ES2227000T3 - Maquina para envasado y metodo para producir envases obturados de productos alimenticios vertibles. - Google Patents

Maquina para envasado y metodo para producir envases obturados de productos alimenticios vertibles.

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ES2227000T3
ES2227000T3 ES01104376T ES01104376T ES2227000T3 ES 2227000 T3 ES2227000 T3 ES 2227000T3 ES 01104376 T ES01104376 T ES 01104376T ES 01104376 T ES01104376 T ES 01104376T ES 2227000 T3 ES2227000 T3 ES 2227000T3
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Tetra Laval Holdings and Finance SA
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Abstract

Un máquina (1) para envasado para producir envases asépticos obturados (2) para productos alimenticios que se pueden verter a partir de un tubo (3) de material para envasado alimentado a lo largo de un recorrido vertical (A) y llenado continuamente con dicho producto alimenticio, comprendiendo dicha máquina (1): medios de sujeción (13, 14) para sujetar dicho tubo (3) en secciones transversales (15) igualmente espaciadas y medios (23, 24; 34, 35) de obturación o soldadura adaptados para soldar el material de envasado de dicho tubo (3) a lo largo de dichas secciones transversales (15) y comprendiendo un primer y segundo dispositivo de soldadura (23, 24 ; 34, 35) que forma parte de las respectivas unidades distintas y sucesivas de dicha máquina (1); interaccionado dicho primer dispositivo (23, 24) de soldadura con dichas secciones transversales (15) durante un tiempo T1 más corto que el tiempo (T) requerido para conseguir una soldadura completa de las secciones transversales (15), pero suficiente para formar respectivas bandas (25) de obturación transversal temporales asépticas, cooperando dicho segundo dispositivo (34, 35) de soldadura con dichas bandas 25 de obturación temporal para soldarlas completamente; caracterizado por comprender medios (26) de corte situados aguas arriba de al menos dicho segundo dispositivo (34, 35) de soldadura y activado selectivamente para separar los envases (2) formados a partir de dicho tubo (3) por medio de un corte transversal a lo largo de dichas secciones transversales (15).

Description

Máquina para envasado y método para producir envases obturados de productos alimenticios vertibles.
El presente invento se refiere a una máquina para envasado y un método para producir continuamente envases obturados para productos alimenticios que se pueden verter, a partir de un tubo de material para envasado.
Muchos productos alimenticios que se pueden verter tales como zumo de frutas, leche pasteurizada o UHT (tratada a ultra-alta temperatura) vino, salsa de tomate, etc., se venden en envases hechos de material esterilizado para envasado.
Un ejemplo típico de tal envase es el envase con forma de paralelepípedo para líquidos o productos alimenticios que se pueden verter, conocidos como "Tetra Brik Aseptic" (marca registrada), que se forma plegando y soldando u obturando el material de banda estratificada para envasado. El material estratificado para envases consta de capas de material fibroso, por ejemplo papel recubierto por ambas caras con material plástico soldado por calor, como por ejemplo polietileno; y, en el caso de envases asépticos, la cara material de envasado eventualmente en contacto con el producto alimenticio en el envase tiene también una capa de material impermeable, por ejemplo una lámina de aluminio, que está a su vez cubierta con una capa de material plástico soldada por calor.
Como es conocido, tales envases están hechos en máquinas totalmente automáticas, en las que un tubo continuo se forma a partir de una alimentación continua de material en banda para envasado; la banda de material para envasado es esterilizado en la máquina misma de envasado, por ejemplo por aplicación de un agente esterilizante, tal como una solución de peróxido de hidrógeno, que, después de la esterilización, es eliminada, por ejemplo vaporizada por calentamiento, de la superficie del material para envasado; y la banda de material continua para envasado así esterilizada es mantenida en un ambiente estéril cerrado, y es plegada y soldada longitudinalmente para formar un tubo vertical.
El tubo es continuamente llenado desde la parte superior con el producto alimenticio esterilizado o tratado esterilizadamente, y es soldado mediante pares de mordazas y después cortado a lo largo de secciones transversales igualmente espaciadas para formar envases almohadillados que son después plegados mecánicamente para darles su forma final, por ejemplo envases con forma de paralelepípedo.
Las máquinas para envasado del tipo anterior son conocidas, por ejemplo de EP-A-0887 273, que constan de dos cadenas de conformación que definen recorridos sin fin respectivos y sucesivamente definidas por un número de mordazas y contra-mordazas articuladas respectivamente; y los dos recorridos tienen ramales respectivos sustancialmente rectos que se enfrentan y son paralelos entre sí, entre los que el tubo del material para envasado es alimentado, y a lo largo de los cuales las mordazas cooperan con las correspondientes contra-mordazas para sujetar y soldar por calor el tubo en un número de bandas transversales sucesivas.
La cara de cada mordaza consta de un elemento que se calienta por inducción, definiendo dos superficies activas, alargadas y rectas, las cuales interactúan con el material del tubo y lo calientan a la temperatura de soldadura, y se extienden en lados opuestos y paralelos a un plano intermedio perpendicular al eje del tubo. En lugar de un elemento de calentamiento, cada contra-mordaza tiene dos placas de presión hechas de material plástico y que cooperan con las superficies activas respectivas del elemento de calentamiento en la mordaza correspondiente.
Los envases almohadillados así formados son separados en una estación de corte aguas abajo de las cadenas de conformación y consta de dos rodillos que giran en sentidos inversos, uno de ellos con varias cuchillas. Alternativamente, son conocidas máquinas para envasado, como por ejemplo de la US-A-3300944 y la EP-A-992431, en las que las cuchillas están incorporadas en las mordazas; y, en EP-A-992431, en particular, la operación de corte puede ser realizada ventajosamente antes de la operación de soldadura.
Las soluciones anteriores sirven para la producción de envases a una productividad extremadamente alta y de una calidad y fiabilidad adecuada.
La amplitud a la que dicha productividad de tales máquinas para envasado puede ser aumentada es, sin embargo, determinada por el tiempo en el que el elemento de calentamiento de cada mordaza tiene que ser mantenido en contacto con el material del tubo para conseguir una soldadura completa del material para envasado.
Es objeto del presente invento proporcionar una máquina para envasado diseñada para eliminar la restricción anterior.
EP-A-0 808 772 y EP-A-1 065 142 describen una máquina para envasado según se define en el preámbulo de la reivindicación 1.
De acuerdo con el presente invento, se proporciona una máquina para envasado de acuerdo con la reivindicación 1 y un método de envasado de acuerdo con la reivindicación 6.
Una realización preferida, no limitativa, del presente invento será descrita a modo de ejemplo con referencia a los dibujos que se adjuntan, en los que:
La figura 1 muestra una vista lateral esquemática con partes eliminadas para más claridad, de una máquina para envasado de acuerdo con el invento presente.
La figura 2 muestra, a una escala mayor, una vista desde el plano superior de la unidad de conformación de la máquina para envasado de la figura 1.
Los números 10 y 20 en la figura 1 indican en general las respectivas unidades que constituyen una máquina 1 para envasado (mostrada solamente en lo que se requiere para permitir un entendimiento claro del invento presente), para la producción continua de envases 2 con obturación o soldadura aséptica para un producto alimenticio que se puede verter tal como leche UHT pasteurizada, zumo de frutas, vino, etc, a partir de un tubo 3 vertical de material para envasado.
El tubo 3 se forma de la manera conocida aguas arriba de la unidad 10 mediante el plegado y soldadura longitudinal de una banda de material en lámina soldada por calor, y es llenado continuamente desde la parte superior con el producto alimenticio esterilizado o tratado esterilizadamente.
La unidad 10 consta de una estructura 4 definida por dos lados 5 (solamente se muestra uno) y por dos paredes transversales 6, 7 paralelas una a la otra y fijadas rígidamente entre los lados 5 para definir con los lados 5 un compartimento 8; y dos cadenas 11, 12 de conformación soportadas por la estructura 4 y que comprende respectivamente las mordazas primeras 13 - de aquí en delante denominadas simplemente como "mordazas 13" - y las mordazas segundas o contra-mordazas 14 que cooperan entre sí para actuar recíprocamente con el tubo 3 de material para envasado alimentado a través del compartimento 8 a lo largo de un recorrido vertical A.
Las cadenas 11 y 12 definen respectivamente los recorridos sin fin P, Q, a lo largo de los cuales se alimentan las mordazas 13 y contra-mordazas 14. Los recorridos P, Q se extienden respectivamente alrededor de las paredes 6, 7 de la estructura 4 y constituyen respectivamente porciones de trabajo P1, Q1 paralelas, sustancialmente rectas, que son adyacentes y que sustancialmente se extienden simétricamente en los lados opuestos del recorrido A del tubo 3, de manera que las respectivas secciones transversales 15 igualmente espaciadas del tubo 3 estén sujetas entre pares correspondientes de mordazas 13 y contra- mordazas 14.
Las mordazas 13 y contra-mordazas 14 son una parte integral de, y definen eslabones alternos de, las respectivas cadenas 11 y 12 y están conectadas de manera articulada por pares de barras 16.
Los dispositivos para soportar, accionar y guiar las cadenas 11 y 12 son conocidos, por ejemplo de EP-A-0887263, y por tanto no se describen en detalle. Basta decir que el movimiento de las mordazas 13 y contra-mordazas 14, se define por las levas 17 y 18 montadas en las paredes 6, 7.
Las mordazas 13 y las contra-mordazas 14 se alargan en una dirección perpendicular al recorrido A y paralela a las paredes 6, 7 de la estructura 4, y tienen pares respectivos de rodillos de guía 21, 22, que ruedan a lo largo de las levas 17 y 18.
Cada mordaza 13 comprende, de manera conocida, un elemento 23 de calentamiento por inducción que se extiende transversalmente al recorrido A y que define dos superficies frontales rectas, paralelas, activas (no mostradas aquí).
En lugar del elemento de calentamiento 23, cada contra mordaza 14 consta de una barra de presión 24; y el elemento 23 de calentamiento de cada mordaza 13 y la barra 24 de la correspondiente contra mordaza 14 cooperan uno con otro para sujetar una sección transversal respectiva 15 del tubo 3 y soldar por calor el material para envasado. En la superficie frontal que se enfrenta, en uso, a la mordaza correspondiente 13, la barra 24 tiene dos almohadillas o placas (no mostradas) hechas de material elastómero relativamente flexible, el cual coopera con el material para envasado opuesto a las superficies activas del elemento 23 de calentamiento.
Ventajosamente, el elemento 23 de calentamiento de cada mordaza 13 y la barra 24 de la correspondiente contra- mordaza 14 se mantienen en contacto con el material para envasado de tubo 3 durante un tiempo T1 más corto que el tiempo T requerido para soldar completamente las secciones transversales 15, pero suficiente para formar las bandas 25 de obturación transversales asépticas respectivas capaces de resistir la manipulación a la que los envases 2 que salen de la unidad 10 están sometidos antes de que lleguen a la unidad 20, donde, como se explica en detalle más adelante, se completa la soldadura de las bandas transversales 25.
Cada contra mordaza 14 consta de una cuchilla 26 para cortar el tubo 3 en las bandas de obturación 25 y de esta manera separar del tubo 3 los envases 2 que llegan de las cadenas 11, 12 de formación y que son plegados a su forma de acabado.
La cuchilla 26 es plana, rectangular y alargada en la dirección de la dimensión mayor de la contra-mordaza 14, está alojada de manera deslizante en el interior de una ranura media en la barra 24 de presión, y está controlada por una leva conocida que activa el dispositivo, no mostrado.
Las mordazas 13 y contra-mordazas 14 comprenden dispositivos respectivos para controlar el volumen de los envases 2, mientras se están formando, y los cuales no se describen o muestran por no formar parte del invento presente.
La unidad 20 (figuras 1 y 2) está situada aguas abajo de la unidad 10 y está travesada por una cinta transportadora 30 sobre la que los envases 2 procedentes de las cadenas 11, 12 de formación son alimentados por dispositivos de alimentación conocidos, por ejemplo, por el documento EP-A-887272 y por tanto no descritos o mostrados.
El transportador 30 está situado debajo y a un lado de las cadenas 11, 12 de formación, y comprende una cinta transportadora 31 que forma bucle sobre dos roldanas (no mostradas) y un ramal 32 superior horizontal de la misma define un recorrido B horizontal, recto, a lo largo del cual se alimentan los envases 2.
Los envases 2 se colocan horizontalmente sobre la cinta 31, sobresaliendo las bandas 25 de obturación respectivas desde los lados opuestos de la cinta 31 y extendiéndose paralelamente al recorrido B.
El transportador 30 también comprende un número de paletas o elementos de empuje 33 que se proyectan perpendicularmente hacia fuera desde, e igualmente espaciados a lo largo de, la cinta 31, y cada uno de ellos coopera con y empuja la pared lateral aguas arriba de un envase 2 respectivo para introducir el envase a lo largo del recorrido B.
La unidad 20 comprende sustancialmente una estación de calentamiento 34 por aire caliente y una estación de prensado 35 con mordazas que son conocidas, por ejemplo, por el documento GB 1370831, y están situadas a lo largo de los lados opuestos del ramal superior 32 de la cinta 31, e interaccionan sucesivamente con las bandas 25 de obturación del envase 2 en la cinta 31 para soldar completamente las
bandas.
Más concretamente, la estación 34 dirige una corriente de aire caliente sobre las bandas de obturación 25 para aumentar la temperatura de las bandas, y la estación 35 ejerce presión sobre las bandas de obturación 25 calentadas y las enfría para conseguir una junta resistente y duradera.
Alternativamente, la unidad 20 puede comprender, en cada lado del transportador 30, dos cadenas de formación del mismo tipo que las cadenas 11, 12 y que tienen mordazas respectivas que interaccionan entre sí para sujetar las bandas de obturación de los envases 2 y sueldan las bandas completamente por medio de elementos de calentamiento o elementos que sueldan por ultrasonidos, incorporados en las mismas mordazas.
En una alternativa adicional, la unidad 20 puede comprender, en cada lado del transportador 30, dos rodillos de presión calentados que giran inversamente entre sí para presionar y soldar completamente las bandas 25 de obturación de los envases 2 en el transportador 30.
El funcionamiento de la máquina 1 de envasado, ya parcialmente obvio a partir de la descripción precedente, es como sigue:
Las mordazas 13 y contra-mordazas 14 interaccionan cíclicamente con el tubo 3 de material para envasado de acuerdo con el movimiento impuesto por las levas 17, 18. Siguiendo el impacto inicial y la compresión gradual del tubo 3 a lo largo de las secciones transversales 15, las mordazas 13 y contra-mordazas 14 llegan a las zonas P1, Q1 de los recorridos P, Q respectivos, a lo largo de los cuales se ejerce una presión máxima sobre el tubo 3 y a los elementos 23 de calentamiento de las mordazas 13 se les suministra potencia para temporalmente soldar por calentamiento el material para envasado. Más específicamente, el elemento 23 de calentamiento se mantiene en contacto con el material para envasado del tubo 3 durante el tiempo T1 que se tarda en formar una banda 25 de obturación aséptica respectiva capaz de resistir la manipulación a la que los envases 2 son sometidos antes de que lleguen a la unidad 20, pero no lo suficientemente largo para soldar completamente el material para envasado.
En el curso de los pasos anteriores, la cuchilla 26 permanece en una posición de reposo alojada dentro de la respectiva barra de presión 24 y no interaccionando con el tubo 3.
Al mismo tiempo, los dispositivos de control de volumen sobre las mordazas 13 y contra-mordazas 14 interaccionan con la superficie lateral del envase 2 que se está formando, de manera que se consiga una forma predeterminada, que es favorecida por las líneas de pliegues preformados en el material para envasado.
Antes de que la mordaza 13 y la respectiva contra mordaza 14 liberen el material para envasado, la cuchilla 26 es extraída de la barra de presión 24 para cortar el material para envasado a lo largo de la correspondiente banda 25 de obturación.
Siguiendo la operación de corte, la mordaza 13 y parte de la respectiva contra-mordaza 14 y el envase 2, se separan del tubo 3 continuo del material de envasado y, todavía con la forma de un envase almohadillado, es guiado hacia delante y alimentado sobre la cinta transportadora 30 en una posición horizontal con las bandas de obturación 25 proyectándose desde los lados opuestos de la cinta 31.
Mientras es alimentado a lo largo del recorrido B, cada envase 2 pasa sucesivamente a través de la estación 34, donde es calentado localmente por aire caliente a lo largo de las bandas 25 de obturación, y a través de la estación 35, donde las mordazas ejercen presión sobre las bandas 25 de obturación, son calentadas para soldarlas completamente.
Las ventajas de la máquina 1 para envasado de acuerdo con el invento presente resultarán claras por la descripción anterior.
En particular, soldando los envases 2 en dos operaciones sucesivas realizadas por unidades conformadoras (10, 20) distintas, la productividad de la máquina 1 para envasado se realiza independientemente del tiempo T que se tarda en soldar completamente los envases 2. Es decir, limitando la duración del tiempo en que el elemento 23 de calentamiento es mantenido en contacto con el material para envasado al mínimo estricto requerido para obtener una soldadura temporal del tubo 3 capaz de asegurar que los envases 2 que salen de la unidad 10 permanezcan asépticos por lo menos hasta que lleguen a la unidad 20, la productividad de la máquina 1 para envasado puede ser aumentada hasta el límite impuesto por la mecánica de la propia máquina.
Ciertamente, pueden hacerse cambios en la máquina 1 para envasado tal como es descrita aquí, sin desviarse, sin embargo, del objetivo del invento presente.
En particular, el material para envasado puede ser soldado ultrasónicamente; y la operación de corte puede ser realizada ventajosamente antes de la obturación por los elementos 23 de calentamiento de las mordazas 13.

Claims (8)

1. Un máquina (1) para envasado para producir envases asépticos obturados (2) para productos alimenticios que se pueden verter a partir de un tubo (3) de material para envasado alimentado a lo largo de un recorrido vertical (A) y llenado continuamente con dicho producto alimenticio, comprendiendo dicha máquina (1):
medios de sujeción (13, 14) para sujetar dicho tubo (3) en secciones transversales (15) igualmente espaciadas y medios (23, 24; 34, 35) de obturación o soldadura adaptados para soldar el material de envasado de dicho tubo (3) a lo largo de dichas secciones transversales (15) y comprendiendo un primer y segundo dispositivo de soldadura (23, 24; 34, 35) que forma parte de las respectivas unidades distintas y sucesivas de dicha máquina (1);
interaccionado dicho primer dispositivo (23, 24) de soldadura con dichas secciones transversales (15) durante un tiempo T1 más corto que el tiempo (T) requerido para conseguir una soldadura completa de las secciones transversales (15), pero suficiente para formar respectivas bandas (25) de obturación transversal temporales asépticas, cooperando dicho segundo dispositivo (34, 35) de soldadura con dichas bandas 25 de obturación temporal para soldarlas completamente;
caracterizado por comprender medios (26) de corte situados aguas arriba de al menos dicho segundo dispositivo (34, 35) de soldadura y activado selectivamente para separar los envases (2) formados a partir de dicho tubo (3) por medio de un corte transversal a lo largo de dichas secciones transversales (15).
2. Una máquina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de sujeción comprenden al menos dos pares de mordazas (13, 14) que actúan cíclica y sucesivamente sobre dicho tubo (3).
3. Una máquina de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque dicho primer dispositivo (23, 24) de soldadura está incorporado en dichas moradazas (13, 14).
4. Una máquina de acuerdo con las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizada por comprender una primera y una segunda cadenas (11, 12) de formación que tienen números respectivos de dichas mordazas (13, 14) y que definen recorridos sin fin (P, Q) respectivos a lo largo de los cuales las mordazas (13,14) son alimentadas, y que tienen tramos respectivos de trabajo (P1, Q1) adyacentes que se extienden sustancial y simétricamente en lados opuestos de dicho recorrido (A) de dicho tubo (3) del material de envasado.
5. Una máquina de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque dichos medios (26) de corte están incorporados en dichas mordazas (14) de una de dichas cadenas (11, 12) de formación.
6. Un método para producir envases (2) obturados de un producto alimenticio que se puede verter a partir de un tubo (3) de material para envasado de lámina soldado por calor, alimentado a lo largo de un recorrido vertical (A) y continuamente llenado con dicho producto alimenticio, comprendiendo dicho método los pasos de:
sujetar dicho tubo (3) en secciones transversales (15), igualmente espaciadas; y
soldar el material de envasado de dicho tubo (3) a lo largo de dichas secciones transversales (15);
comprendiendo dicho paso de soldar una primera y una segunda operaciones de soldadura ejecutadas sucesivamente en unidades distintas (10, 20) de una máquina (1) para envasado que produce dichos envases (2); siendo dicha primera operación de soldadura realizada a lo largo de dichas secciones transversales (15) durante un tiempo (T1) más corto que el tiempo (T) requerido para conseguir la soldadura completa de las secciones transversales (15), pero suficiente para formar las respectivas bandas (25) de obturación transversales asépticas temporales; siendo realizada dicha segunda operación de soldar para soldar finalmente dichas bandas (25) de obturación temporales;
caracterizado porque comprende, antes de dicha segunda operación de soldadura, el paso de cortar dicho tubo (3) en cada una de dichas secciones transversales (15).
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho paso de cortar es realizado después de dicha primera operación de soldadura.
8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque dichas primera y segunda operaciones de soldadura comprenden la soldadura por calor del material para envasado.
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