NL2000466C2 - Werkwijze en inrichting voor het dispenseren van een vloeistof. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het dispenseren van een vloeistof

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het dispenseren van een vloeistof. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het op 5 een substraat aanbrengen van een materiaallaag uit een afwijkend materiaal waarbij beide materialen worden gevormd door voedingsmiddelen.

Bij de productie van voedingsmiddelen kan het onder omstandigheden voordelig of wenselijk zijn om op een ondergrond gevormd door ten minste één eerste 10 voedingsmiddel een tweede voedingsmiddel aan te brengen dat als een laag op het eerste voedingsmiddel wordt geplaatst. Het tweede voedingsmiddel kan bijvoorbeeld een van het eerste voedingsmiddel afwijkende kleur bezitten om zo het samenstel een decoratief effect te verschaffen. Een andere mogelijkheid is dat door de afwijkende materiaaleigenschappen een gewenst effect, bijvoorbeeld een conserverend effect, kan 15 worden verkregen. Het tweede voedingsmiddel kan in uiteenlopende vormen worden aangebracht, zoals bijvoorbeeld in de vorm van een afbeelding, een icoon, een tekst of een patroon maar ook een volledige of gedeeltelijke deklaag uit het tweede voedingsmiddel behoort tot de mogelijkheden. Het eerste voedingsmiddel kan daarbij een in hoofdzaak vaste stof zijn, zoals chocolade, of een geleiachtige stof zoals een 20 pudding of yoghurt, terwijl het tweede voedingsmiddel ten minste tijdens het dispenseren bestaat uit een vloeistof of een vloeibare emulsie, zoals yoghurt, mayonaise, saus, olie, en zo voorts.

Inrichtingen voor het aanbrengen van een decoratie op een voedingsmiddel zijn op zich 25 bekend. WO 01/93691 beschrijft een inrichting waarin een aantal nozzles in een array is geplaatst, voor het door middel van spuiten aanbrengen van een decoratie, in de vorm van een bitmap. De inrichting beschikt per nozzle over een doseermiddel dat een cilinder met een zuiger omvat voor het afgeven van een voorafbepaalde hoeveelheid van de vloeistof. Voorts wordt voorgesteld het array onder een schuine hoek met een 30 verplaatsingsrichting van het eerste voedingsmiddel te plaatsen om zo de mogelijke resolutie te vergroten van een aan te brengen decoratie.

Een dergelijke inrichting heeft diverse nadelen. Door zijn complexe opbouw met nauwe doorvoerkanalen, cilinders en zuigers is deze slecht te reinigen, hetgeen vanwege de 2 strenge hygiëne-eisen bij bijvoorbeeld het verwerken van voedingsmiddelen een belemmering vormt. Voorts functioneert de beschreven inrichting traag, ten gevolge van het vereiste alternerende bewegingspatroon van de zuiger tijdens het doseren van de vloeistof. Daarnaast bestaat er een mogelijkheid dat de vloeistof in de kanalen stolt, 5 waardoor de inrichting veel onderhoud vergt. Dit noodzakelijk onderhoud wordt daarbij nog vermeerderd door de grote slijtage aan de plunjer en nozzle door de bewegende delen.

Een alternatief voor het afgeven van een vloeibaar voedingsmiddel is bekend uit ES 1 10 191 528, dat een inrichting beschrijft voor het afvullen van houders voor vloeibare substanties. Deze inrichting heeft echter eveneens het nadeel dat het afgeven van een nauwkeurige zeer geringe hoeveelheid vloeistof, in de ordegrootte van een druppel, er niet mee mogelijk is, vanwege de grote vloeistofopslagcapaciteit van het aan- en afvoerkanaal, en de grote weerstand die het aan de vloeistof biedt. Voorts ondervindt 15 het membraan door de erop uitgeoefende kracht een grote slijtage, die de uitvoeringsvorm slijtagegevoelig maakt.

Het is daarom een doel van de onderhavige uitvinding om een inrichting te verschaffen voor het dispenseren van een vloeistof, zoals een voedingsmiddel, welke ten minste één 20 van de bovengenoemde nadelen opheft, danwel een bruikbaar alternatief verschaft.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting voor het dispenseren van een vloeistof, of vloeibare stof zoals bijvoorbeeld een suspensie, een emulsie of een dispensie. De inrichting omvat een houder voor de vloeistof zoals yoghurt, mayonaise, saus, olie, etc., 25 waarop meerdere dispensie-openingen zijn aangesloten, voor het beheerst en gericht naar een substraat dispenseren van de vloeistof. Verder omvat de inrichting ten minste één op de dispensie-openingen aansluitend membraan, dat verplaatsbaar is tussen een eerste afdichtende stand waarin de dispensie-openingen door het membraan zijn afgedekt en een tweede geopende stand waarin de dispensie-openingen door het 30 membraan worden vrijgegeven. De inrichting is tevens voorzien van een mediumgevuld besturingssysteem dat aansluit op het membraan, zodanig dat het membraan door middel drukvariatie op het medium verplaatsbaar is tussen de eerste en de tweede stand. Door het ontbreken van (volumineuze) mechanische aandrijfmiddelen is de massatraagheid van de inrichting bij het verplaatsen van het membraan minimaal, 3 waardoor het met grote snelheid tussen de eerste afdichtende stand en de tweede geopende stand verplaatsbaar is. Aldus kan de vloeistof met grote nauwkeurigheid en hoge snelheid gedispenseerd worden. Het mediumgevuld besturingssysteem kan naar keuze bestaan uit een hydraulisch of pneumatisch systeem.

5

De houder kan op zich bekende wijze worden voorzien van het de vloeistof, bijvoorbeeld via ten minste een aanvoeropening daarvoor. De houder kan verder voorzien zijn van middelen zoals verwarmingsmiddelen voor het vloeibaar maken of houden van het voedingsmiddel dat gedispenseerd wordt, als ook van een inrichting 10 voor het in het reservoir mengen of mixen van de vloeistof, om deze vloeibaar te houden. De dispensie-openingen kunnen elk grenzen aan een in een wand van de houder opgenomen nozzle (ook wel aangeduid als spuitmond) of voorzien zijn van een zich althans gedeeltelijk tot in de houder uitstrekkend kanaal.

15 Een wand van de houder waarin de dispensieopeningen zijn opgenomen strekt zich bij voorkeur aansluitend op de dispensie-opening over meer dan 50% en in een ideaal geval voor 100% van de opening uit in het vlak van de opening, om aldus een zo beperkt mogelijke weerstand bij vloeistof doorvoeren te creëren. Daarbij is het het meest voordelig indien de dispensie-openingen over hun volledige omtrek op de 20 vloeistofhouder aansluiten. Een aansluiting over een substantieel gedeelte van de omtrek op de vloeistofhouder heeft als additioneel voordeel dat de aanvoer van de vloeistof relatief snel plaats kan vinden. Zo kan bijvoorbeeld ook viskeuze vloeistof relatief snel worden aangevoerd.

25 Door de aanvoer van de vloeistof naar de afsluitklep, respectievelijk het afvoerkanaal, zo min mogelijk te belemmeren, wordt de mogelijkheid tot nauwkeurig doseren geschapen. Bij voorkeur wordt de vloeistof niet door een nauwe doorvoerpijp gevoerd of enige andere obstructie die een vrije doorstroom belemmert.

30 In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding grenzen de dispensie-openingen aan een in een wand van de houder bevestigde nozzle, van welke nozzle een afgifteopening voorzien is van een scherpe hoek, zodat er geen (druppel) van de te dispenseren vloeistof aan de nozzle kan achterblijven onder invloed van adhesiekracht.

4

In bedrijf wordt het membraan door met zodanige snelheid verplaatst dat de vloeistof met een bepaalde beginsnelheid uit de dispensie-opening treedt. Hierdoor drukt (danwel schiet) de inrichting de vloeistof in de richting van het van vloeistof te voorziene substraat. De beginsnelheid waarmee de vloeistof uit de inrichting wordt gedrukt kan 5 worden beheerst door het variëren van de druk en het debiet van het medium waarmee het membraan verplaatst wordt. De snelheid van membraanverplaatsing wordt passend gekozen bij het van vloeistof te voorziene substraat. Bij een geleiachtig substraat zal de snelheid doorgaans lager gekozen worden dan bij een vast substraat, dit om te voorkomen dat de vloeistofdruppels in het te decoreren substraat dringen.

10

De vloeistof wordt wenselijk in druppels van 0,2 μΐ tot 0,1 ml uit de dispensie-openingen gedrongen. Een voordelige membraanverplaatsing heeft een frequentie van 100 Hz tot 500 Hz. Hierbij is de op het membraan uitgeoefende mediumdruk in een afgesloten stand van de dispensie-opening ten minste 0,2 bar hoger dan de druk van de 15 vloeistof in de vloeistofhouder die gedispenseerd dient te worden, dit om een goede afsluiting te garanderen.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding vormt het membraan een wand van de houder, of grenst het aan de binnenzijde van het reservoir aan een wand daarvan. 20 De houder kan bijvoorbeeld een onderwand omvatten waarin ten minste een nozzle met een afvoerkanaal voor de vloeistof is opgenomen, welk afvoerkanaal zich in het reservoir uitstrekt tot het membraan. In een eerste stand rust of klemt het membraan daarbij op het afvoerkanaal. In een tweede stand is het membraan van het afvoerkanaal gescheiden, doordat het is opgerekt tot in een ruimte welke aan bovenzijde grenst aan de 25 houder, waarbij de bovenwand van de houder in de nabijheid van het afvoerkanaal een opening omvat, voor het daardoor oprekken van het membraan.

Grenzend aan de opening kan zich een kamer bevinden voor het daarin aanbrengen van een druk, welke een overdruk of een onderdruk zoals een vacuüm kan zijn. Deze druk 30 kan bijvoorbeeld zijn opgewekt door een elektrische actuator. Het dispenseren van de vloeistof geschiedt in hoofdzaak onder invloed van de beweging van het membraan waarbij het membraan een afgepaste hoeveelheid vloeistof uit de inrichting drijft.

5

Om een gewenste decoratie sneller aan te brengen kan een samenstel van inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding gebruikt worden, aldus een decoratie-inrichting met meerdere dispensieopeningen vormend. Daarbij kunnen dispensie-openingen voor de vloeibare stof van respectievelijke inrichtingen van het samenstel in een matrixvomi 5 zijn opgesteld. Een dergelijke matrix kan in een uitvoeringsvorm een enkele rij van afgifteopeningen omvatten. Voor het met hoge snelheid decoreren van het substraat kan de matrix van een zodanig aantal afgifteopeningen voorzien zijn, dat een tweedimensionale decoratie in één keer aangebracht kan worden. De matrix kan daarbij bijvoorbeeld tot 32 rijen omvatten. Op die manier kan met een gelijktijdige 10 spuitbewerking via een selectie uit de diverse afgifteopeningen in één spuitbewerking een afbeelding op een voedingsmiddel worden aangebracht. Het moge duidelijk zijn dat het aantal rijen en kolommen niet gelijk aan elkaar hoeft te zijn, maar aangepast kan worden aan een gewenst formaat van de decoratie. Ook kunnen de onderlinge afstand tussen de afgiftepunten en de grootte van de openingen daarvan worden aangepast aan 15 het gewenste formaat van de decoratie, en de viscositeit van de af te geven vloeistof.

Ter vereenvoudiging van de constructie kunnen verder meerdere afsluiters worden gevormd door een gemeenschappelijk membraan.

20 In een uitvoeringsvorm waarbij het substraat tijdens het decoreren bewogen wordt ten opzichte van de inrichting, bijvoorbeeld door een doorvoerinrichting voor het in een eerste richting door de dispensieinrichting voeren van een substraat, kunnen afgiftepunten gelegen in een eerste kolom en afgiftepunten gelegen in een tweede kolom zodanig ten opzichte van elkaar verschoven zijn dat afgiftepunten van de eerste 25 en tweede kolom niet op één lijn liggen in een doorvoerrichting van het substraat door de inrichting. Daardoor kan de een decoratie met een relatief grote resolutie worden gevormd zonder dat de dispensieopeningen bijzonder dicht in eikaars nabijheid opgesteld dienen te worden.

30 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin:

Figuur la een doorsnede van een inrichting voor het met een vloeistof decoreren van een substraat weergeeft volgens de onderhavige uitvinding, met een membraan, in een eerste stand voor het afsluiten van een dispensieopening; 6 - Figuur lb een doorsnede van een inrichting voor het met een vloeistof decoreren van een substraat toont volgens de onderhavige uitvinding, met een afsluiter, in een tweede stand voor het vrijgeven van een dispensieopening; figuur 2a een in onderdelen uiteengenomen samenstel toont van inrichtingen 5 volgens de onderhavige uitvinding; figuur 2b een samenstel van inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding vormt.

Figuur la toont een doorsnede van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De 10 figuur toont bovenwand 1 en een onderwand 7 van een houder, voor het omvatten van een vloeistof 5. Door de onderwand 7 strekt zich een afvoerkanaal 4 uit voor de vloeistof 5. Het afvoerkanaal 4 wordt afgesloten door een afsluiter die gevormd wordt door een membraan 2. Het membraan 2 wordt door middel van luchtdruk in kamer 6 in een eerste stand daarvan gedrukt, waarin het kanaal 4 afsluit, zodat de vloeistof 5 het 15 reservoir niet kan verlaten. Het kanaal 4 is gevormd in een in de onderwand 7 aangebrachte spuitnozzle 9.

Figuur lb toont een doorsnede van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding uit figuur la, waarbij het membraan 2 in een tweede stand daarvan staat. De figuur toont 20 wederom bovenwand 1 en een onderwand 7 van een houder, voor het omvatten van een vloeistof 5. Het afvoerkanaal 4 is nu echter vrijgegeven door de afsluiter die gevormd wordt door het membraan 2. Het membraan 2 wordt door middel van een lage luchtdruk, of zelfs een vacuüm, in kamer 6 in een tweede stand daarvan getrokken, waarin het het kanaal 4 vrijgeeft, zodat de vloeistof 5 het reservoir kan verlaten. De 25 vloeistof 5 kan het kanaal 4 nu in vanuit een eerste richting 8 en een tweede richting 8 bereiken. Bij voorkeur is de inrichting althans lokaal rondom het afgifte kanaal 4 in hoofdzaak lijnsymmetrisch ten opzichte van het afgiftekanaal 4 en kan de vloeistof 5, wanneer het membraan 2 het afvoerkanaal 4 vrijgeeft, van alle kanten eenvoudig en zonder obstakels en nauwe doorvoeren bereiken.

Figuur 2a toont een in onderdelen uiteengenomen samenstel van inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding. De figuur toont een bovenaanzicht 100 van een onderwand van het samenstel waarin nozzles 110 zijn opgenomen. De nozzles strekken zich over enige 30 7 afstand uit vanaf de onderwand. De figuur toont tevens een onderaanzicht 100’ van de bodemplaat 110, waarin de afgifteopeningen 110’ van de nozzles 100 zichtbaar zijn.

De figuur toont verder een membraan 200 dat aan de bovenzijde van de onderplaat 5 rustend op de uiteinden van de nozzles 110 wordt geplaatst, zodat de afvoerkanalen die zich in de nozzles 110 uitstrekken door het membraan in een rustpositie daarvan worden afgesloten. Voorts is een dekplaat 300 getoond, die openingen 310 omvat, welke dekplaat zodanig op het membraan gepositioneerd wordt dat de openingen 310 zich precies boven de door het membraan 200 afgedekte uiteinden van de nozzles 110 10 bevinden, zodat het membraan zich in de openingen uit kan strekken voor het vrijgeven van de uiteinden van de nozzles 110. Tevens is een van pneumatische kleppen 320 voorzien bovenaanzicht 300’ van dekplaat 300 getoond, waarin tevens toevoeren 330 voor vloeistof zijn weergegeven.

15 Figuur 2b toont een perspectivisch aanzicht van de onderdelen uit figuur 2a, waarbij de inrichting gedeeltelijk uiteengenomen is. Van de onderwand 100 waarin de nozzles 110 zijn opgenomen zijn eveneens een eerste zijwand 101, een tweede zijwand 102, een derde zijwand 103 en een vierde zijwand 104 weergegeven. De wanden hebben elk een hoogte 105 die in hoofdzaak correspondeert met de hoogte 106 van het zich in het 20 reservoir uitstrekkende deel van het afvoerkanaal dat in de nozzles 110 is gevormd, zodat de bovenzijde van de nozzles overeenkomt met de bovenzijde van de wand. Het membraan 200 sluit daardoor in gemonteerde toestand van de inrichting de afvoerkanalen af. Dekplaat 300 is zodanig ingericht dat er zich in gemonteerde toestand daarvan boven iedere nozzle 110 een (niet zichtbare) opening 310 met een daarboven 25 geplaatste pneumatische klep 320 bevindt, voor het van een nozzle 110 afbewegen van het membraan 200, voor het vrijgeven van een door een nozzle 110 gevormde afgiftekanaal.

Naast de beschreven en getoonde uitvoeringsvormen zijn er diverse andere 30 uitvoeringsvormen mogelijk, zoals uitvoeringsvormen met meerdere met elkaar verbonden houders, welke tijdens gebruik bijvoorbeeld verschillende vloeistoffen kunnen omvatten, voor het aanbrengen van een decoratie met meerdere kleuren. Voorts kan de inrichting voorzien zijn van een aanvoerinrichting voor het te decoreren substraat. De pneumatische kleppen of andere middelen voor het bewegen van het 8 membraan kunnen voorzien zijn van een geautomatiseerde bediening, en bijvoorbeeld elektrisch bedienbaar zijn. De inrichting kan voorts voorzien zijn van middelen voor het aanleggen van een druk binnen het reservoir, voor het onder invloed daarvan afgeven van de vloeistof.

5

Claims (17)

1. Inrichting voor het dispenseren van een vloeistof, omvattende: - een vloeistofhouder; 5. meerdere op de vloeistofhouder aansluitende dispensie-openingen, voor beheerst het naar een substraat dispenseren van de vloeistof; en - ten minste één op de dispensie-openingen aansluitend membraan, verplaatsbaar tussen: - een eerste afdichtende stand waarin de dispensie-openingen door het 10 membraan zijn afgedekt; en - een tweede geopende stand waarin de dispensie-openingen door het membraan worden vrijgelaten; met het kenmerk dat de inrichting tevens is voorzien van een mediumgevuld besturingssysteem dat aansluit op het membraan zodanig dat het membraan door middel 15 drukvariatie op het medium verplaatsbaar is tussen de eerste en de tweede stand.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het mediumgevuld besturingssysteem een hydraulisch besturingssysteem is.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het mediumgevuld besturingssysteem een pneumatisch besturingssysteem is.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat een wand van de houder waarin de dispensieopeningen zijn opgenomen zich bij voorkeur 25 aansluitend op de dispensie-opening over meer dan 50% en in een ideaal geval voor 100% van de opening uitstrekt in het vlak van de dispensie-opening, om aldus een zo beperkt mogelijke weerstand bij vloeistof doorvoeren te creëren.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het 30 membraan deel uitmaakt van de wand van de vloeistofhouder.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de vloeistofhouder is voorzien van een in de vloeistof verplaatsbaar orgaan voor het in de vloeistofhouder doen circuleren van de vloeistof.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de vloeistofhouder is voorzien van verwarmingsmiddelen voor het op een bepaalde temperatuur houden van de vloeistof. 5

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de dispensie-openingen in een matrixvorm zijn gelegen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de dispensie-openingen in 10 ten minste een 3x3 matrix zijn gelegen.

10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting ten minste twee met elkaar in verbinding staande vloeistofhouders omvat.

11. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting meerdere afzonderlijke op de dispensie-openingen aansluitende membranen omvat.

12. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de 20 stand van het ten minste ene op de dispensie-openingen aansluitende membraan door de besturingsmiddelen per opening onafhankelijk regelbaar is.

13. Werkwijze voor het door meerdere dispensie-openingen dispenseren van een vloeistof, omvattende de bewerkingsstappen:

25 A) het in een vloeistofhouder brengen van een te dispenseren vloeistof; B) het naar de dispensie-openingen voeren van de vloeistof; C) het gecontroleerd per dispensie-opening door middel van het verplaatsen van het membraan openen en sluiten van de openingen, met het kenmerk dat het membraan wordt verplaatst door middel van variatie van een 30 mediumdruk.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat het membraan met zodanige snelheid wordt verplaatst de vloeistof met een snelheid van ten minste .... uit de dispensie-opening wordt gedrukt.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk dat de vloeistof in druppels uit de dispensie-openingen wordt gedrongen waarbij de druppels een volume hebben van 0,2 μΐ tot 0,1 ml. 5

16. Werkwijze volgens der conclusies 13 - 15, met het kenmerk dat het membraan wordt verplaatst met een frequentie van 100Hz tot 500 Hz,

17. Werkwijze volgens der conclusies 13 - 15, met het kenmerk dat de op het 10 membraan uitgeoefende mediumdruk in een afgesloten stand van de dispensie-opening ten minste 0,2 bar hoger is dan een druk van de vloeistof.