3 eine schematische Darstellung des Anbringungsorts der Messsensoren,
- 4 eine diagrammartige Darstellung des Verlaufs des Wasserdampfpartialdrucks, des Restluftpartialdrucks sowie des Anteils des Wasserdampfs am abgesaugten Luftgemisch zum Bestimmen eines Abbruchs des Evakuierungsvorgangs.
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Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine intermittierend arbeitende Tiefziehverpackungsmaschine 1. Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 weist eine Formstation 2, eine Siegelstation 3, eine Querschneideeinrichtung 4 und eine Längsschneideeinrichtung 5 auf, die in dieser Reihenfolge in einer Transportrichtung R an einem Maschinengestell 6 angeordnet sind. Eingangsseitig befindet sich an dem Maschinengestell 6 eine Zufuhrrolle 7, von der eine Unterfolie 8 abgezogen wird. Ferner weist die Tiefziehverpackungsmaschine 1 eine Transportkette 11 auf, die die Unterfolie 8 ergreift und diese pro Hauptarbeitstakt in der Transportrichtung R weitertransportiert, insbesondere beidseitig angeordnete Transportketten bzw. Klammerketten 11.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Formstation 2 als eine Tiefziehstation ausgebildet, bei der in die Unterfolie 8 durch Tiefziehen, beispielsweise mittels Druckluft und/oder Vakuum, Produktträger P in Form von Mulden geformt werden. Dabei kann die Formstation 2 derart ausgebildet sein, dass in der Richtung senkrecht zur Transportrichtung R mehrere Mulden nebeneinander gebildet werden. In Transportrichtung R hinter der Formstation 2 ist eine Einfüllstrecke 12 vorgesehen, in der die in der Unterfolie 8 geformten Mulden mit Produkten X befüllt werden.
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Die Siegelstation 3 verfügt über eine hermetisch verschließbare Kammer 3a, in der die Atmosphäre in den Mulden vor dem Versiegeln mit der von einer Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10 zum Beispiel evakuiert und/oder durch Gasspülen mit einem Austauschgas oder mit einem Gasgemisch ersetzt werden kann.
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Die Querschneideeinrichtung 4 kann als Stanze ausgebildet sein, die die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 in einer Richtung quer zur Transportrichtung R zwischen benachbarten Mulden durchtrennt. Dabei arbeitet die Querschneideeinrichtung 4 derart, dass die Unterfolie 8 nicht über die gesamte Breite aufgetrennt wird, sondern zumindest in einem Randbereich nicht durchtrennt wird. Dies ermöglicht einen kontrollierten Weitertransport durch die Transportkette 11.
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Die Längsschneideeinrichtung 5 kann als eine Messeranordnung ausgebildet sein, mit der die Unterfolie 8 und die Oberfolie 10 zwischen benachbarten Mulden und am seitlichen Rand der Unterfolie 8 in der Transportrichtung R durchtrennt werden, so dass hinter der Längsschneideeinrichtung 5 vereinzelte Verpackungen vorliegen.
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Die rechten und linken Transportketten 11 der Tiefziehverpackungsmaschine 1, die die Folie 8 beidseitig ergreifen, werden jeweils in einer Kettenführung 13 geführt. Diese Kettenführungen 13 sind nach außen hin jeweils von einer Seitenverkleidung 14 der Tiefziehverpackungsmaschine 1 geschützt und gegebenenfalls an der Seitenverkleidung 14 befestigt. Die Seitenverkleidung 14 kann ein Blechteil sein.
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Die Tiefziehverpackungsmaschine 1 verfügt ferner über eine Steuerung 19. Sie hat die Aufgabe, die in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ablaufenden Prozesse zu steuern und zu überwachen. Eine Anzeigevorrichtung 20 mit Bedienelementen 21 dient zum Visualisieren bzw. Beeinflussen der Prozessabläufe in der Tiefziehverpackungsmaschine 1 für bzw. durch einen Bediener.
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In einem Schaltschrank 22 sind zentrale elektrische und/oder elektronische Komponenten der Tiefziehverpackungsmaschine 1 angeordnet, beispielsweise die Verbindung zu einer externen Stromquelle. Die in 1 dem Betrachter zugewandte Seite der Tiefziehverpackungsmaschine 1 ist die Bedienseite B, auf der Bediener zum Betätigen der Bedienelemente 21 oder gegebenenfalls zum Befüllen der Verpackungsmulden entlang der Einfüllstrecke 12 stehen. Auf der der Bedienseite B gegenüberliegenden Seite der Verpackungsmaschine 1 ist der Schaltschrank 22 angeordnet.
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2 zeigt einen Ablauf innerhalb der Steuerung 19. Mit der Steuerung 19 sind ein Temperatursensor 15, ein Feuchtigkeitssensor 16 sowie ein Drucksensor 17 verbunden. Der Temperatursensor 15 erfasst eine Temperatur T eines während eines Evakuierungsvorgangs E (siehe 4) aus der Kammer 3a abgesaugten Luftgemisches G. Der Feuchtigkeitssensor 16 ist dazu konfiguriert, eine relative Luftfeuchtigkeit φ des aus der Kammer 3a gepumpten Luftgemisches G zu bestimmen. Der Drucksensor 17 bestimmt den Gesamtdruck pges des evakuierten Luftgemisches G.
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2 zeigt weiter schematisch, dass die Temperatur T des Luftgemisches G anhand einer Dampfdruckkurve DK zur Herleitung eines Sättigungsdampfdrucks E(T) eingesetzt wird. Der Anhand der Dampfdruckkurve DK ermittelte Sättigungsdampfdruck E(T) wird mittels der Steuerung 19 mit der gemessenen Luftfeuchtigkeit φ multipliziert, wobei aus diesem Produkt ein Wasserdampfpartialdruck pw des aus der Kammer 3a abgesaugten Luftgemisches G berechnet wird (Schritt a). 2 zeigt auch, dass die Steuerung 19 dazu konfiguriert ist, einen Luftpartialdruck pLuft des aus der Kammer 3a abgesaugten Luftgemisches G aus einer Differenz des gemessenen Gesamtdrucks pges und des Wasserdampfpartialdrucks pw des aus der Kammer 3a abgesaugten Luftgemisches G zu berechnen (Schritt b). Weiter ermöglicht es die Steuerung 19, einen Anteil Q des Wasserdampfs aus dem Quotient aus dem Wasserdampfpartialdruck pw und dem Gesamtdruck pges des aus der Kammer 3a abgesaugten Luftgemisches G zu berechnen (Schritt c).
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Weiter zeigt 2 in schematischer Darstellung, dass die Steuerung 19 den von ihr berechenbaren Wasserdampfpartialdruck pw , den Luftpartialdruck pLuft sowie den daraus bestimmbaren Anteil Q des Wasserdampfs als Grundlage zur Einstellung eines Drosselgrads D einer Drossel 23 und/oder zur Einstellung einer Drehzahl n einer für den Evakuierungsvorgang E eingesetzten Vakuumpumpe 24 berücksichtigen kann.
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3 zeigt in schematischer Darstellung ein Werkzeugunterteil 18 der Siegelstation 3. Das Werkzeugunterteil 18 weist eine Evakuierungsleitung 25 auf, die zur Vakuumpumpe 24 führt. Die Vakuumpumpe 24 zieht über die Evakuierungsleitung 25 das Luftgemisch G aus dem in der Kammer 3a eingeschlossenen Produktvakuum, um die Atmosphäre der Produktträger P, zum Beispiel der Mulden, vor dem Versiegeln mit der von der Oberfolienaufnahme 9 abgegebenen Oberfolie 10 zu evakuieren. Der Evakuierungsvorgang E kann mittels der Drossel 23, die insbesondere in Form eines stufenlos einstellbaren Ventils 26 vorliegt, geregelt werden. 3 zeigt auch, dass der Temperatursensor 15, der Feuchtigkeitssensor 16 und der Drucksensor 17 in einem durch das Ventil 26 isolierbaren Leitungsabschnitt 27 der Evakuierungsleitung 25, das heißt zwischen dem Ventil 26 und der Vakuumpumpe 24, angeordnet sind, um während des Evakuierungsvorgangs E deren Messwerte zu erfassen.
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4 zeigt die Entwicklung des Wasserdampfes eines zu verpackenden heißen Produkts während des Evakuierungsvorgangs E vom Startzeitpunkt A bis zum Schaltpunkt S, an welchem der Wasserdampfpartialdruck pw sowie der Luftpartialdruck pLuft entsprechende Schwellenwerte Sw , SLuft erreicht haben. Am Schaltpunkt S entspricht der Wasserdampfpartialdruck pw dem Schwellenwert Sw und der Luftpartialdruck pLuft dem Schwellenwert SLuft .
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Ferner zeigt 4, dass der während des Evakuierungsvorgangs E abgreifbare Gesamtdruck pges des Luftgemisches G der Summe aus dem Wasserdampfpartialdruck pw und dem Luftpartialdruck pLuft entspricht. 4 zeigt auch, dass vom Startzeitpunkt A des Evakuierungsvorgangs E der Wasserdampfpartialdruck pw kontinuierlich ansteigt, d.h. die Dampfentwicklung während des Evakuierungsvorgangs E kontinuierlich zunimmt. Mit Erreichen des Schwellenwerts Sw des Wasserdampfpartialdrucks pw beendet die Verpackungsmaschine V den Evakuierungsvorgang E, weil dann der Anteil Q des Wasserdampfes im abgesaugten Luftgemisch G bis zu einem Schwellenwert SQ angestiegen ist, wodurch der in dem abgesaugten Luftgemisch G verbliebene Luftanteil auf ein vorbestimmtes Maß reduziert ist. Folglich kann vermieden werden, dass unnötig Wasserdampf in das Vakuumsystem gezogen wird, wodurch gegebenenfalls die Vakuumpumpe 24 verschmutzt und dessen Lebensdauer negativ beeinflusst werden könnte.
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Das erfindungsgemäße Evakuierungsverfahren kann an verschiedenen Typen von Verpackungsmaschinen eingesetzt werden, beispielsweise an Tiefziehverpackungsmaschinen, an Traysealern sowie an Kammervakuummaschinen. Bei der Erfindung kann der Evakuierungsvorgang pro Maschinentakt an die jeweiligen bereitgestellten Produkte, das heißt an die jeweiligen Inhalte der Verpackungen, prozessgesteuert angepasst werden, sodass zuverlässig Verpackungen gleichbleibender Qualität herstellbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/021557 A1 [0002]
- EP 2690023 A1 [0003]
