DE2410554A1

DE2410554A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontrollieren des inhaltes von fluessige produkte enthaltenden packungen

Info

Publication number: DE2410554A1
Application number: DE2410554A
Authority: DE
Inventors: Matti Siimoni Prof Kreula; Tauno Vihtori Moisio
Original assignee: Valio Meijerien Keskusosuusliiki
Current assignee: Valio Oy
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DE2410554C2; SE405643B; US3913383A; JPS5041591A; GB1460804A; FI48227B; FI48227C; JPS6118132B2

Description

PATENTANWÄLTE MEISSNER & EOLfE 2410554

DJPL.-ING. HANS MEISSNER DIPL.-ING. ERrCH BOLTE

D 28 BREMEN, ¹^ ³· ⁷⁴ —I Slevogtitraße 21

Bundesrepublik Deutschland

Telefon 0421-34201? Anmelder: Telegramme: PATMEIS BREMEN

VALIO MEIJERIEN KESKUSOSUUSLIIKE
a Finnish cooperative concern,
of Kalevankatu 61

00180 HELSINKI 18, Finnland

^J Unser Zeichen 8511

Verfahren und Vorrichtung zum Kontrollieren des Inhaltes von flüssige Produkte enthaltenden Packungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren des Inhaltes von flüssige Produkte -

z. B. sterile Milchprodukte - enthaltenden Packungen.

Flüssige Milchprodukte werden auch in sterile Packungen verpackt, die selbst bei Zimmertemperatur eine lange Haltbarkeitsdauer haben. Allerdings läßt sich im Rahmen der normalen industriellen Produktion nicht erreichen, daß jede Packung hundertprozentig und mit Sicherheit steril ist, unter den Produkten ist vielmehr eine geringe Zahl - z. B. 0,01 bis 0,1 Prozent - unsteriler Packungen. Im allgemeinen führt dies zu keinen ernsten Schwierigkeiten. Bezüglich gewisser Spezialerzeugnisse z. B. bei Produkten für Babynahrung und Diätkost - werden nun aber, was die Beschaffenheit dieser Waren betrifft, ganz besonders strenge Forderungen gestellt. In solchen Fällen muß dann die Möglichkeit gegeben sein, derart verdorbene Packungen auszusortieren, bevor die Charge dem Verbrauch zugeführt wird.

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Unmittelbar nach dem Abpacken ist es nicht möglich, sterile Packungen von unsterilen Packungen zu unterscheiden. Die Packungen sind vielmehr erst eine gewisse Zeit - einige Stunden bis einige Tage - bei passender Temperatur zu lagern, damit die Mikroben Zeit haben, sich zu vermehren und gewisse Änderungen am Produkt zu verursachen. Nach der Lagerung werden die Packungen dann kontrolliert und die verdorbenen Packungen aussortiert. Bei dieser Kontrolle darf weder die Packung noch deren Inhalt beschädigt werden.

Die sterilen Produkte werden im allgemeinen in Packungen aus Verbundmaterial abgefüllt, das neben Zellstoff (Pappe) und Plaeb zusätzlich eine Aluminiumfolie enthält. Eine solche Packung macht das Kontrollieren des Inhaltes zu einer schwierigen Angelegenheit. Die auf sichtbarem Licht, Infrarot-Strahlung oder Mikrowellen basierenden Testverfahren sind nicht geeignet, da die genannten Strahlungsarten die Aluminiumfolie nicht in genügendem Maße zu durchdringen vermögen. Röntgen-, Gamma- und Beta—Strahlen sind an sich brauchbar, zeigen aber die Verderbnis nur in gewissen Extremfällen,ζ. B. wenn sich am Boden der Packung ein Niederschlag gebildet hat, an. Im Rahmen von Laborversuchen konnte nachgewiesen werden, daß eine Kontrolle mit Ultraschall in vielen Fällen möglich ist, ein schnelles Massenkontrollverfahren konnte jedoch nicht entwickelt werden.

Die erwähnten Packungen sind ferner so gasdicht, daß die beim Verderbnisprozess entstehenden flüchtigen Stoffe nicht in einem Maße aus der Packung auszubrechen vermögen, daß sie mit Detektoren - und seien diese noch so empfindlich festgestellt werden könnten.

Die auf Mikroben zurückzuführende Verderbnis, die bei Milchprodukten im allgemeinen gleichbedeutend mit Sauerwerden ist, bewirkt auch Änderungen des physikalischen und/oder physikochemxschen Zustandes des Produktes.

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Dabei kann es sich um Viskositätsänderung, Niederschlagsbildung, Phasentrennung u. dgl. handeln- Die Milchprodukte haben, da sie Fett und Eiweiß enthalten, ein außerordentlich kompliziertes Gefüge, welches als Folge der Bakterientätigkeit leicht Änderungen erfährt. Diese Änderungen des Zustandes des Produktes haben einen starken Einfluß auf das hydrodynamische Verhalten des Packungsinhaltes.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein für den industriellen Einsatz geeignetes Verfahren zum Kontrollieren des Inhaltes von flüssige Produkte - insbesondere steril verpackte Milcherzeugnisse - enthaltenden Packungen geschaffen werden. Dss Verfahren basiert auf der vorgenannten Tatsache, daß sich das hydrodynamische Verhalten solcher Produkte als Folge der Baktierientätigkeit ändert. Das Problem wurde gemäß der Erfindung folgendermaßen gelöst: Die auf einem Untersatz stehende verschlossene Packung wird in eine plötzlich beginnende und endende Bewegung versetzt; dabei wird die von den hydrodynamischen-'Eigenschaften des Packungsinhaltes abhängige Beschleunigung des Untersatzes beim Anlaufen oder das Schwingen beim Abstoppen vor Erreichen des Gleichgewichtszustandes gemessen, die so erhaltenen Werte werden elektronisch an vorgewählten Norm-Werten verglichen, und die Packung wird dann anhand dieses Vergleiches entweder akzeptiert oder aussortiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die durch die Abstopp-Schwingung elektromagnetisch induzierte Spannung und/oder die Dämpfung der Frequenz und/oder die Wellenform innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes gemessen und an entsprechenden Normen-Werten verglichen.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen drehbaren Untersatz zur Aufnahme der zu kontrollierenden Packungen, einen den Untersatz antreibenden Schrittmotor, einen auf der Motorwelle befestigten Magneten, eine mit dem Magneten kombinierte Spule zur Induktion von Spannung bei Bewegen des Magneten, eine elektronische Steuerungsvorrichtung zum Messen der in der Spule induzierten

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Spannung, zu deren Vergleichen an vorgewählten Norm-Werten und zur Erzeugung von Steuerungs-Zeichen aufgrund des durchgeführten Vergleiches, sowie Vorrichtungen zum Beschicken und zum Entleeren des Untersatzes auf getrennten Wegen gemäß den von der Steuerungsvorrichtung ausgesandten Zeichen umfaßt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeihming näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen Abbildung 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematxscher Darstellung und die Abbildungen 2a und 2b Beispiele über erzielte Testergebnisse.

Die zu kontrollierende Packung T wird auf den Tisch P gebracht; dieser muß so beschaffen sein, daß die Packung auch dann, wenn er rotiert, an der Stelle bleibt, d. h. nicht abgeworfen wird. Der Tisch ist an der Welle des Motors A befestigt. Am anderen Ende der Welle sitzt ein kleiner Magnet M, dessen Bewegung in der Spule K eine Spannung induziert. Weiter umfaßt die Vorrichtung das elektronische Teil O, das zur Steuerung des Motors A und zum Analysieren der von der Spule K gelieferten Spannung dient. Weiter ist für die automatische Massenkontrolle natürlich auch eine Einrichtung erforderlich, welche die zu kontrollierenden Packungen auf den Tisch P bringt und dann, je nach dem, ob die betreffende Packung akzeptiert oder aussortiert wird, in verschiedenen Richtungen vom Tisch abführt.

Der Arbeitsablauf bei der Kontrolle ist folgender: Die Packung wird auf den Tisch P gebracht, und der Schrittmotor erhält den Befehl, sich in Bewegung zu setzen. Der Schrittmotor rotiert nun um einen kleinen Winkelbetrag - z. B. um 7,5 ° - und bleibt dann stehen. Das Abstoppen erfolgt jedoch nicht plötzlich, sondern die beweglichen TM-Ie schwingen vor dem Stillstand beiderseits ihrer Endstellung, was darauf zurückzuführen ist, daß die durch die Masse der beweglichen Teile t-mbedingte Trägheit die Bewegung über die Gleichgewichtsstellung

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hinaus fortzusetzen bestreit ist, während die Magnetkräfte des Schrittmotores die beweglichen Teile in ihre endgültige Gleichgewichtsstellung zurückzuführen versuchen. Durch diese Schlingbewegung wird in der Spule K eine entsprechende Spannung induziert. Ein i>eträchtlicher Teil der Masse der b«? beweglichen Teile entfällt auf die zu kontrollierende Packung, und damit hängt auch die um die Glachgewichtsstellung herum erfolgende Schwingung bezüglich Frequenz, Dämpfung und Wellenform vom Inhalt der Packung ab. Abbildung 2a zeigt die bam Kontrollieren einer normalen sterilen Packung von der Spule K gelieferte Spannung. Abb. 2b zeigt die Spannung beim Kontrollieren einer entsprechenden Packung, deren Inhalt jedoch sauer geworden war. Auf der Zeit-Achse in den Abbildungen bedeutet der Punkt O den Zeitpunkt, zu dem der Schrittmotor den Arbeitsbefehl erhält. Durch Messen der von der Spule K im Zeitintervall 0,10 - 0,30 Sekunden gelieferten Spannung erhält man im dargestellten Falle ein genügend kleres Bild vom Zustand des Packungsinhaltes. Eine normale Packung verursacht eine hohe Spannung, während eine verdorbene Packung so gut wie keine Spannung liefert.

Ein Vorzug dieser Kontrollvorrichtung besteht darin, daß sich die Prüfungsverhältnisse durch blosses Verstellen des elektronischen Teils in weiten Grenzen verändern lassen.

Auf diese Wa.se läßt sich der Test für die verschiedensten Packungen und Inhalte mühelos optimieren. Der Schrittwinkel des Motors A läßt sich ohne Motorwechsel verstellen.

Die Form der den Motor steuernden Stromstöße läßt sich variieren, wodurch die Winkelbeschleunigung und die Winkelverzögerung beeinflußt werden können.

Statt eines Schrittes kann der Motor auch zwei Schritte entweder in gleicher Richtung oder hin und zurück vollführen. Bei der empirischen Ermittlung der richtigen Testverhältnisse hat sich der Test in allen in der Praxis untersuchten Fällen als zuverlässig erwiesen, obgleich er ausschließlich auf in bestimmten Zeitabständen erfolgendem Messen des Mittelwertes der von der Spule K gelieferten Spannung basierte.

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Empirisch konnte nachgewiesen werden, daß, analysiert man die von der Spule K gelieferte Spannung bezüglich Frequenz, Dämpfung und Wellenform, man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedeutend aufschlußreichere Informationen über den Zustand des Packungsinhaltes erhält. Blosse Viskositätsänderung, Bodensatzbildung, zu knappe Füllung usw. verursachen jeweils eine spezifische Änderung der Form der zu messenden Schwingung.

Bei dem mit Schrittmotor arbeitenden Verfahren benötigt man zum Feststellen der Schwingungen, z. B. 20 Hz, eine gewisse Zeit. Trotzdem können mit einer solchen Vorrich-·! tung ca. 6000 bis 8000 Packungen in der Stunde kontrolliert werden. In bestimmten Fällen kann man die erforderliche Information bereits durch bloßes Messen der beim Anlaufen des Schrittmotors auftretenden Winkelbeschleunigung erhalten. Hierbei gestaltet sich die Kontrolle dann viel schneller und wird hauptsächlich von der Arbeitsgeschwindigkeit derautomatischen Packungs-Fördereinrichtung bestimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bleibt nicht auf das Arbeiten mit der oben beschriebenen Vorrichtung beschränkt.

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Ein äußerst einfaches Prüf?system kann z. B. gesöhaffen werden, indem man die zu kontrollierende Packung auf eine Platte stellt, deren Schwingungen durch einen magnetischen, piezoelektrischen oder auf Strain-Basis arbeitenden Geber gemessen werden können. Zur Kontrolle wird die Packung umgestoßen, und die als Folge des Umfallens entstehenden Platten-Schwingungen werden gemessen. Allerdings gestaltet sich beim letzteren Verfahren das Optimieren beim Übergang von einer Packungsart zur anderen schwieriger als bei ersterem Verfahren.

Von der Testvorrichtung läßt sich auch eine äußerst einfache handbetriebene Version herstellen. Der Schrittmotor kann durch eine Feder oder einen Dauermagneten ersetzt werden. Zum Messen der Son der Spule K gelieferten Spannung genügt ein kleines mit Gleichrichter ausgerüstetes Mikroamperemeter. Zwar lassen sich mit einer solchen

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vereinfachten Vorrichtung keine geringfügigen Anzeichen von Verderbnis feststellen, wohl aber völlig verdorbene Packungen. Beim Eintreffen dieser Sterxlpackungen beim Einzelhandel oder an der Verbrauchsstelle dind diese
entweder einwandfrei oder aber bereits völlig verdorben, so daß auch diese zuletzt beschriebene Kontrolle in
dieser Hinsicht voll brauchbar ist.

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Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Kontrollieren des Inhaltes von flüssige Produkte, wie z. B. sterile Milchprodukte, enthaltenden Packung^} dadurch gekennzeichnet, daß die verschlossene Packung auf einem Untersatz stehend in eine plötzlich beginnende und plötzlich aufhörende kurzzeitige Bewegung versetzt wird, die von den hydrodynamischen Eigenschaften des Packungsinhaltes abhängige Beschleunigung

ung

bei der Inbewegfeetzung des Untersatzes oder die Abstopp-Schwingbewegung vor Erreichen des Gleichgewichtszustandes gemessen wird, die so erhaltenen Werte elektronisch an vorgewählten Norm-Werten verglichen werden und die Packung auf Grund dieses Vergleiches entweder akzeptiert oder verworfen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Abstopp-Schwingbewegung elektromagnetisch induzierte Spannung und/oder die Frequenz-Dämpfung und/oder die Wellenform im Laufe eines bestimmten Zeitabschnittes gemessen und an entsprechenden Norm-Werten verglichen werden.
3. Vorrichtung zum Arbeiten nach dem in Patentanspruch charakterisierten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung einen drehbaren Untersatz (P) zur Aufnahme der zu kontrollierenden Packungen, einen den Untersatz antreibenden Schrittmotor (A), einen auf der Welle des Schrittmotors befestigten Magneten (M), eine mit dem Magneten kombinierte Spule (K) zur Induktion von elektrischer Spannung bei Bewegen des Magneten, eine elektronische Steuerungsvorrichtung (O) zum Messen der in der Spule induzierten Spannung, zu deren Vergleichen an vorgewählten Norm-Werten und zur Erzeugung von Steuerungs-Zeichen aufgrund des durchgeführten Vergleiches,

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sowie Vorrichtungen zum Beschicken des Untersatzes mit Packungen und Entleeren desselben auf getrennten Wegen gemäß den von der Steuerungsvorrichtung ausgesandten Zeichen umfaßt.

Bremen, den 1. 3. 19 74 Für den Anmelder:

Meissner & Bolte Anmelder: Patentanwälte

VALIO MEIJERIEN KESKUSOSUUSLIIKE a Finnish cooperative concern,
of Kalevankatu 61,

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