EP0090955A2 - Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels - Google Patents
Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels Download PDFInfo
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- B65B3/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
- B65B3/08—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by screw-type feeders
Definitions
- the invention relates to a machine for dosing, filling and packaging a doughy or pasty foodstuff, which is fed through at least one screw conveyor from a screw trough via a guide channel to a dosing device and via a subsequent shaping channel (mouthpiece) at least one packaging container which, after filling and closing, is fed with a plurality of identical packaging containers is packed in a large package.
- the invention has for its object to provide a novel machine with higher packaging performance.
- the invention shows a novel way with which it is possible to increase the packaging performance of the machine despite maintaining the usual drive powers.
- FIG. 1 shows a schematic, not to scale representation of a machine 10 for dosing, filling and packaging a pasty or pasty food 12, which enters a screw trough via a feed hopper 11 and is fed from there to a dosing device 16 by means of a screw conveyor 14 via a guide channel 15 , portioned there according to weight or volume and finally filled into a packaging container 18 via a molding channel 17 (mouthpiece).
- the packaging containers 18 are fed to the metering station 17 'via a rotating table 19 rotating in a horizontal plane.
- packaging containers can also be produced immediately before the packaging process in a folding station located below the metering station 17 'and not shown in FIG. 1.
- the invention takes a different route leading to success, in that it provides that at least the guide channel 15 arranged between the screw trough 13 and the metering device 16 and the forming channel 17 adjoining the metering device 16 are funnel-shaped or obelisk-like in the conveying direction of the food 12, and that at least the guide channel 15 is lined with a friction-reducing coating.
- a funnel-shaped widening of the guide duct 15 or the molded duct 17 is considered if these parts of the machine 10 have a circular cross-sectional area.
- An obelisk-like extension is useful if these machine components - as shown for example in FIG. 2 - have a rectangular or square cross-sectional area 22.
- FIG. 2 shows a sectional view of the guide channel 15 of a first embodiment of the invention.
- This is a machine in which this guide channel 15 has only a single conveying path, the inner cross section 22 of which is also rectangular.
- a funnel-shaped or obelisk-like extension is to be understood to mean that, instead of the jacket surfaces standing perpendicularly on the respective base surface, jacket surfaces are provided which diverge uniformly at a certain angle in the conveying direction of the food 12. In practice, it has proven to be expedient to provide angular values below approximately 2 ° between a plane assumed to be the reference plane and perpendicular to the base surface and the outward-facing inner lateral surface of the guide duct 15 or the molded duct 17.
- Such a measure prevents jamming along the conveying path of the food 12 and ensures a constant flow of food.
- the movement of the food 12 to be packaged within the machine 10 can advantageously thereby continue be made easier that at least the guide channel 15, which also has the task of redirecting the food 12 to be conveyed in another direction, is lined with a friction-reducing coating 21 (FIG. 2).
- a plastic that is approved for food processing machines such as, for example, polytetraethylene fluoride (PTFE), is particularly suitable as the friction-reducing coating 21.
- PTFE polytetraethylene fluoride
- two counter-rotating screw conveyors 14 are arranged in the screw trough 13 and move the food 12 in the direction of the guide channel 15.
- guide grooves 41 are provided in the interior 40 (FIG. 4) of the screw trough 13, which essentially has the shape of hollow cylinders parallel to one another, which are primarily are introduced into the surface areas of the inner lateral surface 42 lying opposite on the outside.
- the guide grooves 41 preferably extend in the longitudinal axis direction of the hollow cylinders.
- FIG. 4 shows a sectional illustration through the screw trough 13 along line 4 - 4 of FIG. 1.
- the cross-sectional area on the guide groove 41 is preferably part of a circular area.
- the guide channel 15 comprises two spatially separate conveying paths which receive the food 12 conveyed out of the screw trough 13 with a kidney-shaped opening 30 (FIG. 3).
- Each of the two extensions of the kidney-shaped opening 30 is aligned with the cross-sectional area of the screw conveyor 14 previously arranged in the conveying direction.
- the food 12 After crossing the guide channel 15, the food 12 reaches the metering device 16, in which it is portioned by weight and / or volume and then fed to a shaped channel 17 (mouthpiece).
- the form channel 17 has the task of introducing the portioned food 12 into the packaging container 18 and possibly bringing it into a shape which is adapted to the shape of the packaging container 18.
- the shaped channel 17 can have a rectangular cross-sectional area in order to produce a cuboid strand of the food 12.
- the metering device 16 itself comprises a rotary slide valve 50 known per se, which is explained in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.
- the rotary slide valve 50 which is preferably mounted on the fly, occupies two positions which are not explained in the drawing. In a first position, it enables the passage of the food 12 to a first metering cylinder 16 'or 16 ", which is only indicated schematically in FIG. 1. During this work cycle, there is no connection between this metering cylinder and the molding channel 17. In a subsequent position of the rotary slide valve 50 a connection is established between the first metering cylinder 16 'or 16 "to the molding channel 17 so that the food 12 initially located in the metering cylinder 16' can be ejected into the packaging container 18.
- the other dosing cylinder 16 "is filled from the replenished food supply.
- the dosing cylinders are actuated hydraulically, electrically or mechanically in a manner known per se.
- the rotary slide valve which is floatingly mounted in its housing 51 (FIG. 5) 50 delimited and disc-shaped on both diametrically opposite sides on the one hand by flat surfaces 53 and on the other hand by cylinder jacket surfaces 52 in such a way that the cylinder jacket surfaces 53 only make up a part of a circumference, preferably lying at approximately 120 °.
- the packaging container 18 is filled with a well-defined amount of the food 12 and sealed. After being closed, it is transferred to a transport device 7b (FIG. 1) leading outward in the radial direction, which transfers it to a collective packaging station 80 of the machine 10 and which is arranged above the turntable 19. In this collective packaging station, several similar packaging containers 18 are put together to form a larger collective packaging.
- the transport device 70 is explained in detail with reference to FIGS. 7, 8 and 9.
- the transport device 70 comprises an endlessly circulating toothed belt 73 which carries drivers 71, 72, which are distributed in pairs around the circumference at equal intervals.
- the drivers 71, 72 which are assigned to one another in pairs, are likewise arranged at a distance from one another, in such a way that they are aligned with one of their side edges 74, 75.
- the driver 71 leading in the direction of travel of the toothed belt 73 has a substantially smaller driver surface than the assigned following driver 72. This has the following relation.
- the driver 71 which has the smaller driver surface, engages eccentrically on a side edge of the packaging container 18, which has a rectangular cross section, and rotates it by approximately 90 °.
- the follower 72 following in the running direction of the toothed belt 73 engages the edge of the packaging container 18, which is now at the rear, and conveys it to the packaging station 80 in the direction of the arrow.
- the measure described above is necessary because the packaging container 18 in the region of the metering station 17 assume a different position than in the collective packaging station 80.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels, das durch mindestens eine Förderschnecke aus einem Schneckentrog über einen Leitkanal einer Dosiervorrichtung und über einen anschließenden Formkanal (Mundstück) mindestens einem Verpakkungshehälter zugeführt wird, der nach Füllen und Verschließen mit einer Mehrzahl gleicher Verpackungsbehälter in einer Großpackung verpackt wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Maschine mit höherer Verpackungsleistung anzugeben.
- Insbesondere bei teigigen oder pastösen Nahrungsmitteln ist die Steigerung der Verpackungsleistung mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, da der Förderung des zu verpakdenden Nahrungsmittels von einem Vorratsgefäß über Leitkanäle eine Dosiervorrichtung und ggf. einen anschließenden Formkanal zum Verpackungsbehälter aufgrund der speziellen Konsistenz des Nahrungsmittels ein beträchtlicher Widerstand entgegengesetzt wird. Es könnte nun daran gedacht werden, diesen Widerstand durch Installation einer größeren Antriebsleistung der Fördermittel zu überwinden.
- Dieser Weg erweist sich jedoch nicht als zweckmäßig, da der Herstellungspreis der Maschine durch den stärkeren Antrieb steigt und auch während der Laufzeit der Maschine ständig höhere Energiekosten für den stärkeren Antrieb in Kauf genommen werden müssen.
- Die Erfindung weist einen neuartigen Weg, mit dem es möglich ist, trotz Beibehaltung üblicher Antriebsleistungen, die Verpackungsleistung der Maschine zu erhöhen.
- Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:
- Fig. 1: eine schematische, nicht maßstäbliche Darstellung einer Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpakken;
- Fig. 2: einen Querschnitt des Leitkanals eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Linie 2 - 2 von Fig. 1;
- Fig. 3: einen Querschnitt durch die Verbindungsstelle zwischen Fördertrog und Leitkanal gemäß Linie 3 - 3 der Fig. 1;
- Fig. 4: einen Querschnitt durch den Fördertrog entlang Linie 4 - 4 gem. Fig. 1;
- Fig. 5: eine Darstellung des in der Dosiervorrichtung enthaltenen Drehschiebers mit seinem Lagergehäuse;
- Fig. 6: eine Vorderansicht auf die Stirnfläche des Drehschiebers mit Blickrichtung B aus Fig. 5;
- Fig. 7: eine schematische Seitenansicht einer Fördervorrichtung zur Fortbewegung der Verpackungsbehälter mit auf dem Umfang eines Zahnriemens angeordneten Mitnehmern;
- Fig. 8: eine vergrößerte Detaildarstellung des Bereichs X der Fördereinrichtung gem. Fig. 7;
- Fig. 9: eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teilstücks des Mitnehmer tragenden Zahnriemens der Fördereinrichtung.
- Fig. 1 zeigt in schematischer, nicht maßstäblicher Darstellung eine Maschine 10 zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels 12, das über einen Einfülltrichter 11 in einen Schneckentrog gelangt und von dort mittels einer Förderschnecke 14 über einen Leitkanal 15 einer Dosiervorrichtung 16 zugeführt, dort nach Gewicht bzw. Volumen portioniert und schließlich über einen Formkanal 17 (Mundstück) in einen Verpackungsbehälter 18 eingefüllt wird.
- Die Verpackungsbehälter 18 werden der Dosierstation 17' über einen in einer horizontale Ebene rotierenden Drehtisch 19 zugeführt. Alternativ können Verpackungsbehälter auch unmittelbar vor dem Verpackungsvorgang in einer unterhalb der Dosierstation 17' liegenden,in Fig. 1 nicht dargestellten Faltstation hergestellt werden. Nach Füllen und Verschließen der Verpackungsbehälter 18 werden diese über eine Fördervorrichtung 70 einer Sammelverpackungsstation 80 zugeführt, in der mehrere gleichartige Verpackungsbehälter 18 zu einer größeren Packung zusammengefaßt werden.
- Die Förderung teigiger oder pastöser Nahrungsmittel 12 von dem Einfülltrichter 11 durch die Maschine 10 in Richtung auf den zu füllenden Verpackungsbehälter 18 stößt in der Praxis insbesondere dann auf sehr große Schwierigkeiten, wenn sich das Nahrungsmittel 12 mehr oder weniger einer festen Konsistenz annähert. Bei herkömmlichen Maschinen wurde beispielsweise beobachtet, daß,abhängig vom jeweiligen Zustand des Nahrungsmittels 12,eine drastische Reduzierung der Verpakkungsleistung auftrat bzw. eine Füllung der Verpackungsbehälter 18 überhaupt nicht mehr stattfand, weil die innerhalb der Maschine 10 verlaufenden Förderungswege verstopften und die üblicherweise installierten Antriebsaggregate nicht in der Lage waren, den sich dem Nahrungsmittelfluß bietenden Widerstand zu überwinden. Möglicherweise könnte eine wesentlich verstärkte Antriebsleistung dieses Problem überwinden, wobei jedoch erhöhte Herstellungskosten der Maschine und wesentlich höhere laufende Kosten infolge des höheren Energiebedarfs in Kauf zu nehmen wären. Demgegenüber geht die Erfindung einen andersartigen zum Erfolg führenden Weg, indem sie )nämlich vorsieht, daß zumindest der zwischen Schneckentrog 13 und Dosiervorrichtung 16 angeordnete Leitkanal 15 und der sich an die Dosiervorrichtung 16 anschließende Formkanal 17 sich in Förderungsrichtung des Nahrungsmittels 12 trichterförmig bzw. obeliskartig erweiternd ausgebildet sind, und daß zumindest der Leitkanal 15 mit einer reibungsvermindernden Beschichtung ausgekleidet ist. Eine trichterförmige Erweiterung des Leitkanals 15 oder des Formkanals 17 kommt dann in Betracht, wenn diese Teile der Maschine 10 eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Eine obeliskartige Erweiterung ist zweckmäßig dann vorzusehen, wenn diese Maschinenbauteile - wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt - eine rechteckförmige oder auch quadratische Querschnittsfläche 22 aufweisen. Fig. 2 zeigt ein Schnittbild des Leitkanals 15 eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei handelt es sich um eine Maschine, bei der dieser Leitkanal 15 nur einen einzigen Förderweg aufweist, dessen Innenquerschnitt 22 zudem rechteckförmig ausgebildet ist. Unter einer trichterförmigen bzw. obeliskartigen Erweiterung ist zu verstehen, daß an Stelle von auf der jeweiligen Grundfläche senkrecht stehenden Mantelflächen Mantelflächen vorgesehen werden, die in Förderungsrichtung des Nahrungsmittels 12 gleichmäßig unter einem bestimmten Winkelwert auseinanderstreben. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, unter etwa 2° liegende Winkelwerte zwischen einer als Bezugsebene angenommenen, auf der Grundfläche senkrecht stehenden Ebene und der nach auswärts gerichteten Innenmantelfläche des Leitkanals 15 oder des Formkanals 17 vorzusehen.
- Durch eine derartige Maßnahme wird eine Staubildung entlang der Förderstrecke des Nahrungsmittels 12 vermieden und ein gleichbleibenderNahrungsmittelfluß sichergestellt.
- Die Fortbewegung des zu verpackenden Nahrungsmittels 12 innerhalb der Maschine 10 kann vorteilhaft weiter dadurch erleichtert werden, daß zumindest der Leitkanal 15, der zudem noch die Aufgabe hat, das zu fördernde Nahrungsmittel 12 in eine andere Richtung umzulenken, mit einer reibungsvermindernden Beschichtung 21 (Fig. 2) ausgekleidet ist. Als reibungsvermindernde Beschichtung 21 eignet sich insbesondere ein für nahrungsmittelverarbeitende Maschinen zugelassener Kunststoff, wie beispielsweise Polytetraäthylenfluorid (PTFE). Unter Umständen ist es zweckmäßig, auch zumindest noch den sich an die Dosiervorrichtung 16 anschließenden Formkanal 17 mit einer solchen reibungsvermindernden Beschichtung auszukleiden. Es ist selbstverständlich möglich, auch weitere Innenräume der Maschine 10, die mit dem Nahrungsmittel 12 in Berührung kommen, mit einer reibungsvermindernden Beschichtung auszukleiden.
- In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Schneckentrog 13 zwei gegenläufig rotierende Förderschnecken 14 angeordnet, die das Nahrungsmittel 12 in Richtung auf den Leitkanal 15 fortbewegen. Um ein für den Fördervorgang hinderliches, der Drehrichtung der Förderschnecken 14 folgendes Verdrehen der geförderten Nahrungsmittelstränge zu verhindern, sind im Innenraum 40 (Fig. 4) des Schneckentrogs 13, der im wesentlichen die Gestalt parallel nebeneinander gelagerter Hohlzylinder hat, Führungsrillen 41 vorgesehen, die vornehmlich in die außenseitig gegenüberliegenden Flächenbereiche der Innenmantelfläche 42 eingebracht sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Führungsrillen 41 in Längsachsenrichtung der Hohlzylinder. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Schneckentrog 13 entlang Linie 4 - 4 von Fig. 1. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche an der Führungsrille 41 Teil einer Kreisfläche.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der Leitkanal 15 zwei räumlich voneinander getrennte Förderwege, die mit einer nierenförmigen öffnung 30 das aus dem Schneckentrog 13 herangeförderte Nahrungsmittel 12 aufnehmen (Fig. 3). Jede der beiden Erweiterungen der nierenförmigen öffnung 30 fluchtet dabei mit der Querschnittsfläche der in Förderrichtung zuvor angeordneten Förderschnecke 14.
- Nach Durchqueren des Leitkanals 15 gelangt das Nahrungsmittel 12 in die Dosiervorrichtung 16, in der es nach Gewicht und/ oder Volumen portioniert und anschließend einem Formkanal 17 (Mundstück) zugeführt wird. Der Formkanal 17 hat die Aufgabe, das portionierte Nahrungsmittel 12 in den Verpackungsbehälter 18 einzuleiten und es dabei ggf. schon in eine der Gestalt des Verpackungsbehälters 18 angepaßten Form zu bringen. Beispielsweise kann der Formkanal 17 eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweisen, um einen quaderförmigen Strang des Nahrungsmittels 12 zu erzeugen.
- Die Dosiervorrichtung 16 selbst umfaßt einen an sich bekannten Drehschieber 50, der näher anhand der Fig. 5 und 6 erläutert wird. In an sich bekannter Weise nimmt der vorzugsweise fliegend gelagerte Drehschieber 50 zwei nicht zeichnungsmäßig erläuterte Stellungen ein. In einer ersten Stellung ermöglicht er den Durchtritt des Nahrungsmittels 12 zu einem ersten in Fig. 1 lediglich schematisch angedeuteten Dosierzylinder 16' bzw. 16". Während dieses Arbeitstakts besteht keine Verbindung zwischen diesem Dosierzylinder und dem Formkanal 17. In einer darauffolgenden Stellung des Drehschiebers 50 wird eine Verbindung zwischen dem ersten Dosierzylinder 16' bzw. 16" zu dem Formkanal 17 hergestellt, so daß das zunächst im Dosierzylinder 16' befindliche Nahrungsmittel 12 in den Verpackungsbehälter 18 ausgestoßen werden kann.
- Zugleich wird aus dem nachgeförderten Nahrungsmittelvorrat der andere Dosierzylinder 16" gefüllt. Die Dosierzylinder werden auf an sich bekannte Weise hydraulisch, elektrisch oder mechanisch betätigt. Wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht, ist der in seinem Gehäuse 51 (Fig. 5) schwimmend gelagerte Drehschieber 50 auf jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten einerseits von ebenen Flächen 53 und andererseits von Zylindermantelflächen 52 derart begrenzt und scheibenförmig ausgebildet, daß die Zylindermantelflächen 53 nur einen, vorzugsseise unter etwa 120° liegenden Teil eines Kreisumfangs ausmachen. Dadurch wird erreicht, daß nur eine verhältnismäßig kleine Mantelfläche des Drehschiebers 50 der ihm zugeordneten Gehäusewandung gegenüberliegt, wodurch sich eine Reibungsverminderung während der Drehbewegung des Drehschiebers erzielen läßt. Diese Reibungsverminderung trägt ebenfalls zur Steigerung der Förderungsleistung bei.
- Im Bereich der Dosierstation 17' wird der Verpackungsbehälter 18 mit einer wohlbestimmten Menge des Nahrungsmittels 12 gefüllt und verschlossen. Nach dem Verschließen wird er einer in Radialrichtung auswärts wegführenden Transportvorrichtung 7b (Fig. 1) übergeben, die ihn zu einer Sammelverpackungsstation 80 der Maschine 10 überführt und die oberhalb des Drehtisches 19 angeordnet ist. In dieser Sammelverpackungsstation werden mehrere gleichartige Verpackungsbehälter 18 zu einer größeren Sammelverpackung zusammengestellt, Die Transportvorrichtung 70 wird ausführlich anhand der Fig. 7, 8 und 9 erläutert. Die Transportvorrichtung 70 umfaßt einen endlos umlaufenden Zahnriemen 73, der in gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt paarweise einander zugeordnete Mitnehmer 71, 72 trägt.
- Diese sind - wie insbesondere aus den vergrößerten Darstellungen der Fig. 8 und 9 hervorgeht - parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich quer zur Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens 73. Die paarweise einander zugeordneten Mitnehmer 71, 72 sind ebenfalls mit Abstand voneinander angeordnet, und zwar derart, daß sie mit je einer ihrer Seitenkanten 74, 75 fluchtend ausgerichtet sind. Dabei verfügt der in Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens 73 vorlaufende Mitnehmer 71 über eine wesentlich kleinere Mitnehmerfläche als der zugeordnete nachlaufende Mitnehmer 72. Dies hat folgende Bewandtnis. Der die kleinere Mitnehmerfläche aufweisende Mitnehmer 71 greift exzentrisch an einer Seitenkante des einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Verpakkungsbehälters 18 an und dreht diesen um etwa 90°. Unmittelbar anschließend greift der in Laufrichtung des Zahnriemens 73 folgende Mitnehmer 72 an der nun hinten liegenden Kante des Verpackungsbehälters 18 an und fördert diesen in Pfeilrichtung auf die Verpackungsstation 80. Die zuvor beschriebene Maßnahme ist deshalb erforderlich, weil die Verpakkungsbehälter 18 im Bereich der Dosierstation 17 eine andere Lage einnehmen, als in der Sammelverpackungsstation 80.
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