DK176530B1

DK176530B1 - Fremgangsmåde og apparat til fyldning af fortrinsvis höjviskös iskrem i en beholder

Info

Publication number: DK176530B1
Application number: DK200301337A
Authority: DK
Inventors: Ejvind Waldstroem
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2008-07-14
Also published as: EP1662892A1; US20070054015A1; WO2005025320A1; DK200301337A

Description

DK 176530 B1

Fremgangsmåde og apparat til fyldning af fortrinsvis højviskøs iskrem i en

BEHOLDER

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til fyldning af 5 fortrinsvis højviskøs iskrem i en beholder.

Fyldning af iskrem i en emballage, såsom en container, et kræmmerhus eller lignende en beholder, der er åben for oven, foregår' ved at beholderen fremføres intermitterende til en position under et iyldningsapparat Under beholderens stilstand 10 skal udstrømningen fra fyidningsapparatet fylde beholderen med en forudbestemt mængde, typisk helt ud, og afslutningen for oven foretages typisk med en fastlagt geometri eventuelt med et dekorativt mønster, og til slut skal iskremsstrengen brydes og fyidningsapparatet loftes fri af beholderen, så denne kan føres fremad uden at dennes topkanter berøres af iskremen.

15

Til fyldning af normal iskrem i temperaturområdet til -l7°C, hvor viskositeten er relativ lav. benyttes kendte fyldeapparater. Disse har imidlertid vist sig uegnede ved fyldning af stiv iskrem i temperaturområdet -5-10 til -5-1 S"C, hvor viskositeten er meget højere, 20

Der kendes mindst tre principper for fyldning af normal iskrem.

Den første kaldes ”time-elapse”“fyldning. Ifølge dette princip åbnes og lukkes der for udstrømningen ved hjælp af en ventil. Idet tilstrømningen af iskremen fra den 25 foregående iskremfryser er næsten konstant, vil trykket forøges i lukkeperioden.

Iskremen indeholder en luftmængde, der gør den kompressihel Det forøgede tryk som opbygges i iukkeperioden, medvirker til en forøget acceleration, når ventil åbnes, og dermed en hurtig fyldning. I udstrømnings-åbningen forekommer ofte faste geometriske restriktioner som er nødvendige for at opnå et ønskeligt fyldemønster, 30 hovedsagelig ved fyldeafslutningen foroven i beholderen.

DK 176530 B1 2 r

Det andet kendte princip kaldes ’’ekstruderings-fyldning’’. Ved dette princip strømmer iskremen med næsten konstant hastighed ud ad fyldningsapparatet, hvor en skæremekanisme afskærer iskremen i ensartede portioner. Ved fyldning i en emballage vil den praktisk mulige fyldetid kun udgøre ca. 50% af cyklustiden, dvs.

5 tiden mellem beholder~/emballagefrerniøringeme. 1 den resterende tid, mens en emballage fremføres, vil iskremen strømme ud af fyideapparatet svarende til ca. 50% af fyldevolumen. Denne Iskremmængde, som hænger under fyldningsapparatet, skal ved den efterfølgende fyldning føres ned i emballagen, idet fyldningsapparatet sænkes ned mød emballagen og afsluttes med en opadgående bevægelse, hvorefter 10 iskremen afskæres ved emballagens overkant.

Det tredje princip, "stempel-fyldning” kan illustreres af US-A-2,965,141, der beskriver et apparat og en fremgangsmåde til fyldning af normal iskrem i beholdere, hvor apparatet omfatter trykmidler i form af stempler, der presser iskremen ud af 15 fylderør og ned i beholderne.

Arsagen til at disse kendte principper ikke er anvendelige til fyldning af stiv iskrem, er den høje viskositet, der medfører meget store trykforøgekser ved den kompression som opstår, efter ventilen lukker eller stemplet standser og efterfølgende 20 ukontrollabel udstrømning, når ventilen åbnes eller stemplet bevæges igen. Endvidere er det ved den kendte ekstraderingsfyldnmg af stiv iskrem meget vanskeligt at styre udfyldningen af emballagen på grund af den højviskose portion, som hænger under fyideapparatet ved start af fyldningen.

25 Med den stive iskrem er det vanskeligt at opnå en tilfredsstillende afslutning og fykiegeometri med de kendte teknikker. Ved nogle (beholder) emballage-geometrier vil udstrømnings-volumen reduceres som følge af at den høj-viskose iskrem skal strømme gennem et reduceret udstrømningstværsnit som er nødvendigt for at opnå en god fyldegeometri foroven i beholderen. Den reducerede volumen-udstrømning 30 begrænser maskinens kapacitet, eller gør at spildet stiger.

ϊ DK 176530 B1 3

Dei er på den baggrund hensigten med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til fyldning af stiv iskrem, dvs, Iskrem med høj viskositet, i en beholder, som reducerer eller sågar eliminerer de ulemper, der er omtalt for de kendte fyldningsprincipper, 5

Dette er løst ved en fremgangsmåde samt et apparat til fyldning af fortrinsvis høj viskøs iskrem i beholdere, hvor en i det væsentlige konstant strømning af iskrem tilføres et fyldningsapparat, der i en strønmingskanal leder mod et udløb for successiv fyldning af beholderne, strømningsvolumen af strømningskanalen redu-10 ceres under fyldningen af en beholder med den udstrømmende iskrem, den udhængende iskrem overskæres ved endt fyldning af den givne beholder og strømnings-volumen derefter forøges, mens næste beholder positioneres i forhold til udløbet for fyldning, og strømningsvolumen varieres gennem styret, teleskopisk forskydning af to rørstykker, der danner strømningskanalen, i s; 1 ^

Et fyklningsappamt ifølge opfindelsen omfatter et indløb, hvortil en i det væsentlige konstant strømning af iskrem tilføres, og et udløb for successiv fyldning af beholderne, hvor apparatet mellem indløbet og udløbet udviser en strømningskanal, der udgøres af i det mindste to indbyrdes teleskopisk forskydelige rørstykker.

20 Apparatet omfatter endvidere midler til variation volumen af strømningskanalen om fattende drivmidler for positionering af rørstykkerne i forhold til en underliggende beholder og forskydning af rørstykkerne i forhold til hinanden samt midler til styring af strømningsvolumen i strømningskanalen. Disse midler til volumenvariation udgøres af et gi iderørstykke placeret udvendigt, el ler alternativt også et 25 fortrængningselcment placeret indvendigt i et fylderør, således at gliderørstvkket kan forskydes teleskopisk ved hjælp af drivmidler. Det samlede indvendige volumen kan derved varieres efter et forudbestemt forløb. Dette muliggør et stop før iskremudløbet. ved at forøge det indvendige volumen med en hastighed svarende til den konstante tilstrømning af iskrem eller en tilbagesugning af iskrem op i 30 fyldningsapparatet ved en hurtigere forskydning. Ved den efterfølgende start afen ny fyldning reduceres den indvendige volumen, hvorved der kan opnås en kontrolleret r OK 176530 B1 4 acceleration og udstrømningshastighed af iskremen. Herved kan fyldning af højviskøs iskrem udføres hurtigt og med stør geometrisk præcision. Det er ved opfindelsen endvidere indset, at denne fyldningsmetode også kan anvendes til fyldning af iskrem med relativ lav viskositet, hvilket kan være fordelagtigt, såfremt 5 en komprimering af iskremen ønskes reduceret eller helt undgået

Ved afslutningen af fyldningen foroven i beholderen forøges det indvendige volumen, så udstrømningen stoppes eller der foretages en "tilbagetrækning” af iskremen, hvorved tværsnittet reduceres. ! forbindelse hermed foretages en 10 overskæring af iskremstangen ved hjælp af skæremidler, såsom en skæretråd, som er arrangeret på en svingbar eller forskydelig arm ud for udløbsdysen. Herved opnås den effekt, at toppen af iskremfyldningen kan afsluttes under emballagens overkant Det er ved opfindelsen indset, at skærem idlerne alternativt kan være udfølt som kiipningsmidler eller andre typer af skæreindretninger.

15

For at opnå et styret geometrimønster ved afslutningen af fyldning kan der ved udløbsdysen anbringes et antal formelementer, som kan vippes, svinges eller forskydes fra udløbets periferi og ind mod centrum for formgi vning af tværsnittet af den udstrømmende iskrem. Ved en kontrolleret bevægelse af disse formelementer 20 kan udløbtværsnittet reduceres, og der fremkommer derved en variabel profileret udløbåbning, sorn vil frembringe en tværsnitsgeometri i den udstrømmende stive iskrem eller sågar helt lukke udstrømningsåbriingen. Herved kan udløbtværsnittet (arealet) holdes på maksimal dimension under fyldningen af størstedelen af den høj viskose iskrem og dermed forøge maskinens kapacitet, samtidig med at 25 tværsnittet kan reduceres ved den afsluttede fy Idefase.

1 det følgende er opfindelsen beskrevet i detaljer under henvisning til vedlagte tegningsmateriale, hvor 30 Fig. 1 * viser et skemafisk billede af fyldningsprocessen; ϊ DK 176530 B1 5

Fig, 2 til 5 viser lire procestrin ved en fytdningsproces og et fyldningsapparat ifølge opfindelsen;

Fig. 6 og 7 viser et sidesnitbi Hede og et endebillede af en udløbsdyse med formfameller ifølge en foretrukken udiørdsesforrn, hvor lamellerne er i 5 en passiv position; og

Fig, S og 9 viser samme i deres aktive position.

Som vist skematisk i figur 1 foretages fyldmngsprocessen af emballagebeholdere til iskrem ved, at beholderne 3 intermitterende fremføres på en transportør, som 10 indikeret ved pilen S. Ϊ en fyldningsstation føres beholderen 3 ind under et fy ideapparat 1, hvorfra iskremen strømmer ud, som vist ved pilen 4 og beholderen 3 fyldes med iskrem 5, Iskremen tilføres fyldeapparatet 1 fra en isfryser 2 med en i det væsentlige konstant tiistrømningshastighed F. Beholderne 3 kan være bægre, vafler, eller lignende iscontainere, som er åbne for oven og medvirker til at emballere 15 iskremen.

I figurerne 2 til 5 er vist en fyldrtingscyklus ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen under anvendelse af et fyldeapparat ifølge en foretrukken udførelsesfortn af opfindelsen, I figur 2 er vist fyldeapparatet ved starten af en fyldningsproces ifølge 20 opfindelsen, Fig. 3 viser fyldningsprocessen efter ca, 50% af procestiden, fig. 4 viser positionen af elementerne i fyldeapparatet efter ca. 55% af procestiden og fig, 5 viser fyldeprocessen, når den næsten er færdig, dvs. efter ca. 95% af procestiden er forløbet.

25 Et første rørstykke 10 er arrangeret som et gliderør udvendigt på et andet rørstykke 11, der fungerer som fylderør. De to rørstykker 10, 11 er teleskopisk forskydelige i forhold til hinanden og positionerbare i forhold til beholderen under fyldeapparatet 1 ved hjælp af en drivmekanisme 12. der i den foretrukne udførelse kan være en servomotor, heks. en AC-motor. Idet første rørstykke 10 udviser et indløb 25 og det 30 andet rørstykke 11 er nederst forsynet med en udløbsdyse 7 med en udløbåbning 20.

Til sammen danner de to rørstykkér 10, 11 en strømningskanal 13, hvorigennem DK 176530 B1 6 iskremen, der strømmer til med en i det væsentlige kontant hastighed kan fyldes ned i beholderen 3.

En fyldning af en beholder påbegyndes, som vist i fig. 2 ved at udløbsdysen 7 føres 5 ned i beholderen 3 og at topkanten af det andet rørstykke 11 er positioneret i en afstand D fra toppen af gliderøret 10. og at fylderøret 11 herved er ført frem s forhold til gliderøret 10 med en afstand V, som svarer til ca. 50% af mængden af iskrem, der skal fyldes i beholderen 3. Herefter fyldes beholderen 3 gradvist, ved at fylderøret 11 gradvist trækkes tilbage i gliderøret 10, som samtidig løftes opad, hvorved det 10 indvendige volumen af strømningskanalen 13 formindskes under fyldningen. Når fyldningen er færdig, er gliderøret 10 løftet til en afstand 1¾ over fylderøret 11, idet dysen samtidig er løftet afstanden S;, opad (se fig. 3),

Efter fyldningen aktiveres skæreindretningen 6, der fortrinsvis udviser en skæretråd, 15 der er svingbart ophængt imellem to arme, som svinges frem eller tilbage for overskæring af iskremen 5 samtidig med at rørstykkeme 10, 11 løftes yderligere op i en distance S3 til en position som vist i fig. 4, idet de to rørstykker 10, 11 samtidig forskydes yderligere til et stykke fra hinanden, som vist ved afstanden D3. Desuden er dysens åbning 20 samtidig hævet en højde H3 over beholderens ovre kant, som vist 20 i fig. 4. Herved forøges det indvendige volumen af strømning skan al en 13 med en tilstrækkelig stor hastighed til, at iskremen ikke strømmer ud. af udløbsdysen 7.

Det indvendige volumen .fortsættes med at blive forøget også efter dysen er løftet fri af beholderen 3. ved at gliderøret 10 føres yderligere baglæns til en afstand Eft 25 mellem topkanteme på rørstykkeme 10, 11, samtidig med at den fyldte beholder føres væk og en ny beholder dl fyldning føres ind under fyldeapparatet 1, således som vist i fig. 5. Hermed er fyldningsprocessen ved at være tilendebragt og kan derefter gentages for den nye beholder 3, ved at rørstykkeme 3 0, 11 igen trækkes ind i hinanden og dysen samtidig fores ned i den nye beholder, hvorved volumen af 30 strømningskanaien 13 formindskes og udiøbhastigheden af iskremen gennem 9 DK 176530 B1 7 dyseåbningen 20 kan styres til en hastighed på omtrent del dobbelte af indløbshastigheden F af iskremen.

I figurerne 6 til 9 er vist henholdsvis et sidesnitbillede og et endebillede af en 5 udløbsdyse 7 ifølge en foretrukken udførelsesform af opfindelsen, Dysen 7 er forsynet med formlameller 21 arrangeret langs periferien af dyseåbningen 20. De enkelte formlamelier 21 er drejeligt arrangerede omkring en omdrejningsakse 24 og udviser en skrående aktiveringsportion 22, der via en skrående flade samvirker med et ringformet aktiveringselement 23, der vipper formlamelleme 21 ind i 10 dyseåbningen 20 ved en aksial forskydning, i fig. 6 er dyseåbningen 20 med formlamelier 21 vist i en passiv position og i fig, 8 er samme vist i en aktiv position med formiamelferae 21 vippet ind. Formlamellerne 21 er forsynet med fjedermidier 26. som sikrer kontakt mellem den skrånende flade og aktiveringseJementet 23, hvorved det sikres, at fomiiamelleme vipper tilbage igen ved en aksial forskydning 15 af aktiveringselementet 23 i opadgående retning. 1 figurerne 7 og 9 er dyseåbningen vist nedenfra i henholdsvis den passiv og aktiv position, Lamellerne 21 kan udformes med forskellige geometrier alt efter hvilket dekorativt tværsnitsmønster, der ønskes af den udstrømmende iskremstreng. Endvidere er det ved opfindelsen indset, at lamellerne 21 også kan udformes og betjenes på en sådan måde, at de kan anvendes 20 til helt at lukke dyseåbningen 20, hvis dette skulle være ønskeligt.

Ovenfor er opfindelsen beskrevet med henvisning til en foretrukken udføre!sesform.

Claims

8 DK 176530 B1 ]. En fremgangsmåde til fyldning af fortrinsvis højviskøs iskrem i beholdere, hvor en i det væsentlige konstant strømning af iskrem tilføres et fyldningsapparat, der i en 5 strømningskanai leder mod et udløb for successiv fyldning af beholderne, hvor strømningsvoiumen af strømningskanalen reduceres under fyldningen af en beholder med den udstrømmende iskrem, hvor den udhængende iskrem overskæres ved endt fyldning af den givne beholder øg strømningsvoiumen derefter forøges, mens næste beholder positioneres i forhold til 10 udløbet for fyldning, kendetegnet ved, at strømningsvoiumen varieres gennem teleskopisk forskydning af to rørstykker, der danner strømningskanalen. 15 2, En fremgangsmåde ifølge krav 1, hvorved strømningsvoiumen varieres gennem forskydning af et fortrængningseiement i strømningskanalen.
3. En fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvorved udstrømningen af iskrem kontrolleres af en processtyring, hvorved hastigheden af ændringen af strømnings- 20 volumen styres indenfor et interval,
4. En fremgangsmåde ifølge krav 3, hvorved strømningsvoiumen kan reduceres således at det udstrømmende volumen er i det væsentlige fordoblet i forhold til den tilstrømmende volumen af iskrem. 2.5
5. En fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, hvorved strømningsvoiumen kern forøges således at det udstrømmende volumen i det væsentlige stopper eller tilbagetrækkes, mens den tilstrømmende volumen af iskrem er i det væsentlige konstant. 30 9 r OK 178530 B1
6, Et apparat til fyldning af fortrinsvis høj viskøs iskrem i beholdere, omfattende et indløb, hvortil en i det væsentlige konstant strømning af iskrem tilføres, og et udløb for successiv fyldning af beholderne, hvor apparater mellem indløbet og udløbet udviser en strømningskanal, der udgøres 5 af i det mindste to indbyrdes teleskopisk forskydelige rørstykker, hvor apparatet omfatter midler til variation af volumen af strømningskanalen omfattende drivmidler for positionering af rørstvkkeme i forhold til en underliggende beholder, og hvor apparatet omfatter midler til styring af strømningsvolumen i 10 strømningskanalen kendetegnet ved, ai midlerne til variation af volumen af strømningskanalen omfatter drivmidler til forskydning af rørstykkerne i forhold til hinanden.
7. Et apparat ifølge krav 6, hvor et første rørstykke udviser indløbet til strømningskanalen og et andet rørstykke med udløbet af strømningskanalen, hvilket andet rørstykke er koncentrisk arrangeret i det første rørstykke, og forsynet med en udløbsdyse, hvorigennem iskremen kan ledes ned i beholderen.
8. Et apparat ifølge krav 6 dier 7, hvor drivmidlerne er en servomotor, hvor dysemidlerne kan positioneres for fyldning af en beholder ved rotation af motoren i en første omdrejningsretning og at dysemidlerne herefter kan gradvist løftes ud af beholderen ved rotation af motoren i den anden omdrejningsretning samt at de to rørstykker indbyrdes kan forskydes ud af hinanden ved rotation af motoren i denne 25 anden ømdrejningsretning.
9. Et apparat ifølge krav 6, hvor der i strømningskanalen er arrangeret et førtrøngnirigselement, der kan forskydes i strømningskanalen for ændring af strømningsvolumen d eri. 30 DK 176530 B1 10
10. Et apparat ifølge ethvert af kravene 6 til 9, hvor der ud over udløbet er arrangeret en skæringsindretning for overskæring af den udstrømmende iskrem.
11. Et apparat ifølge ethvert af kravene 6 til 10, hvor midlerne til styring af 5 strømningsvolumen i sirømningskanalen kan styre hastigheden af ændringen i strømningsvolumen indenfor et interval, således at udløbshastigheden af den udstrømmende iskrem kan styres fra at være nul eller sågar negativ til i det væsentlige dobbelt så stor som. den i det væsentlige konstante indløbshastighed af Iskremen til apparater. 10
12. Et apparat ifølge ethvert af kravene 7 til 11, hvor udløbsdysen er forsynet med forme i ententer arrangeret langs periferiers, af udløbet, hvorved en forudbestemt og under fyideforløbet styret geometri af den udstrømmende iskrem kan tilvejebringes, 15 13, Et apparat ifølge krav 12, hvor formel ententerne er bevægeligt arrangeret, således at formdementeme kan vippes, svinges eller radialt forskydes til en aktiv position, hvor de rager ind i dysens åbning og en passiv position, hvor de er tilbagetrukne og derved ikke påvirker den udstrømmende iskrem.
14. Et. apparat ifølge krav 13, hvori formel ementeme kan bevæges ind mod eller bort fra en elastisk udløbsdyse og derved ved deformation kan frembringe en fast eller variabel udløbsgeometri i denne.