DE69532387T2

DE69532387T2 - Verfahren zum Füllen eines Behälters mit Sahne und Magermilch

Info

Publication number: DE69532387T2
Application number: DE1995632387
Authority: DE
Inventors: Sven Arne Andersson; Lars Brunndahl; Arde Kirka; Michael Wagner; Karl-Gunnar Axelsson
Original assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: TETRA LAVAL HOLDINGS and FINANCE PULLY SA; Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: NO972649L; DE69511419D1; JP3712731B2; EP0864494B1; BR9509113A; EP0858947B1; NZ293771A; WO1996009957A3; NO315362B1; EP0781227B1; CA2201290A1; ES2136308T3; DE69518549T2; DE69511419T2; DE69518549D1; RU2125004C1; JPH10506865A; MX9702343A; EP0858947A1; NO972649D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Füllen eines Behälters mit Sahne und Magermilch.
Auf dem Markt gibt es heute eine Reihe von Milcharten mit verschiedenem Fettgehalt. In den USA sind z. B. Magermilch, Milch mit 1% Fett, Milch mit 2% Fett und Vollmilch erhältlich. In Schweden gibt es z. B. "Minimalmilch" mit 0,1% Fett, Leichtmilch mit 0,5% Fett, "mittelfette" Milch mit 1,5% Fett und "Standardmilch" mit 3,0% Fett. Staatliche Bestimmungen schreiben vor, daß der auf der Verpackung angegebene Fettgehalt genau stimmen muß. Deshalb ist die Herstellung von Milch mit einem gewissen, gewährleisteten Fettgehalt, was normalerweise Standardisierung von Milch genannt wird, ein wichtiger Verfahrensschritt in einer Molkerei.
Der Standardisierungsprozeß und traditionell mit zwei verschiedenen üblichen Verfahren durchgeführt: chargenweises Standardisieren in Tanks und direkte "In-line-Standardisierung". Der erste Verfahrensschritt bei beiden Verfahren ist die Trennung von Vollmilch in Rahm und Magermilch. Der Begriff "Vollmilch" oder Rohmilch wird für Milch verwendet, wie sie den Molkereien geliefert wird; sie weist einen Fettgehalt von ungefähr 4% auf.
Bei der chargenweisen Standardisierung werden zwei Verfahren verwendet: Pre-Standardisierung und Post-Standardisierung. Bei der Pre-Standardisierung wird die Milch vor dem Pasteurisieren standardisiert. Wenn die Milch auf einen Fettgehalt standardisiert wird, der höher als der von Rohmilch ist, wird der Milch Rahm in einer Menge beigemischt, die den Erhalt des gewünschten Fettgehalts gewährleistet. Wenn bei der Standardisierung der Fettgehalt gesenkt wird, wird die Rohmilch mit Magermilch verdünnt. Die standardisierte Milch wird einer Analyse des Fettgehalts und eventuell notwendigen Korrekturen zur Gewährleistung eines genauen Fettgehalts unterzogen und anschließend pasteurisiert.
Bei der Post-Standardisierung wird pasteurisierte Milch wie bei der Pre-Standardisierung zum Anheben oder Senken des Fettgehalts mit Rahm oder Magermilch gemischt. Hier besteht allerdings ein gewisses Risiko der Re-Infektion, da bei der Poststandardisierung Produkte gemischt werden, die bereits pasteurisiert wurden.
Sowohl für das Verfahren der Pre-Standardisierung als auch für das Verfahren der Post-Standardisierung werden große Tanks benötigt. Außerdem sind die Analyse der hergestellten Milch und mögliche Korrekturen des Fettgehalts arbeitsintensiv.
Das zweite übliche Verfahren, die Direkt-Standardisierung, ist deshalb seit vielen Jahren eine gute Alternative. Bei dieser Methode wird der gewünschte Fettgehalt dadurch erzielt, daß eine gewisse Menge von Rahm, der in einer Schleuder hergestellt wird, wieder mit Magermilch, die ebenfalls in der Zentrifugalschleuder hergestellt wird, vermischt wird. Dieser "Remix-Prozeß" findet in der Magermilch-Leitung, die mit dem Magermilch-Auslaß der Zentrifugalschleuder verbunden ist, statt.
Die Pasteurisierung wird normalerweise im Zusammenhang mit der Standardisierung durchgeführt. Die Vollmilch wird auf eine für die Trennung von Rahm und Magermilch geeignete Temperatur vorerhitzt. Die standardisierte Milch, die man nach dem "Re-Mixen" von geeigneten Mengen an Rahm und Magermilch aus der Schleuder erhält, wird dann erhitzt und pasteurisiert.
Die oben beschriebenen Verfahren werden zur Herstellung von Milch mit einem vorbestimmten Fettgehalt verwendet. Es wird eine gewünschte Menge Milch hergestellt. Wenn Milch mit einem anderen Fettgehalt hergestellt werden soll, muß das System auf neue, aktuelle Werte und Volumina eingestellt werden.
Die verschiedenen Milcharten mit einem unterschiedlichem Fettgehalt wie oben beschrieben können durch "In-line-Standardisierung" hergestellt werden. Die Milch wird nach der Standardisierung nicht sofort verpackt, sondern in großen Tanks in der Molkerei zwischengelagert. Normalerweise werden die verschiedenen Arten von Konsummilch erst abgepackt, wenn die auf dem Markt tätigen Vertreter ihre Aufträge für eine gewisse Menge von Milchverpackungen mit einem bestimmten Fettgehalt abgegeben haben.
Durch jahrzehntelange Entwicklung haben die Hersteller von Verpackungsmaschinen eine Vielzahl von Möglichkeiten entwickelt, um Behälter zu formen, zu füllen und zu verschließen.
Ein Beispiel sind Giebelpackungen für Milch und andere Flüssigkeiten, die in großen Tanks aufbewahrt werden. Heutzutage sind die gängigen Verpackungsmaschinen für Giebelpackungen so ausgerichtet, daß sie einen leeren Karton, der an den Seiten verschweißt ist, erhalten. Bei der Verschweißung an den Seiten werden gegenüberliegende vertikale Kanten des Kartonmaterials zusammengeschweißt, um eine polygonale (meist rechteckige) Röhre herzustellen. Die Röhre wird von einem einstellbaren Hülsenaufnahmedorn aufgenommen, der die Röhre in entsprechende Positionen dreht, bei denen das Ende der Röhre, das sich vom Dorn nach außen erstreckt, gefaltet und verschweißt wird, um den Boden des Kartons herzustellen.
Nachdem der Boden des Kartons geformt wurde, wird er vom Dorn genommen und entlang eines Verarbeitungswegs zu einer Füllstation transportiert. Hier wird der Kanton aus einem Aufbewahrungstank, der z. B. die standardisierte und pasteurisierte Milch enthält, gefüllt. Das Abfüllen findet durch einen einzigen Füllschlauch und eine Düse statt. Wenn der Karton gefüllt ist, wird die Oberseite des Katons in die bekannte Giebelform gefaltet und warmverschweißt, wodurch der Verpackungsprozess beendet wird. Ein Beispiel einer bekannten Verpackungsmaschine, die im allgemeinen nach diesen Prinzipien funktioniert, wird in US Patent Nr. 3,789,746 (Maternsson et al) beschrieben. Zusätzliche Merkmale solcher Maschinen werden in US Patenten Nr. 5,161,938; 5,011,467; 5,009,339; 4,979,728; 4,964,444; 4,861,328; 4,783,088; 4,759,171; und 4,493,687 offenbart. Alle obigen Patent werden hiermit durch Referenz aufgenommen.
Der Trend auf dem Gebiet der Verpackungsmaschinen geht in Richtung von Maschinen mit immer höherer Kapazität für schnel les, kontinuierliches Füllen und Verschließen einer sehr großen Anzahl gleicher oder ähnlicher Verpackungsbehälter, z. B. solcher Behälter, die für flüssigen Inhalt wie Milch, Saft o. ä. bestimmt sind. Das Füllsystem der Verpackungsmaschine ist wichtig für die Leistung und die Größe der Maschine, da dieses normalerweise sperrig ist und das Abfüllen oft ein langsamer Prozeß ist. Zudem ist das schnelle Wechseln zwischen verschiedenem Inhalt der Behälter, wie Milch mit unterschiedlichem Fettgehalt, oft schwierig und arbeitsintensiv. Dem Füllen der Vorratstanks können außerdem weitere arbeitsintensive Mischvorgänge vorausgehen, wenn der Behälterinhalt ein primäres und ein sekundäres Produkt enthält, die vermischt werden, um das Endprodukt herzustellen. Es ist demzufolge wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen, das eine einzelne Verpackung sowohl mit Sahne als auch mit Magermilch auf schnelle und effiziente Weise füllt.
EP-A-280537 offenbart ein Dosiersystem zum Füllen von Behältern mit einer Partikel/Flüssigkeits-Mischung, die drei Kolben/Zylinder-Vorrichtungen aufweist. Die erste Vorrichtung fördert die Mischung nach unten in Behälter, die unter ihr befördert werden. Die zweite und dritte Vorrichtung speisen jeweils eine dicke mit Partikeln versehene Flüssigkeitsmischung und eine dünne Flüssigkeit in die erste Vorrichtung. Die dünne Flüssigkeit wird über eine Flüssigkeitszufuhröffnung eingespeist; ein Kanal, der in ständiger Kommunikation mit der Zufuhröffnung ist, erstreckt sich durch den Kolben der ersten Vorrichtung zu ihrem unteren axialen Ende.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart Verfahren zum Füllen von Sahne und Magermilch in einen Behälter gemäß den beigefügten Patentansprüchen 1 und 6. Darüber hinaus ein Füllsystem in einer Verpackungsmaschine im weiteren Sinne wie es oben beschrieben wird, mit einer primären und einer sekundären Pumpeinrichtung zum Pumpen vorbestimmter Mengen primären und sekundären Produkts zu entsprechenden Auslässen. Ein primäres und ein sekundäres Füllrohr sind zur Aufnahme von primärem und sekundärem Produkt aus den Pumpeneinrichtungsauslässen verbunden und fördern die Produkte zu betreffenden Füllrohrauslässen, die über einem weitgehend senkrecht zum primären Füllrohrauslaß angeordneten Behälterverarbeitungsweg liegen. Die Behälter, die entlang des Verarbeitungsweges transportiert werden, werden von der Verpackungsmaschine gefüllt und geschlossen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das sekundäre Füllrohr konzentrisch im primären Füllrohr angeordnet; eine Düse ist am Auslaß des primären Füllrohrs angeschlossen. Ein Ventil ist am Auslaß des sekundären Füllrohrs zum Regeln des Stroms von sekundärem Produkt aus diesem heraus angeordnet, wobei das Ventil eine Ventilspindel aufweist, die im sekundären Füllrohr konzentrisch angeordnet und mit einem Steller verbunden ist, wobei sich an einem Ende der Spindel nahe am sekundären Füllrohrauslaß ein Dichtungselement befindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das primäre Produkt Magermilch und das sekundäre Produkt Rahm. Die Magermilch und der Rahm werden im erforderlichen Verhältnis in einen Verpackungsbehälter gefüllt, um Milch mit einem gewählten Fettgehalt bereitzustellen. In einem solchen Fall sind der Ventilmechanismus und/oder der Pumpmechanismus so eingestellt, daß zunächst begonnen wird, Rahm in den Behälter zu geben, bevor Magermilch durch das primäre Pumpsystem über das primäre Füllrohr in den Behälter gegeben wird. Das Einfüllen der vorbestimmten Menge an Rahm in den Behälter kann im allgemeinen abgeschlossen sein, bevor damit begonnen wird, Magermilch in die Verpackung zu füllen. Indem zumindest eine kleine Menge Rahm vor dem Einfüllen der Magermilch in den Behälter gegeben wird, kann die Füllgeschwindigkeit erhöht werden, da Rahm dazu neigt, etwaiges Aufschäumen der entstandenen Milchmischung in der Verpackung abzuschwächen.
Das primäre Füllrohr kann gemäß einer Ausführungsform zum Füllen eines kalten Produkts in den Behälter angepaßt werden. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Füllrohr als ein im allgemeinen zylindrisches Rohr geformt, um das kalte Produkt zu transportieren, und hat einen Auslaß, der über dem Behälterverarbeitungsweg liegt. Eine Düse ist um den äußeren Umfang des Auslasses des Füllrohres angeordnet. Das Füllrohr ist konzentrisch in einem Isolierrohr angeordnet und ist mit diesem konform. Bei dieser Anordnung bildet der Abschnitt der Düse, der sich um den äußeren Umfang des Füllrohrs befindet, eine Dichtung zwischen dem Füllrohr und dem Isolierrohr, um ein Tröpfeln von Kondensat in den Behälter zu verhindern. Zusätzlich ist eine dünne Isolierungsschicht wie z. B. Luft zwischen dem Füllrohr und dem Isolierrohr angeordnet, so daß das Isolierrohr selbst weniger anfällig für die Bildung von Kondensat auf seiner Außenseite ist.
Das Füllsystem kann ein Benutzerinterface- und Steuersystem aufweisen, das dem Benutzer die Auswahl des Milchfettgehalts der einzufüllenden Milch erleichtert und ferner die Betätigung der verschiedenen Ventile und Pumpen regelt, um ein richtiges Abfüllen gemäß der Wahl des Benutzers zu gewährleisten. Das System hat ein Benutzerinterface, um es dem Benutzer zu ermöglichen, den Milchfettgehalt der Milch zu bestimmen. Sämtliche Arten von Benutzerinterfaces sind hierfür geeignet.
Das Steuersystem nimmt die Auswahl des Benutzers vom Benutzerinterface an und führt eine automatische Steuerung des Abfüllens von primärem und sekundärem Produkts in den Behälter durch. Gemäß einer Ausführungsform eines steuerbaren Füllsystems verwendet das System eine primäre und eine sekundäre Kolbenpumpe. Die Hublänge des Kolbens der primären Pumpe bestimmt die Menge der Magermilch, die in den Behälter gefüllt wird. Entsprechend bestimmt die Hublänge des Kolbens der sekundären Pumpe die Menge des Rahms, der in den Behälter gefüllt wird. Das primäre Füllrohr ist so verbunden, daß es die Magermilch vom Auslaß der primären Pumpe erhält, während das sekundäre Füllrohr so verbunden ist, daß es den Rahm vom Auslaß der sekundären Pumpe erhält. Wie bereits beschrieben, ist das sekundäre Füllrohr konzentrisch im primären Füllrohr angeordnet beide Füllrohre haben Auslässe, die über dem Behälterverarbeitungsweg liegen. Das Steuersystem steuert die Länge des Hubes der primären Pumpe, um eine vorbestimmte Menge Magermilch in den Behälter zu füllen; es steuert weiterhin die Hublänge der sekundären Pumpe, um eine vorbestimmte Menge Rahm in den Behälter zu füllen. Eine Vielzahl von Steuersytemanordnungen sind für die Verwendung in dem Füllsystem geeignet.
Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des Füllsystems;
2 eine Seitenansicht einer Füllrohranordnung, die in dem Füllsystem von 1 benutzt wird;
3 bis 13 die Ventilspindel, den Dichtungsring und die Mutter der Ventilanordnung, die konzentrisch im sekundären Füllrohr angeordnet ist;
14 und 15 Prinzipdarstellungen der Arbeitsweise des Füllsystems während der Produktionsvorgänge des Ansaugens und Abfüllens;
16 bis 18 Prinzipdarstellungen der Arbeitsweise des Füllsystems während des Spulens;
19 bis 21 Prinzipdarstellungen der Arbeitsweise des Füllsystems während des ersten Einfüllens von primärem und sekundärem Produkt;
22 und 23 Prinzipdarstellungen der Arbeitsweise des Füllsystems während des Ablassen von primärem und sekundärem Produkt aus dem System;
24 eine Prinzipdarstellung der Arbeitsweise des Füllsystems während der Sterilisation;
25 einen Querschnitt, der eine Ausführungsform eines Pumpmechanismus, der für das vorliegende Füllsystem geeignet ist, darstellt;
26 bis 33 verschiedene Ausführungsformen von Benutzerinterface- und Steuersystemen, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind;
34 bis 40 Flußdiagramme, die verschiedene Möglichkeiten darstellen, wie das Benutzerinterface- und Steuersystem funktionieren kann;
41 und 42 graphische Darstellungen, die zeigen, wie das Füllsystem mit dem Abfüllen des Rahms beginnen kann, bevor es mit dem Abfüllen der Magermilch beginnt;
43 ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil, das die Kolbengeschwindigkeit jeweils als Zeitfunktion für die primäre Pumpe und die sekundären Pumpe darstellt;
44 eine weitere Ausführungsform eines Benutzerinterface- und Steuersystems zur Verwendung in dem vorliegenden Füllsystem.
1 ist eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Komponenten einer Ausführungsform eines Füllsystems (generell mit der Referenznummer 30 bezeichnet). Das dargestellte Füllsystem 30 hat zwei parallele Füllstationen 35 und 40, die über entsprechend parallelen Behälterverarbeitungswegen 45 und 50 liegen, entlang denen Behälter entsprechend gefüllt und verschlossen werden. Jede der Füllstationen 35 und 40 füllt wie nachfolgend genauer beschrieben, ein primäres und ein sekundäres Produkt in jeden Behälter, während die Behälter jeweils entlang der entsprechenden Behälterverarbeitungswege 45 und 50 transportiert werden. Es sind zwei separate Füllstationen 35 und 40 dargestellt; es ist jedoch auch möglich, daß in der Verpackungsmaschine eine einzige Füllstation verwendet wird.
Das Füllsystem 30 hat einen primären Produkteinlaß 55 zur Aufnahme eines primären Produkts, z. B. Magermilch, von einem Primärproduktaufbewahrungstank (nicht dargestellt). Ein sekundärer Produkteinlaß 60 ist so verbunden, daß er ein sekundäres Produkt, z. B. Rahm, von einem Sekundärproduktaufbewahrungstank (nicht dargestellt) aufnehmen kann. Einlaßrohre 70 und 75 führen das primäre Produkt zu einem primären Pumpmechanismus 80. Wie im nachfolgenden näher ausgeführt, weist dieser eine duale Kolbenpumpe auf, wobei jeder Kolben entsprechend mit einer der Füllstationen 35 und 40 verbunden ist. Entsprechend führen die Einlaßrohre 90 und 95 das sekundäre Produkt zu einem sekundären Pumpmechanismus 100, der ebenfalls eine duale Kolbenpumpeinrichtung aufweist.
Die Pumpmechanismen 80 und 100 sind mit entsprechenden Zwischenrohren 105, 110, 115 und 120 verbunden. Die Zwischenrohre 105 und 110 verlaufen so von den entsprechenden Kolbenzylindern des primären und des sekundären Pumpmechanismus 80 und 100, daß das primäre und das sekundäre Produkt zur Füllrohreinheit 125 geführt werden. Die Zwischenrohre 115 und 120 verlaufen so von entsprechenden Kolbenzylindern des primären und des sekundären Pumpmechanismus 80 und 100, daß das primäre und das sekundäre Produkt zur Füllrohreinheit 130 geführt werden. Eine Mehrzahl von Ventilmechanismen 132, 135, 137, 140, 142, 145, 147, 150, 155 und 160 steuert den Fluß des primären und des sekundären Produkts entlang der Rohre 70, 75, 90, 95, 105, 110, 115 und 120 auf eine Art und Weise, die im nachfolgenden beschrieben wird und die davon abhängt, ob das System gereinigt oder zum ersten Mal gefüllt wird, ob das System entleert wird oder ob der Abfüllvorgang ausgeführt wird. Die Ventile können wie in US Patenten Nr. 3,643,679 und 4,913,185 und dem Europäischen Patent 191 192B1 beschrieben konstruiert sein. Um einen hygienischen Betrieb des Systems zu gewährleisten, kann jedes der Ventile mit einem Vakuumgenerator verbunden sein, der einige der Bewegungskomponenten der Ventile von der Ventilkammer vakuumisoliert.
Alle dargestellten Produktröhren, die im Füllsystem 30 verwendet werden, können geneigt sein. So können das Entleeren des Systems und auch das Eliminieren von Luftblasen beim Füllen des Systems leichter ausgeführt werden.
Das Füllsystem 30 kann dazu verwendet werden, ein Einzelprodukt-Füllsystem, wie es bei bestehenden Verpackungsmaschinen verwendet wird, zu ersetzen. In diesem Fall ist es wünschenswert, das gesamte Füllsystem 30 mit einem Stützrahmen 175 zu versehen. Das dargestellte Füllsystem kann z. B. in eine Verpackungsmaschine wie das Model TR/7, das von Tetra Rex Packaging System, Inc., Buffalo Grove, IL, bezogen werden kann, eingebaut werden.
Jede Füllrohreinheit 125 und 130 an jeder Füllstation 35 und 40 erhält sowohl primäres als auch sekundäres Produkt. Eine Ausführungsform einer Füllrohreinheit 125, die zur Verwendung im vorliegenden Füllsystem geeignet ist, wird in 2 dargestellt.
Die Füllrohreinheit umfaßt ein primäres Füllrohr 180 und ein sekundäres Füllrohr 185, das konzentrisch im primären Füllrohr 180 angeordnet ist. Das primäre Füllrohr 180 nimmt primäres Produkt vom Zwischenrohr 110 am Einlaß 190 auf, während das sekundäre Füllrohr 185 sekundäres Produkt vom Zwischenrohr 105 am Einlaß 195 aufnimmt. Eine Düse 200, die aus einem flexiblen Material hergestellt sein kann, ist am Auslaß 205 um den äußeren Umfang des primären Füllrohrs 180 angebracht.
Das sekundäre Füllrohr 185 verläuft konzentrisch in das primäre Füllrohr 180 und hat einen Auslaß 210, der mit einem gewissen Abstand über dem Auslaß 205 des primären Füllrohrs 180 angeordnet ist. So können das primäre Produkt und das sekun däre Produkt, wenn dies gewünscht wird, im primären Füllrohr 180 gemischt und dann durch die Düse 200 in den Behälter gefüllt werden.
Ein Ventilmechanismus, der im allgemeinen mit der Referenznummer 215 bezeichnet wird, steuert den Fluß des sekundären Produkts vom Auslaß 210 des sekundären Füllrohrs 185. Der Ventilmechanismus 215 weist einen Steller 220 auf, der im oberen Abschnitt des sekundären Füllrohrs 185 angeordnet ist. Der Steller 220 weist einen pneumatisch betriebenen Zylinder 225 auf, der einen Kolben aufnimmt, der seinerseits zum Betreiben einer Ventilspindel 230, die konzentrisch im sekundären Füllrohr 185 angeordnet ist, verbunden ist. Die Ventilspindel 230 weist abgeflachte Führungsabschnitte 235, die orthogonal angeordnet sein können, auf. Ein Dichtungselement 237 befindet sich auf der Ventilspindel 230 in der Nähe des Auslasses 210 des sekundären Füllrohrs 185. Das Dichtungselement 237 ist in Eingriff mit dem Auslaß 210, um den Fluß von sekundärem Produkt vom sekundären Füllrohr 185 zu unterbinden, wenn der Steller 220 die Ventilspindel 230 und das Dichtungselement 237 in die dargestellte Position verbringt. Der Steller 220 kann pneumatisch betrieben werden, um die Ventilspindel 230 und das Dichtungselement 237 in eine zweite Position zu bewegen, in der das Dichtungselement 237 nicht mit dem Auslaß 210 in Eingriff ist und es so dem sekundären Produkt erlaubt, vom sekundären Füllrohr 185 zu fließen.
3 bis 13 stellen die Bauteile, die die Ventilspindel 230 und das Dichtungselement 237 bilden, dar. Wie dargestellt befindet sich das Dichtungselement 237 mit dem konisch erweiterten Abschnitt 240 der Ventilspindel 230 in Eingriff. Ein Befestigungsstab 245 geht von dem konisch erweiterten Abschnitt 240 ab. Das Dichtungselement 237 kann aus zwei ver schiedenen Komponenten bestehen: einer Mutter 250, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt wird, und einem Dichtungsring 255, der z. B. aus gehärtetem Teflon hergestellt wird. Nach dem Zusammenbau ist die Mutter 250 mit dem Befestigungsstab 245 in Eingriff, wobei sich der Dichtungsring 255 dazwischen befindet.
8 und 13 sind Querschnittdarstellungen des Dichtungsrings 255 und der Mutter 250. Sie stellen verschiedene Aspekte ihres Aufbaus dar, die die Dichtungseigenschaften und Stabilität der Konstruktion verbessern. Der Dichtungsring 255 weist beispielsweise abgeschrägte Flächen 260 auf, die dem Auslaß 210 des sekundären Füllrohrs 185 angepaßt sind, um die Abdichtung zu verbessern, wenn sich die Spindel 230 und das Dichtungselement 237 in der oben erwähnten ersten Position befinden. Die Mutter 250 weist ferner Rillen 265 auf, die mit dem Dichtungsring in Eingriff sind, um einen festen Zusammenhalt zu gewähren, wenn die Dichtungsspindel 230 und das Dichtungselement 255 zusammengefügt sind.
Es kommt häufig zu Kondensation auf der Außenfläche eines Füllrohrs, wenn das Füllrohr zum Abfüllen eines kalten Produkts, wie z. B. gekühlter Milch, benutzt wird. Das Kondensat kann in den Behälter tropfen, während er gefüllt wird, und so die Hygiene des Inhalts verschlechtern. Deshalb ist das primäre Füllrohr 180, wie in 2 dargestellt, konzentrisch in einem Isolierrohr 275 angeordnet und ist mit diesem konform. Eine dünne Isolierungsschicht 280 kann sich zwischen der Außenseite des primären Füllrohrs 180 und der Innenseite des Isolierrohrs 275 befinden. Der Abschnitt der Düse 200, der um die Außenseite des primären Füllrohrs verläuft, stellt eine Dichtung zwischen dem primären Füllrohr 180 und dem Isolierrohr 275 dar. So kann Kondensat, das sich auf dem primären Füllrohr bildet, nicht in den Karton tropfen. Ferner wird Kondensation auf der Außenseite des Isolierrohrs 275 dadurch reduziert oder sogar eliminiert, daß das Isolierrohr 275 vom primären Füllrohr 180 durch die Isolierungsschicht 280 isoliert wird. Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Anordnung kann das Isolierrohr 275 aus einem isolierenden Material hergestellt sein.
Eine Reinigungsbüchse 290 ist um die Außenseite des Isolierrohrs 275 angeordnet und weist die Flüssigkeitsöffnungen 295 und 300 auf. Eine Reinigungsabdeckung 310 ist an der Öffnung 315 der Reinigungsbüchse 290 angebracht, um Flüssigkeitsfluß von der Öffnung 315 während der Reinigung zu unterbinden. Die Reinigungsabdeckung 310 umfaßt eine Mehrzahl von gebogenen Becken 320, die an einem Abschnitt der Reinigungsabdeckung 310 unter einem zentralen Teil der Düse 200 miteinander verbunden sind. Die Becken 320 lenken den Fluß der Reinigungsflüssigkeit, die von dem primären und dem sekundären Füllrohr 180 und 185 fließt, so daß die Düse 200, die beispielsweise aus einem flexiblen Material ist, nicht vom Rückstrom deformiert wird, was bei einer Abdeckungsplatte, die keine solchen Reservoirs hat, auftreten kann. Ein aufblasbarer Bladder (nicht dargestellt) kann zur Verbesserung der Abdichtung zwischen der Öffnung 315 und der Abdeckung 310 verwendet werden.
14 und 15 sind schematische Prinzipdarstellungen des Füllsystems 30, die die Funktionsweise der Pumpmechanismen 80 und 100, der Ventilmechanismen 135 bis 160 und des Ventilmechanismus 215 des sekundären Füllrohrs 185 während des Ansaugens und Abfüllens zeigen. Wie dargestellt, weist jeder Pumpmechanismus 80 und 100 Dualkolbenpumpen 350 und 355 auf, die jeweils von einem entsprechenden Motor 360 und 365, z. B. einem Servomotor, angetrieben werden. Die Dualkolbenpumpen 350 und 355 können Pumpen wie in 25 dargestellt sein, die so ausgelegt sind, daß gleichzeitig zwei Kolben angetrieben werden.
Beim Abfüllvorgang führt das Füllsystem 30 zunächst einen Ansaugschritt aus. Bei diesem Schritt, wie in 14 dargestellt, werden die Ventilmechanismen 140, 145, 147, 150 und 215 geschlossen bzw. geschlossen gehalten, während die Ventilmechanismen 132, 135, 137, 155 und 160 geöffnet werden. Die Servomotoren 350 und 355 treiben die Kolben der entsprechenden Dualpumpen 350 und 355 so an, daß eine vorbestimmte Menge an primärem und sekundärem Produkt von den Einlaßrohren 70, 75, 90 und 95 angesaugt wird. Die Arbeitsweise der Servomotoren wird durch die Pfeile neben den Kolben der Pumpen dargestellt.
Nachdem jeweils eine vorbestimmte Menge des primären und des sekundären Produkts durch die Einlaßrohre 70, 75, 90 und 95 vom primären und sekundären Vorratstank angesaugt wurde, beginnt das Füllsystem mit dem Abfüllen wie in 15 dargestellt. Während dieses Vorgangs werden die Ventilmechanismen 132, 137, 140, 155 und 160 geschlossen oder bleiben geschlossen; die Ventilmechanismen 135, 142, 147 und 215 werden geöffnet oder bleiben geöffnet. Die Servomotoren 360 und 365 treiben die entsprechenden Dualkolbenpumpen 350 und 355 so an (wie mit den Pfeilen dargestellt), daß die vorbestimmten Mengen an primärem und sekundärem Produkt durch das primäre und das sekundäre Füllrohr 180 und 185 und die Düse 200 in Behälter gefüllt werden, die sich unter den Rohren auf den entsprechenden Behälterverarbeitungswegen 45 und 50 befinden.
16 bis 18 zeigen schematisch das Spülen des Füllsystems 30. Vor dem Spülen werden die Reinigungsabdeckungen 310 über den Öffnungen 315 der Reinigungsbüchsen 290 angebracht.
Während des ersten Schrittes, wie in 16, dargestellt werden die Querrohre 500 und 510 gespült, indem die Ventilmechanismen 135 und 145 geöffnet und die Ventilmechanismen 132, 137, 150 und 160 geschlossen werden.
Im Spülschritt wie in 17 dargestellt, wird das sekundäre Produktsystem gespült, indem die Ventile 155, 160 und 215 geöffnet werden und eine Spülflüssigkeit am Einlaß 60 zugegeben wird. Der Servomotor 360 wird aktiviert, um den sekundären Pumpmechanismus 350 anzutreiben. Die Spülflüssigkeit fließt durch das sekundäre Produktsystem und in die Rohre 520 und 530, wobei die Flüssigkeit letztendlich den primären Produkteinlaß 55 durch die Ventile 140 und 150 verläßt.
In einem Spülvorgang des primären Produktsystems, wie in 18 dargestellt, sind die Ventile des sekundären Produktsystems geschlossen, während die Ventilmechanismen des primären Produktsystems geöffnet sind. Eine Spülflüssigkeit wird am Einlaß 60 zugegeben und gelangt durch das Ventil 145 in das primäre Produktsystem. Der Servomotor 365 wird aktiviert, um den primären Pumpmechanismus 355 anzutreiben. Die Spülflüssigkeit fließt durch das primäre Produktsystem und verläßt es schließlich durch den primären Produkteinlaß 55. Wenn das System nach dem Spülen entleert wird, wird die Flüssigkeit über das Entleerungsventil 570 ausgeleitet.
19 bis 21 stellen eine Möglichkeit dar, wie das Füllsystem 30 zunächst mit dem primären und dem sekundären Produkt gefüllt wird, bevor der Produktionsprozess des Abfüllens beginnt. Beim Auffüllprozeß sind die Ventile 132, 137, 155 und 160 zunächst geöffnet, die Ventile 142, 147 und 215 sind geschlossen. So können die oberen Abschnitte des primären und des sekundären Systems mit dem entsprechenden Produkt gefüllt werden. Wie in 20 dargestellt, werden die Pumpmechanismen 350 und 355 dann von den Servomotoren 360 und 365 in Gang gesetzt, während die Ventilmechanismen 132 und 137 geschlossen und die Ventilmechanismen 142 und 147 geöffnet sind. Dies erleichtert sowohl das Entfernen von Luft aus dem primären und sekundären System als auch das Füllen des unteren Abschnitts des primären Produktsystems. Schließlich werden, wie in 21 dargestellt, die Ventilmechanismen 142 und 147 erneut geschlossen, und die Servomotoren 360 und 365 setzen die Pumpmechanismen 350 und 355 in Gang.
22 und 23 stellen das Ablassen des primären und des sekundären Produkts aus dem System dar. In 22 wird das primäre Produkt abgelassen, indem die Ventilmechanismen 132, 137 und 142 geöffnet werden und der primäre Pumpmechanismus 355 in Betrieb ist. Die Reinigungsabdeckung 310 wird auf der Reinigungsbüchse 290 angebracht. Das primäre Produkt wird von den Öffnungen 295 und 300 der Reinigungsbüchse 290 in einen Primärproduktaufbewahrungstank 580 geleitet. Das sekundäre Produkt wird, wie in 23 dargestellt, entsprechend entnommen, indem es in einen Sekundärproduktaufbewahrungstank 590 geleitet wird.
In 24 wird die Sterilisation des Systems dargestellt. Während dieses Vorgangs sind alle Ventilmechanismen geöffnet. Die Reinigungsabdeckungen 310 sind ebenfalls angebracht.
25 stellt eine Ausführungsform eines Pumpmechanismus 350, der für das vorliegende Füllsystem geeignet ist, dar. Der Pumpmechanismus 350 weist einen Abschnitt 600 mit Riemenantrieb, einen Abschnitt 610 mit Bewegungsspindelantrieb, einen Kolbenabschnitt 620 und einen Zylinder 630 auf. Der Riemenantriebsabschnitt 600 ist zum Antrieb mit der Welle 640 des Ser vomotors 365 verbunden. Die Welle 640 treibt einen Antriebsriemen 650 an, der seinerseits den Bewegungsspindelabschnitt 610 betätigt. Der Bewegungsspindelabschnitt 610 ist so verbunden, daß er den Kolbenabschnitt 620 basierend auf der Richtung der Rotation der Welle 640 des Servomotors 365 hin und her bewegt (hier durch Pfeil 660 dargestellt). Die Bewegung des Kolbens 670 im Kolbenabschnitt 620 bewirkt, daß der Zylinder 630 entweder über den Einlaß 680 mit dem Produkt gefüllt wird oder daß das Produkt durch den Auslaß 690 aus dem Zylinder 630 entleert wird. Eine Membran 700 ist um den Kolben 670 angebracht, um den Kolben 670 hygienisch vom Zylinder 630 zu isolieren. Ein solcher Aufbau wird in US Patent Nr. 5,090,299 dargelegt. In der gegenwärtig offenbarten Ausführungsform treibt der Riemen 650 zwei solche Bewegungsspindelantriebs- und Kolbenanordnungen an, um den dualen Pumpmechanismus bereitzustellen. Die Bewegungsspindelantriebs- und Kolbenanordnungen können nebeneinander angeordnet sein. Der Riemen kann um eine Spannvorrichtung angeordnet sein, um die nötige Spannung für einen wirkungsvollen Antrieb des dualen Pumpmechanismus aufrecht zu erhalten.
26 bis 33 zeigen verschiedene Hardwareausführungen für ein Benutzerinterface- und Steuersystem, das für die Verwendung im vorliegenden Füllsystem 30 geeignet ist. 26 zeigt eine Ausführungsform eines Systems, das für eine bereits bestehende Maschine, wie z. B. eine Tetra Pak TR/7 Verpackungsmaschine, verwendet werden kann, nachdem diese entsprechend für die Verwendung mit dem vorliegenden Füllsystem angepaßt wurde. Wie in 26 dargestellt, kann das Benutzerinterface- und Steuersystem, das im allgemeinen mit der Referenznummer 800 bezeichnet wird, ein VME-Bus-Rack 810 mit einer PLC-Steuerung ("PLC") 820, einem Eingabe/Ausgabe Interface ("I/O") 830, einer Kommunikationsvorrichtung ("CMM") 840 und einer programmierbare Achsensteuerung ("PAM") 850 aufweisen. Die PLC 820, das I/O 830, die CMM 840 und die PAM 850 können alle miteinander über einen VME-Bus kommunizieren. Das System weist auch ein Bedienfeld 860 auf, sowie eine Maschinensteuereinheit 870, die in der Maschine bereits vorhanden ist, um die Bewegung und das Verschließen der Behälter bei ihrem Durchlauf durch die Maschine zu steuern.
Die PLC 820 steuert die Schnittstelle zwischen der bereits vorhandenen Maschinensteuereinheit 870 und dem hinzugefügten Benutzerinterface- und Steuersystem 800. Eine solche Steuerung kann z. B. über die I/O Interface-Vorrichtung 830 entlang einer seriellen Kommunikationslinie 880 o. ä. verwirklicht werden. Daten können ausgetauscht werden, um eine Koordination zwischen dem Füllen der Behälter durch das Füllsystem und der Bewegung der Behälter entlang des Behälterverarbeitungsweges in der vorhandenen Maschine zu gewährleisten.
Die CMM 840 dient als Schnittstelle mit dem Bedienfeld 860, was es für den Benutzer einfacher macht, die relativen Mengen des primären und des sekundären Produkts sowie das Volumen des Behälters einzugeben. Wenn Tasten gedrückt werden, kann dies an die CMM 840 weitergegeben werden, die ihrerseits das Drücken der Tasten an die PLC 820 und/oder an die PAM 850 zur weiteren Verarbeitung weitergibt. Ebenso können die PAM 850 und/oder die PLC 820 über die CMM 840 Informationen an das Bedienfeld 860 weitergeben, um dem Benutzer die Informationen anzuzeigen.
Die PAM 850, die beispielsweise von Socapel bezogen werden kann, kommuniziert über die Linien 890 und 900 mit Servoverstärkern 910 und 920, die z. B. solche Verstärker wie das Model ST-1, das ebenfalls von Socapel bezogen werden kann, sein können. Der Servoverstärker 910 steuert die Bewegung des Kolbens der primären Pumpe 355 über eine oder mehrere Linien 930; der Servoverstärker 920 steuert die Bewegung des Kolbens der sekundären Pumpe 350 über eine oder mehrere Linien 940. Die Servoverstärker 910 und 920 können auch Eingabe- und Ausgabelinien aufweisen (hier als Linien 950 und 960 dargestellt), die Schnittstellen zu den Einlaß- und Auslaßventilen des entsprechenden primären und sekundären Füllsystems bilden. So können das Öffnen, das Schließen und der Status der Einlaß- und Auslaßventile gesteuert und ermittelt werden.
Verschiedene Bedienfelder 860, die zur Verwendung im vorliegenden Füllsystem 30 geeignet sind, werden in 27 bis 30 dargestellt. Wie in 27 dargestellt, kann das Bedienfeld 860 einen Bildschirm 950 aufweisen, eine Mehrzahl von vertikal angeordneten Auswahltasten 960, die sich seitlich des Bildschirms befinden, und weiterhin eine Mehrzahl von horizontal angeordneten Tasten 970, die sich beispielsweise im unteren Bereich des Bedienfelds 860 befinden. Der Bildschirm 950, der beispielsweise ein LCD-Bildschirm oder ein Kathodenstrahlröhrenbildschirm sein kann, kann dazu verwendet werden, um Eingabeaufforderungen für den Benutzer anzuzeigen. Bei dem Bildschirm, wie in 27 dargestellt, wird der Benutzer beispielsweise aufgefordert, zunächst das Volumen des zu füllenden Behälters auszuwählen. Es werden fünf Auswahlmöglichkeiten angezeigt, wobei jeder Auswahl ein Tastenschalter 960, der sich entsprechend neben dem Bildschirm befindet, zugeordnet ist. Der Benutzer kann dann beispielsweise aufgefordert werden, den gewünschten Milchfettgehalt der Milch, die in jeden der Behälter gefüllt werden soll, einzugeben (s. 28). Es werden wieder fünf Auswahlmöglichkeiten angezeigt, de nen jeweils ein Tastenschalter 960 zugeordnet ist, der neben dem Bildschirm entsprechend dem Milchfettgehalt angeordnet ist. Ein Bildschirmbereich 980 kann beispielsweise dazu verwendet werden, um das gesamte Produktvolumen in jedem der Vorratsbehälter anzuzeigen, um den Status der Maschine anzuzeigen, usw. Die horizontalen Tasten 970, können beispielsweise dazu verwendet werden, um den Füllzyklus zu starten, um zwischen den Menüs hin- und herzuschalten, usw.
29 stellt ein weiteres Bedienfeld 860, das mit dem vorliegenden System verwendet werden kann, dar. In diesem Beispiel ist das Feld 860 ein berührungssensitiver Bildschirm. Virtuelle Tasten 990 werden dargestellt, um den Benutzer beispielsweise aufzufordern, das gewünschte Behältervolumen und den Milchfettgehalt auszuwählen.
30 zeigt ein weiteres Bedienfeld 860, das beispielsweise ein "Smart Panel" sein kann, wie das Model HE6930IU367, das von Horner Electronics hergestellt wird und von dort bezogen werden kann. Hier kann der Bildschirm 1000 ein 2-Linien-Vakuum-Flureszenz-Bildschirm sein. Die Funktionstasten F1 bis F12 können so vorprogrammiert sein, daß sie beispielsweise gespeicherte Rezepturen abarbeiten. Viele andere Anzeigefeldanordnungen sind möglich; die dargestellten Anordnungen sind in jeder Hinsicht beispielhaft.
In einer anderen Ausführungsform des Benutzerinterface- und Steuersystems 800, wie in 31 dargestellt, kann das Bedienfeld 860 zur Steuerung beispielsweise mit einem industriellen Personalcomputer 1010 ("PC") verbunden sein. Der PC 1010 kann seinerseits zur Kommunikation mit der PAM 850 über einen Bus 1020 verbunden sein. Der Bus 1020 kann beispielsweise ein VME-Bus sein oder ein anderer Bus, der zur Verwendung mit der spezifischen PAM geeignet ist. Die PAM 850 teilt den Servoverstärkern 910 und 920 Bewegungsinformation beispielsweise über eine Lichtwellenleiterverbindung 1030 mit. Jeder der Servoverstärker 910 und 920 ist entsprechend mit den Servomotoren 360 und 365, die die Bewegung der Kolben der primären und der sekundären Pumpe 355 und 350 steuern, verbunden. Die Servoverstärker teilen der PAM 850 Fehlermeldungen mit, die ihrerseits bei Auftreten eines Fehlers ein Abschalten des Systems ausführen kann. Die Fehlermeldung kann von der PAM 850 auch an den PC 1010 weitergegeben werden, um sie auf dem Bedienfeld 860 anzuzeigen.
32 stellt eine weitere Anordnung für das Benutzerinterface- und Steuersystem 800 dar. Bei dieser Anordnung ist eine PLC-Steuerung 820 ("PLC") zur Kommunikation mit dem PC 1010 verbunden. Die PLC 820 kann ein "Series 90 Controller", wie er von GET Fanuc Automation bezogen werden kann, sein. Die PLC 820 kommuniziert mit einzelnen Achsensteuerungen 1040 und 1050, die die Bewegung der Servomotoren 360 und 365 über entsprechende Servoverstärker 1060 und 1070 steuern.
Ein ähnliches System ist in 33 dargestellt. Hier kommuniziert die PLC 820 jedoch nicht direkt mit dem Bedienfeld 860. Vielmehr wird die Kommunikation vom PC 1010 übernommen.
Es können viele Arten von Benutzerinterface- und Steuersystemen für das vorliegende Füllsystem verwendet werden. Die vorstehend dargestellten Ausführungsformen sind eine Auswahl dieser Systeme und sollen nur der beispielhaften Darstellung dienen.
34 bis 40 zeigen Flußdiagramme, die einige der vielen möglichen Funktionsweisen des Benutzerinterface- und Steuersy stems darstellen. Die dargestellten Flußdiagramme können mit Hardware und/oder Software implementiert werden.
Die grundlegende, beispielhafte Funktionsweise des Systems ist in 34 dargestellt, wobei das primäre Produkt Magermilch und das sekundäre Produkt Rahm ist. Wie dargestellt, wählt der Benutzer bei 1110 zunächst das Volumen oder die Größe des zu füllenden Behälters aus. Der Milchfettgehalt, wie z. B. Magermilch, Milch mit 1% Fettgehalt, Milch mit 2% Fettgehalt, vollmilch oder Rahm, wird dann bei 1120 ausgewählt. Der Benutzer kann bei 1130 weiterhin optional die Anzahl der zu füllenden Behälter auswählen. Basierend auf der Information über das Behältervolumen und den Milchfettgehalt, die vom Benutzer eingegeben wird, wählt das Steuersystem automatisch bei 1140 das richtige Bewegungsprofil mit der Hublänge der Kolben der primären und der sekundären Pumpe 355 und 350 aus. Die Bewegungsprofile werden dann kontinuierlich implementiert, um die aufeinanderfolgenden Kartons zu füllen, bis die Produktionsmenge abgefüllt ist, bis ein manueller Stop ermittelt wird oder bis ein Fehler ermittelt wird.
35 bis 38 zeigen ein Verfahren zur Auswahl der Bewegungsprofile der Kolben basierend auf den Eingaben des Benutzers. Gemäß dem dargestellten Verfahren werden Bewegungsprofile z. B. in einem Festwertspeicher (ROM) gespeichert. Ein Bewegungsprofil wird für jede Kombination von Volumen und Milchfettgehalt, die ausgewählt werden kann, gespeichert. Wenn, wie in 35 dargestellt, das Volumen 1 (z. B. 1 gallon = 3,8 1) als Behältervolumen ausgewählt wird, kann das System dann den gewählten Milchfettgehalt in den Schritten 1150 bis 1190 ermitteln. Wenn der ausgewählte Milchfettgehalt eine zulässige Größe ist, wählt das System in den Schritten 1200 bis 1240 eines der entsprechenden Bewegungsprofile aus und implemen tiert dieses. Ein ähnlicher Prozess erfolgt, wenn eines der anderen Behältervolumina ausgewählt wurde.
39 stellt ein anderes Verfahren zur Auswahl des richtigen Bewegungsprofils dar. Hier kann z. B. ein einzelnes Bewegungsprofil in einem ROM o. ä. für jeweils die primäre und sekundäre Pumpe 355 und 350 gespeichert werden. Die Bewegungsprofile haben dann Eigenschaften (wie z. B. die Amplitude der Hublänge), die sich aufgrund des Volumens und der Milchfettkonzentration, die vom Benutzer ausgewählt werden, ändern.
40 stellt ein Verfahren zur Implementierung des Abfüllvorgangs dar, bei dem z. B. das Benutzerinterface- und Steuersystem 800, wie in 26 dargestellt, verwendet wird. Dieses Verfahren kann durch die in der PAM verwendet Software implementiert werden; die PAM kann z.B von Socapel bezogen werden. In der dargestellten Ausführungsform des Verfahrens werden die Einlaßventile 132, 137, 155 und 160 und die Auslaßventile 142, 147 und 215 sowie die Pumpen 350 und 355 von der PAM, den Servoverstärkern und den assoziierten Servomotoren 360 und 365 gesteuert. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß der VM-Komperator, auf den in den Schritten 1250 bis 1280 Bezug genommen wird, das virtuelle Mastersystem ist, das Teil der PAM-Anordnung ist.
41 und 42 zeigen zwei verschiedene Bewegungsprofile, die das Abfüllen des Rahms von der sekundären Pumpe 350, bevor die Magermilch von der primären Pumpe 355 abgefüllt wird, darstellen. Die dargestellten Profile zeigen die Position des Kolbens als Zeitfunktion über zwei Zyklusperioden.
In 41 sind die Pumpen 350 und 355 bis zum Zeitpunkt t1 in einer Ansaugphase des Zyklus. In der Zeit von t1 bis t2 sind sowohl die primäre Pumpe 355 als auch die sekundäre Pumpe 350 in einer Verweilposition. Zum Zeitpunkt t2 verläßt die sekundäre Pumpe 350 die Verweilposition und beginnt den Abfüllteil ihres Zyklus, während die primäre Pumpe 355 in der Verweilposition des Zyklus bis zum Zeitpunkt t3 bleibt; an diesem Punkt werden sowohl Magermilch als auch Rahm in den Behälter abgefüllt. Das Abfüllen ist bei t4 beendet und ein neuer Zyklus beginnt bei t5. Die Verzögerungsperiode zwischen t2 und t3 kann, wenn dies gewünscht wird, über das Benutzerinterface programmiert werden. Diese Verzögerung kann auch auf der ersten Menge von Rahm, die in den Behälter abgefüllt wird, basieren.
Alternativ zur der beschriebenen Methode, Rahm vor der Magermilch abzufüllen, oder zusätzlich zu dieser Methode können die Ventilmechanismen 142, 147 und 215 in einem zeitlich abgestimmten Verhältnis dazu benutzt werden, die gewünschte Zeitsteuerung des Abfüllens und der Verzögerungsperiode zwischen Magermilch und Rahm auszuführen.
In 42 sind die Pumpen 350 und 355 bis zum Zeitpunkt t1 in einer Ansaugphase des Zyklus. In der Zeit von t1 bis t2 sind sowohl die primäre Pumpe 355 als auch die sekundäre Pumpe 350 in einer Verweilposition. Zum Zeitpunkt t2 verläßt die sekundäre Pumpe 350 die Verweilposition und beginnt den Abfüllteil ihres Zyklus, während die primäre Pumpe 355 in der Verweilposition des Zyklus bis zum Zeitpunkt t3 bleibt; an diesem Punkt ist der Rahm vollständig oder nahezu vollständig in den Behälter abgefüllt. Zum Zeitpunkt t3 beginnt die primäre Pumpe 355 Magermilch in den Behälter abzufüllen. Das Abfüllen ist zum Zeitpunkt t4 beendet und ein neuer Zyklus beginnt zum Zeitpunkt t5.
43 zeigt die Geschwindigkeit der Kolben als eine Funktion der Zeit über einen einzelnen Ansaug/Abfüll-Zyklus.
44 stellt eine weitere Ausführungsform eines Benutzerinterface- und Steuersystems zur Benutzung in einer bestehenden Verpackungsmaschine, wie z. B. der oben erwähnten TR/7 dar, bei der ein weiterer Steuerkreis verwendet wird, um die Benutzung der bestehenden Maschinenbestandteile zu vereinfachen. Das dargestellte Steuersystem weist insbesondere einen weiteren Kreis auf, der eine Schnittstelle zu dem bestehenden Nockenantrieb der Maschine bildet.
Gemäß bekannter Verfahren zum Wechseln der Betriebsart der Verpackungsmaschine, um verschiedene Kartonvolumina zu verwenden, kann eine Mehrzahl von Nocken auf einer einzelnen Nockenwelle, die sich entlang der Länge der Verpackungsmaschine erstreckt, angebracht sein. Für ein vorgegebenes Verpackungsvolumen ist nur ein Nockensatz im Eingriff mit den verschiedenen Bewegungskomponenten der Maschine. Wenn das Verpackungsvolumen vom Benutzer geändert wird, wird die Nockenwelle entlang ihrer Achse verschoben, bis ein weiterer Nockensatz mit den Bewegungskomponenten der Maschine in Eingriff ist. Der neue Nockensatz gibt die Bewegung, die nötig ist, um die Maschine mit dem neu gewählten Kartonvolumen zu betreiben, weiter.
In dem dargestellten System, ist die PAM 850 direkt mit der bestehenden Maschinensteuerung 870 verbunden. Ein weiterer Servoverstärker 1300, wie z. B. der vorstehend erwähnte ST-1, ist in einer Ringanordnung mit den oben erwähnten Servoverstärkern 910 und 920 aus 26 verbunden. Der Ausgang des Servoverstärkers 1300 ist über eine oder mehrere Linien 1305 so verbunden, daß er einen Nockenantriebsmoter 1310 antreibt, der z. B. ein Motor sein kann, der in Maschine bereits vorhan den ist, um die Nockenwelle zu drehen. Ein erster Drehmelder 1320 ist so angeordnet, daß der die Drehung der Nockenwelle überwacht und ihre Position an die bestehende Maschinensteuerung 870 über eine oder mehrere Linien 1325 weiterleitet. Ein zweiter Drehmelder 1330 ist so angeordnet, daß er die Drehung der Nockenwelle überwacht und ihre Position an den Servoverstärker 1300 über eine oder mehrere Linien 1335 weitergibt. Da der Servoverstärker die Drehung der Nockenwelle steuert, ist es möglich, den Betrieb der bestehenden Maschine mit dem neu hinzugefügten Füllsystem genauer zu koordinieren.

Claims

Verfahren zum Füllen eines Behälters mit Sahne und Magermilch, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Stellen des zu befüllenden Behälters unter erste (180) und zweite (185) Füllrohre, wobei das zweite Füllrohr konzentrisch innerhalb des ersten Füllrohres angeordnet ist; und Abfüllen einer vorbestimmten Menge von Sahne durch das zweite Füllrohr in den Behälter; und Abfüllen einer vorbestimmten Menge von Magermilch durch das erste Füllrohr in den Behälter nach einer Verzögerungszeit innerhalb derer eine Menge von Sahne durch das zweite Füllrohr abgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter beinhaltend den Schritt des Programmierens der Verzögerungszeit über ein Benutzerschnittstellenmenue.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verzögerungszeit vom Behältervolumen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sahne und die Magermilch gleichzeitig nach der Verzögerungszeit in den Behälter abgefüllt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verzögerungszeit ausreichend lang ist, um eine im wesentlichen vollständige Abfüllung der Sahne in den Behälter zu gewährleisten, bevor mit dem Abfüllen der vorbestimmten Menge an Magermilch begonnen wird.
Verfahren zum Füllen von Sahne und Magermilch in einen Behälter, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Stellen eines zu füllenden Behälters unter erste (180) und zweite (185) Füllrohre, wobei das zweite Füllrohr konzentrisch innerhalb des ersten Füllrohres angeordnet ist; Abfüllen einer vorbestimmten Menge von Sahne in den Behälter durch das zweite Füllrohr; und Abfüllen einer vorbestimmten Menge von Magermilch in den Behälter durch das erste Füllrohr, wobei das Abfüllen der vorbestimmten Menge von Magermilch nach einer ersten vorbestimmten Menge von Sahne begonnen wird, die in den Behälter abgefüllt wurde.
Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend den Schritt des Programmierens der ersten vorbestimmten Menge von Sahne mittels eines Benutzerschnittstellenmenues.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste vorbestimmte Menge an Sahne vom Behältervolumen abhängt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Sahne und die Magermilch gleichzeitig in den Behälter abgefüllt werden, nachdem die erste vorbestimmte Menge an Sahne in den Behälter abgefüllt wurde.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die vorbestimmte Menge an Sahne weitgehend in den Behälter abgefüllt wurde, bevor mit dem Abfüllen der vorbestimmten Menge an Magermilch begonnen wird.