MXPA00004649A - Maquina de empaquetamiento para producir continuamente empaques sellados de un producto alimenticio que se puede verter y que tiene un detector de nivel capacitivo. - Google Patents

Abstract

Una maquina de empaquetamiento (1) para producir continuamente empaques sellados (2) de un producto alimenticio que se puede verter, desde un tubo (4) de material de empaquetamiento de 1amina sellado por calor alimentado a lo largo de una ruta vertical (A) y se rellena continuamente con el producto alimenticio por medio de un conducto de relleno (8), que se extiende dentro del tubo (4). La maquina de empaquetamiento (1) tiene un detector de nivel capacitivo (14) localizado afuera del tubo (4) y en cambio tiene un elemento de la placa (20) hecho de material conductor; colocado enfrente del conducto de relleno (8), y que define, junto con el conducto de relleno (8), un elemento capacitivo (22) cuya capacitancia depende, entre otras cosas, de la cantidad del producto alimenticio entre sus placas. El detector de nivel (14) tambien tiene un circuito detector (24) conectado a y para detectar la capacitancia del elemento capacitivo (22) , y generar una senal de nivel (SL) que indica el nivel del producto alimenticio dentro del tubo (4).

Description

MÁQUINA DE EMPAQUETAMIENTO PARA PRODUCIR CONTINUAMENTE EMPAQUES SELLADOS DE UN PRODUCTO ALIMENTICIO QUE SE PUEDE VERTER, Y QUE TIENE UN DETECTOR DE NIVEL CAPACITIVO La presente invención se refiere- a una máquina de empaquetamiento para producir continuamente empaques sellados de un producto alimenticio que se puede verter, y que tiene un detector de nivel capacitivo.

Muchos productos alimenticios que se pueden verter, tal como jugo de frutas, leche UHT, vino, salsa de tomate, etc., se venden en empaques hechos de material de empaquetamiento esterilizado.

Un ejemplo tipico de tal empaque es el empaque en forma de paralelepípedo para productos alimenticios líquidos o que se pueden verter conocidos como Tetra Brik o Tetra Brik Aseptic (marcas comerciales registradas) , que se forma doblando y sellando el material de empaque de cinta laminada. El material de empaque tiene una estructura multicapa que comprende una capa de material fibroso, e.g. papel, cubierta en ambos lados con capas de material plástico sellado por calor, e.g. polietileno, y, en el caso de empaques asépticos para productos de largos REF.: 119555 periodos de almacenamiento, tal como leche UHT, también comprende una capa de material de barrera definido, por ejemplo, una película de aluminio, que está superimpues ta en una capa del material plástico sellado por calor y en cambio, se cubre con otra capa de material plástico sellado por calor que define eventualmente la cara interna del empaque que pone en contacto el producto alimenticio.

Como se conoce, tales empaques se hacen en unidades de empaquetamiento completamente automáticas, sobre las cuales se forma un tubo continuo del material de empaquetamiento suministrado en forma de cinta; la cinta del material de empaquetamiento se esteriliza en la unidad de empaquetamiento misma, e.g. aplicando un agente de esterilización químico, tal como una solución de peróxido de hidrógeno, que, después de la esterilización, se retira, e.g. vaporizado por calor, de las superficies del material de empaquetamiento; y la cinta del material de empaquetamiento asi esterilizada se mantiene en un ambiente estéril cerrado, y se dobla y se sella longitudinalmente para formar un tubo.

El tubo se llena con el producto alimenticio esterilizado o procesado por esterilización, y se sella y se corta en secciones transversales igualmente espaciadas para formar empaques de almohadilla, que después se doblan mecánicamente para formar los empaques terminados, e.g. en forma sustancialmente de paralelepípedo.

Más específicamente, el producto alimenticio se alimenta desde el tanque de almacenamiento usual en el tubo o material de empaquetamiento a lo largo de un conducto de relleno que se extiende dentro del tubo del material de empaquetamiento y que tiene una válvula solenoide reguladora del flujo.

Para asegurar un nivel sustancialmente constante del producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento durante la formación de los empaques, las máquinas de empaquetamiento conocidas también se proporcionan normalmente con dispositivos de mantenimiento del nivel que comprenden un detector de nivel para determinar el nivel del producto alimenticio dentro del tubo; y un dispositivo de control para controlar la válvula solenoide reguladora del flujo, y que opera sobre la base de la señal del detector de nivel.

Se conocen numerosos tipos de detectores de nivel.

Algunos tienen un flotador alojado dentro del tubo del material de empaquetamiento, y la posición de este se ">--»>•* --determina ya sea por medio de dispositivos mecánicos también alojados dentro del tubo del material de empaquetamiento, o por medio de detectores de efecto Hall localizados afuera del tubo del material de empaquetamiento y que detectan la presencia de elemento magnéticos portados por el flotador.

Otro tipo caracteriza una barra conductora sumergida parcialmente en el producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento, y el extremo expuesto de la cual se conecta a un circuito eléctrico localizado fuera del tubo, y al cual también se conecta el conducto de rellene. En esta solución, el producto alimenticio, que es conductor, conecta eléctricamente la porción sumergida de la barra y el conducto de relleno, que de esta manera se conectan en serie dentro del circuito eléctrico al cual se conectan; y, dado que la resistencia actual de la barra, y de aqui que los valores de las cantidades eléctricas en el circuito, tales como flujo de corriente, dependen del nivel del producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento, esto por lo tanto, se determina sobre la base de los valores de las cantidades eléctricas.

Se describe otro tipo de detector de nivel, por ejemplo, en la Patente US 4,675,660 publicada por TETRA DEV-CO Consorzio di Studio e Ricerca Industríale, y opera sobre el principio de la creación de ondas de energía dentro del conducto de relleno usando un transductor alojado dentro del tubo del material de empaquetamiento y que está en contacto con el conducto de relleno. Las ondas de energía se transmiten al producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento, y por lo tanto podrían detectarse y de esta manera convertirse para indicar el nivel del producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento.

Un inconveniente común de todos los detectores de nivel descritos anteriormente, es el uso de componentes -tal como flotadores, dispositivos mecánicos, barras, transductores - alojados dentro del tubo del material de empaquetamiento, y que, están en contacto con el producto alimenticio para empacar; requieren limpieza regular a fondo para asegurar las condiciones de empaquetamiento estrictamente higiénicas.

Además, tomando en cuenta la forma y la localización de los componentes dentro del tubo del material de empaquetamiento, la operación de limpieza actual frecuentemente es un trabajo laborioso, de mucho tiempo.

La Patente Europea EP-B1-0681961 , publicada por el presente Solicitante, describe un detector de nivel diseñado para eliminar el inconveniente anterior típicamente asociado con los detectores de nivel del tipo anteriormente descrito.

El detector de nivel en cuestión, opera sobre el principio de determinar el nivel del producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento usando un dispositivo detector de temperatura localizado afuera del tubo del material de empaquetamiento y que comprende un número de detectores de temperatura localizados sucesivamente a lo largo del tubo; y el nivel del producto alimenticio dentro del tubo del material de empaquetamiento se determina sobre la base de la relación entre el número de detectores de temperatura que detectan una temperatura superficial del tubo afectado por el producto alimenticio, y el número de detectores de temperatura que detectan una temperatura superficial del tubo no afectado por el producto alimenticio.

Caracterizando un número mayor de detectores de temperatura, sin embargo, el detector de nivel descrito en la patente anterior es bastante complejo, para producir y en términos de computación, requeriendo el procesamiento más o menos complejo de las varias señales detectoras de temperatura .

Además, usando el detector de nivel anterior, se controla la válvula solenoide reguladora del flujo, no en tiempo real, sino con un cierto retraso correlacionado con la inercia térmica del material de empaquetamiento del tubo. Esto es, debido a que la inercia térmica intrínseca del material de empaquetamiento es excepto de cero, el efecto de una variación en el nivel del producto alimenticio ,sobre la temperatura del tubo, como la opuesta a la que se determina en tiempo real por los detectores de temperatura, sólo puede determinarse algún tiempo después del instante en el cual se presenta, de esta manera, afectando inevitablemente el control de la válvula solenoide reguladora del flujo y del nivel del producto alimenticio .

Es un objetivo de la presente invención proporcionar una máquina de empaquetamiento que caracteriza un detector de nivel localizado fuera del tubo del material de empaquetamiento, y que es automático y barato para producir, y proporciona las variaciones de detección del tiempo real en el nivel del producto alimenticio.

De acuerdo a la presente invención, se proporciona una máquina de empacamiento para producir continuamente empaques sellados de un producto alimenticio que se puede verter desde un tubo de material de empacamiento de lámina sellada por calor alimentado a lo largo de una ruta vertical y llenado continuamente con el producto alimenticio por medio de un conducto de relleno que se extiende dentro del tubo; la máquina de empacamiento comprende el medio de detector de nivel para detectar el nivel del producto alimenticio dentro del tubo; y que se caracteriza porque el medio detector de nivel comprende el medio detector de nivel capacitivo localizado fuera del tubo .

Una modalidad no limitante preferida, de la presente invención se describirá a manera de ejemplo con referencia a los dibujos anexos, en los que: La Figura 1 muestra una vista en perspectiva, con las partes retiradas para claridad, de una máquina de empacamiento conocida para producir empaques sellados asépticos de productos alimenticios que se pueden verter desde un tubo del material de empacamiento; La Figura 2 muestra, esquemáticamente, un detector de nivel de acuerdo con la presente invención, y la porción de la máquina de empacamiento de la Figura 1 en la cual se localiza el detector de nivel; La Figura 3 muestra una vista frontal de un elemento de placa conductora que forma parte del detector de nivel de la Figura 2.

El número 1 en la Figura 1 indica como una totalidad una máquina de empacamiento para producir empaques sellados 2 de un producto alimenticio que se puede verter, tal como leche pasteurizada o UHT, jugo de fruta, vino, etc., desde un tubo 4 del material de empacamiento.

El material de empacamiento tiene una estructura multicapa (no mostrada), y comprende una capa de material fibroso, normalmente papel, cubierta en ambos lados con las capas respectivas del material plástico sellado por calor, e.g. polietileno.

El tubo 4 se forma de manera conocida - por lo tanto no se describe en detalle - doblando y sellando longitudinalmente una cinta 6 del material de la lámina sellada por calor, se llena con el producto alimenticio esterilizado o procesado por esterilización por medio de un conducto de relleno 8 que se extiende dentro del tubo 4 y que tiene una válvula solenoide reguladora de flujo 10, y se alimenta por dispositivos conocidos a lo largo de una ruta vertical A hacia una estación de formación 12, en donde se corta transversalmente y se dobla mecánicamente para formar los empaques 2.

La máquina de empaquetamiento 1 también comprende un detector de nivel capacitivo 14, que se localiza afuera del tubo 4, se posiciona enfrentando una porción del extremo del conducto de relleno 8, se localiza corriente arriba de la estación de formación 12, y se soporta en la posición mediante un brazo no mostrado.

La Figura 2 muestra un detalle de la estructura del circuito del detector de nivel, en donde cualquier parte en común con la Figura 1 se indica usando los mismos números de referencia.

Como se muestra en la Figura 2, el detector de nivel 14 comprende un elemento de la placa 20 hecha de material eléctricamente conductor, localizado afuera del tubo 4 que enfrenta una porción del conducto de relleno 8, y que define, junto con conducto de relleno del frente 8, un elemento capacitivo - mostrado por la linea punteada e indicado 22 en la Figura 2 - cuyo capacitancia depende, no sólo de las dimensiones geométricas del elemento de la placa 20 y de la distancia entre el elemento de la placa 20 y el conducto de relleno 8, sino que también de la distancia dieléctrica interpuesta entre sus placas, y por lo tanto, entre otras cosas, también de la cantidad del producto alimenticio entre las placas.

Preferentemente, el elemento de la placa 20 está hecho de latón, se localiza aproximadamente 2 mm del tubo 4, y está en la forma de una cinta sustancialmente rectangular de 18x2 cm, alargada.

El detector de nivel 14 también comprende un circuito detector 24 conectado y para detectar la capacitancia del elemento capacitivo 22.

Más específicamente, el circuito detector 24 comprende un oscilador de cuarzo 26 que genera, a una terminal de salida, una señal de reloj CK, típicamente sinusoidal, periódica de frecuencia de 1 MHz y una amplitud pico a pico predeterminada; y un amplificador de impedancia de salida alta 28 que tiene una terminal de salida conectada a la terminal de salida del oscilador 26 or via de un resistor 29, y al elemento de la placa 20 por un conductor 30, y que recibe una primer señal intermediaria periódica SI de una amplitud pico a pico correlacionada - como . se describe en detalle posteriormente - a la amplitud y la frecuencia de la señal de reloj CK, a las dimensiones geométricas del elemento de la placa 20, a la resistencia del resistor 29, y a la presencia o ausencia de producto alimenticio entre el elemento de la placa 20 y el conducto de relleno 8. El amplificador 28 también tiene una terminal de salida que suministra una segunda señal intermediaria S2 proporcional a la primera señal intermediaria SI por via de un factor de amplificación.

El elemento capacitivo 22, de esta manera se conecta entre la terminal de entrada del amplificador 28 y la tierra (potencial eléctrico del conducto de relleno 8), y define, junto con el resistor 29, una red de filtración de tipo RC 32 interpuesta entre la terminal de salida del oscilador 26 y la terminal de entrada del amplificador 28, que actúa sustancialmente como un elemento de desacoplamiento para desconectar el elemento de la placa 20 del resto del circuito eléctrico corriente abajo, y de esta manera evitar lo último de la alteración de las características de la red de filtración 32.

El circuito de detección 24 también comprende un detector de pico 34 que tiene una terminal de entrada conectada a la terminal de salida del amplificador 28 y que recibe la segunda señal intermediaria S2, y una terminal de salida que suministra una tercera señal intermediaria S3 que indica la amplitud del pico a pico de la segunda señal intermediaria S2 a la entrada; y un amplificador 36 que tiene una terminal de entrada conectada a la salida del detector de pico 34 y que recibe la tercera señal intermediaria S3, y una terminal de salida que suministra una señal de nivel SL que indica el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4.

Más específicamente, el amplificador 36 se define por un amplificador operacional que opera como un adicionador invertido con control de desviación y amplificación, i.e. que invierte la tercera señal intermediaria S3 y adiciona un valor de desviación ajustable a esta; y la señal de nivel SL es una señal análoga que varia continuamente entre un valor minimo y máximo, e.g. entre 0 y 10 V, que indica respectivamente que no hay producto alimenticio entre el elemento de la placa 20 y el conducto de relleno 8 - y por lo tanto un nivel de producto alimenticio por debajo del elemento de la placa 20 - y la presencia de suficiente producto alimenticio entre el elemento de la placa 20 y el conducto de relleno 8 para llenar completamente el volumen en entre, y por lo tanto un nivel de producto alimenticio por encima del elemento de la placa 20.

La máquina de empaquetamiento 1 también comprende un circuito de control 38 que tiene una terminal de entrada conectada a la terminal de salida del amplificador 36 para recibir la señal de nivel SL, y una terminal de salida que suministra una señal de control CT, que se suministra a la válvula solenoide reguladora de flujo 10 y se determina de la manera conocida, no descrita en detalle, como una función de la señal del nivel para regular el flujo de producto alimenticio en el tubo 4 de acuerdo a la información con relación al nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4.

El detector de nivel 14 opera como sigue.

Conforme el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4 se eleva, el volumen del tubo 4 entre el elemento de la placa 20 y la porción frontal del conducto de relleno 8 gradualmente se llena, para aumentar gradualmente la capacitancia del elemento capacitivo 22 producida por la presencia del producto alimenticio entre sus placas Esto es, el "aumento en la cantidad del producto alimenticio entre las placas del elemento capacitivo 22 puede observarse ya sea conforme las placas del elemento capacitivo 22 se llevan gradualmente más juntas, o como la presencia, en paralelo con el elemento capacitivo 22, de un elemento capacitivo adicional, el dieléctrico del cual se define por el producto alimenticio.

Cualquiera que sea el caso, conforme el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4 aumenta, la capacitancia del elemento capacitivo 22 aumenta gradualmente desde un valor minimo asumido sin producto alimenticio entre las placas, hasta un valor máximo asumido cuando el producto alimenticio llena completamente el volumen del tubo 4 entre el elemento de la placa 20 y la porción frontal del conducto de relleno 8, i.e. cuando el nivel del producto alimenticio está por encima del elemento de la placa 20.

Debido a que el elemento de la placa 20, sin embargo, se suministra con la señal de reloj CK de frecuencia constante - 1 MHz en el ejemplo mostrado - el aumento gradual en la capacitancia del elemento capacitivo 22 se realiza por una reducción gradual en su reactancia capacitiva y, por eso, un aumento en la frecuencia de corte de la red de filtración 32. 5 El aumento gradual en la frecuencia de corte produce una reducción gradual en la amplitud pico a pico de la primera señal intermediaria SI en la terminal de entrada del amplificador 28, de modo que la amplitud pico a pico de la segunda señal intermediaria S2 en la terminal de 10 salida del amplificador 28 disminuye gradualmente desde un valor máximo asumido sin producto alimenticio entre las placas del elemento capacitivo 22, hasta un valor minimo asumido cuando el producto alimenticio llena completamente el volumen del tubo 4 entre el elemento de la placa 20 y 15 el conducto de relleno 8.

La calda en la amplitud pico a pico de la segunda señal intermediaria S2 se detecta por el detector de pico 34, la terminal de salida de la cual suministra por lo 20 tanto la tercera señal intermediaria S3, la amplitud de la cual se correlaciona a la amplitud pico a pico de la segunda señal intermediaria S2 y por lo tanto, disminuye gradualmente conforme el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4 aumenta. 25 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^¿^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^Mt ^^^A^^^^^^^^^j* La tercera señal intermediaria S3 se suministra al amplificador 36, el cual, opera como un adicionador invertido con una desviación predeterminada, genera una señal de nivel, la amplitud de la cual, conforme el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4 aumenta, aumenta gradualmente desde un valor minimo asumido sin producto alimenticio entre las placas del elemento capacitivo 22, hasta un valor máximo asumido cuando el producto alimenticio llena completamente el volumen del tubo 4 entre el elemento de la placa 20 y la porción frontal del conducto de relleno 8.

La señal del nivel se suministra al circuito de control 38, que por lo tanto genera la señal de control CT para controlar la válvula solenoide reguladora de flujo 10.

De acuerdo a un aspecto de la presente invención, para lograr una relación lineal entre las velocidades a las cuales la señal de nivel SL y el nivel del producto alimenticio dentro del tubo 4 aumenta, el elemento de la placa 20 se forma apropiadamente como se muestra en la Figura 3.

Más específicamente, como se muestra en la Figura 3, el elemento de la placa 20, observado desde el frente, tiene un perfil sustancialmente trapezoidal con la base principal en la parte superior y lados oblicuos convexos ligeramente hacia afuera.

Las ventajas de la máquina de empaquetamiento de acuerdo a la presente invención serán claras de la descripción precedente.

En particular, el detector de nivel capacitivo descrito anteriormente, no tiene componentes alojados dentro del tubo del material de empaquetamiento, permitiendo de esta manera el empaquetamiento a un estándar de higiene elevado, asi como simplificar la limpieza de la máquina de empaquetamiento.

Además, el detector del nivel capacitivo de acuerdo a la presente invención es fácil y por lo tanto barato de producir, y suministra una señal que no requiere el procesamiento complejo por el circuito de control que genera la señal de control de la válvula solenoide reguladora del flujo.

Además, el trabajo en las variaciones en la capacitancia más que la temperatura, el detector de nivel capacitivo de acuerdo a la presente invención proporciona las variaciones de detección del tiempo real en el nivel del producto y, consecuentemente, para el control del tiempo real de la válvula solenoide reguladora de flujo.

Claramente, podrían hacerse cambios con respecto a la máquina de empaquetamiento como se describe e ilustra aqui, sin embargo, sin salirse del alcance de la presente invención .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una máquina de empaquetamiento para producir continuamente empaques sellados de un producto alimenticio que se puede verter, desde un tubo de material de empaquetamiento de lámina sellado por calor alimentado a lo largo de una ruta vertical y se rellena continuamente con el producto alimenticio por medio de un conducto de relleno, que se extiende dentro del tubo; caracterizada porque la máquina de empaquetamiento comprende medio detector de nivel para detectar el nivel del producto alimenticio dentro del tubo; y se caracteriza en que el medio detector de nivel comprende el medio detector de nivel capacitivo localizado fuera del tubo.

2. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizada porque el medio detector de nivel capacitivo comprende un elemento de la placa hecho de material conductor, localizado afuera del tubo en una posición que enfrenta el conducto, y que define, junto con el conducto de relleno, un elemento capacitivo cuya capacitancia se correlaciona con la cantidad del producto alimenticio entre sus placas; y el medio detector de nivel también comprende el medio de detección conectado a y para detectar la capacitancia del elemento capacitivo, y suministrar en una salida una señal de nivel (SL) que indica el nivel del producto alimenticio dentro del tubo.

3. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 2, caracterizada porque la señal de nivel (SL) es una señal análoga que varia continuamente entre un valor minimo que indica un nivel del producto alimenticio por debajo del elemento de la placa, y un valor máximo que indica un nivel del producto alimenticio por encima del elemento de la placa.

4. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 2 o 3, caracterizada porque el medio de detección comprende el medio oscilador que genera en una terminal de salida respectiva una señal de reloj periódica (CK) de amplitud predeterminada y la frecuencia; el medio de detección del pico que tiene una terminal de entrada conectada a la terminal de salida del medio oscilador por via de una red de filtración, definida por el medio resistivo y por el elemento capacitivo, y una terminal de salida que suministra una señal intermediaria (S3) correlacionada a la amplitud de la señal (S2) en la terminal de entrada respectiva; y el primer medio de amplificación que tiene una terminal de entrada conectada a la terminal de salida del medio de detección del pico, y una terminal de salida que suministra la señal de nivel (SL) .

5. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 4, caracterizada porque el primer medio de amplificación comprende el medio de amplificación operacional conectado como un adicionador invertido con el control de desviación.

6. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 4 o 5, caracterizada porque también comprende el medio de desacoplamiento interpuesto entre la red de filtración y el medio de detección del pico.

7. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 6, caracterizada porque el medio de desacoplamiento comprende el medio de amplificación de la segunda impedancia de entrada alta.

8. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque el elemento de la placa de esta manera se forma para hacer sustancialmente lineal la relación entre el nivel del producto alimenticio entre el elemento de la placa y el conducto de relleno, y la amplitud de la señal de nivel ( SL) .

9. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en la reivindicación 8, caracterizada porque el elemento de la placa está en la forma de una cinta alargada que tiene, cuando se observa de frente, un perfil sustancialmente trapezoidal con la base principal en la parte superior y con los lados oblicuos convexos ligeramente hacia afuera.

10. Una máquina de empaquetamiento como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizada porque el elemento de la placa se hace preferentemente de latón .

11. Una máquina de empaquetamiento para producir continuamente empaques sellados de un producto alimenticio que se puede verter, caracterizada porque se describe sustancialmente con referencia a los dibujos anexos. ^^^^^^ &^^^^^^^^^^^^^^^^^^^