NL8401150A

NL8401150A - Drukmeting in vacuumpakken.

Info

Publication number: NL8401150A
Application number: NL8401150A
Authority: NL
Original assignee: Douwe Egberts Tabaksfab
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1985-11-01
Also published as: EP0161702A1; ES542168A0; ES8607540A1; JPH0344650B2; DE3565180D1; DK163785A; CA1231551A; AU570884B2; DK166106B; EP0161702B1; US4656866A; AU4103085A; DK166106C; ATE37445T1; JPS60259923A; DK163785D0

Description

•i·. » VO 6269

Drukmeting in vacuumpakken.

Safe verpakken; van allerlei, handelswaren./, in het bijzonder voedingsmiddelen,, geschiedt, vaak. onder vacuum., althans onder veel lager dan atmosferische druk. Een der gelijke verpakking zal in het ondervolgende aangeduid worden met de term "vacuumpak". In vele geval-5 len is het van. belang vast te stellen welke druk er in een dergelijk pak heerst.. Is de druk te hoog- dan. kan· het zijn dat de verpakkings— machine niet goed functioneert» m andere gevallen, weer betekent het dat het verpakte produkt gassen produceert, en vtfdr de verpakking niet voldoende- ontgast is» E'en dergelijk geval, kan zich. b-v. voordoen bij '10 koffie. Dit produkt bevat koolzuur dat na het branden en eventueel malen, langzamerhand vrijkomt. Ia weer andere gevallen kan een te hoge druk wijzen op· microbiologische contaminatie. In al deze gevallen is het van belang dat dergelijke verpakkingen niet in de handel komen.

"Zachte" pakken worden- door-het publiek niet geaccepteerd, in het geval 15 van contaminatie uiteraard zeer terecht.

Bij vacuumverpakte koffie* is het gebruikelijk steekproef-” gewijs na te gaan of de druk niet te hoog is. Wordt direct na de verpakking een te hoge druk geconstateerd dan wijst dit op onvoldoende functioneren van de vacuumklokken van de verpakkingslij n. Is direct 20 na de verpakking de druk goed en na enige tijd hoger dan na deze tijd gewenst is, dan wijst dat er op dat men de koffie onvoldoende tijd gegund heeft om te ontgassen vddr het verpakken»

De· drukmeting gebeurt tot dusver- als. volgt. Het pak wordt binnenin, een. starre klak aangebracht, da ruimte wordt'luchtdicht afge-. 25 sloten en door een vacuumpomp in onderdruk gebracht totdat de druk in de klok lager wordt dan de druk in het pak. Wanneer de druk in de klok lager wordt dan in het pak, zal het pak zwellen. De druk waarbij dit gebeurt wordt door een verplaatsingsopnemer gedetecteerd.

De gebruikte methode heeft de volgende nadelen. De druk die 30 bepaald wordt met. behulp, van een verplaatsingsopnemer is de druk" die -iryffrc ' . -2- t * in het pak heerst wanneer het pak reeds- voldoende gezwollen is om de verplaatsingsopnemer in beweging te brengen. Deze druk is vaak lager dan de. druk die. in het. pak aanwezig is, als de omgeving van het pak __ atmosferisch:, isr* immers, wanneer heit verpakkingsmateriaal, voorkeurs— 5 plaatsen· heef te om,-, bij; onderdruk van. du? omgeving, uit te wijken,· zal de verplaatsingsopnemer: te Xante reageren·-.

Bovendien r. wanneer de vacuumverpakking zich in een. omver-pakking bevindt,- zal die omverpakking een.goed functioneren van de gebruikte verplaatsingsopnemer belemmeren. In het bijzonder zal deze 10 -' methode moeilijkheden opleveren of' zelfs, helemaal onmogelijk zijn wanneer hete. pak zich. bvv- in. een relatief, stijve omverpakking bevindt zoals, van karton.». Xa dit' laatste, geval zouden b.v» ook. optische methoden aiete op huns. plaats* zijn en diëlactrische.methoden.moeilijk, en weinig nauwkeurig» 15 Volgens, de uitvinding wordt een methode verschaft waarbij -.-.

een. vacuumpak. met. flexibele folie - althans, een. deel van de folievor-. mige omhulling van. hete pak. — gebrachte wordt in een onder invloed van inwendig vacuum, hermetisch van de buitenlucht afsluitbare starre klok,, terwijl middels een electrische drukopnemer het drukverloop wordt na— 20. gegaan in de· ruimte tussen hete pak en de starre klok-wanneer deze ruimte via een gasweerstand in: verbinding wordt gebrachte met een ruimte waarin vacuum, althans een constante onderdruk heerste, lager dan de gewenste druk in het pak.

Onder starre klok wordt hier verstaan een. omsluitingsmiddel 25 dat niet gedeformeerd wordt onder invloed van een drukverschil van minstens, één atmosfeer .tussen hete inwendige en uitwendige van- date .omsluitingsmiddel» Dite omsluitingsmiddel kan. b~v.. doosvormig,, of' omgekeerd doosvormig zijn, waarbij: tussen doos-min-deksel en de deksel— rand zich een af sluitmiddel bevindt date onder samendrukking· voor een 30 gasdichte- afsluiting zorgdraagt.

Deze samendrukking moet zodanig zijn dat het inwendig vacuum • geen verdere verandering van het volume tot gevolg heeft.

Onder vacuum wordt hier normalerwijze verstaan een druk van bw. 1. a· 2. millibar..

35 mdien het vacuumpak een flexibele omhulling heeft behoeft !- »4 011 5 0 -\ * * -3- het vacuumpak niet in zijn. geheel door een star omsluitingsmiddel te worden ontgeven. Xs het omhulsel van het vacuumpak niets anders dan de folie waarin het produkt verpakt zit/ dan kan de starre klok bestaan uit een kleine aan een zijde open kamer die- als een stetoscoop 5 met. da- open zijde tegen het pale- wordt aangedrukt. Is, nu, deze- klok, voorzien van een foli&vormige? flexibele uitstaande, rand. dan zal. onder invloed van vacuumzuigen deze. uitstaande rand zich luchtdicht' voegen naar de eventuele onregelmatigheden van de omhullende folie van het vacuumpak. Is dit pak voorzien van een papieren omverpakking dan zal 10 zich. tussen, de flexibele folie van de ‘genoemde· uitstaande* rand en de folie om. het verpakte produkt papier bevinden.. Dit kan. luchtdichte afsluiting in de weg staan. In dit geval kan. het vacuumpak opgenomen worden, in een flexibele,,. luchtdicht afsluitbare zak waaraan de klok vast verbonden is. Het is duidelijk dat naarmate.de vacuum te zuigen 15 ruimte kleiner is, het vacuumzuigen minder tijd vergt- ais gasweerstand kan een capillaire buis gebruikt worden, echter b.w ook een nauwkeurig in te stellen kraan^ die* gedeeltelijk wordt geopend, afhankelijk van het volume van de vacuum af te zuigen ruimte zal men de gasweerstand zodanig kiezen dat de meting (na alie voorbereidende 20 handelingen) 1 tot 3 seconden in beslag neemt.

De uitvinding zal verder nader worden beschreven aan de hand van de volgende figuren.

Figuur 1 geeft schematisch een inrichting weer waarbij het pak in. zijn geheel binnen een starre klok wordt gebracht.

25 Figuur 2 geeft het drukverloop aan als functie van de tijd wanneer de ruimte tussen het pak en de starre klok in. verbinding wordt gebracht met een vacuumpomp.

Figuur 3. is; de- Lijn. die aangeeft de logarithm© van het drukv verloop, als; functie yaa. de tijd.

30 Figuur 4 is de lijn die de eerste afgeleide aangeeft van de lijnen uit. figuur 3 (dus na differentiatie) als functie van de tijd.

Figuur 5 is een schakeling corresponderende met figuur 4 waarbij uiteindelijk een stopsignaal, wordt gecreëerd-door een digitale voltmeter, waarop de druk kan worden afgelezen. .

35 . Figuur 6 geeft als functie van. de tijd. meer in detail het —· -'/---— -4- I i verloop aan van de eerste afgeleide van de logarithme van de druk, alsmede een hiervan afgeleid referentieniveaa, gebruik, makende van de schakeling van figuur 6.

Figuur 7 geeft schematisch, een, inrichting, weer waarbij niet S het gehele*· pak. ia. eea starre- klok wordt gebracht*, echter, een. kleine .starre» klok tegen eea deel. vaa de omhullende folie vaa het. pak wordt - aangedrukt..

Xh figuur- 1 is met 1' het vacuumpak aangegeven, met 2 de starre klok, met 3 de gasweerstand,, met 4 een vacuumpomp, met •10. S eea electrische; drukopnemer* met '& een klep-

Ia, figuur 2 zien wijt. het. drukverloop- (P^).,, aanvangende, met . de atmosferische druk, Po* als functie vaa de tijd, na het openen van de. klep-, 'B van. figuur £'*. Dit. drukverloop- wordt aangegeven door de* -el' formule P! — P' »e ,- waarbij- & het natuurlijke grondtal, is. en cc een.

. t o- 15 · functie is van de gasweerstand R. en het vrije- volume V van. de ruimte .tussen het pak. t en de binnenwand, van de starre klok. :2' - Uit de voorgaande formule volgt In. P. ~ In P" ..-at- In figuur 3' is InP* afge-zet tegen de tijd to Het is. duidelijk, dat men. te maken heeft met een rechte lijn wanneer cc. constant blijf tv Daar cc = f.RV. (V = vrije- volume 20 . ia de klok. zoals gedefinieerd}.,, en R; en. £ constant zijn bestaat er · een lineair verband tussen α en V.. Gaat de: folie waarin het produkt verpakt is uitzetten- dan wordt V, en dus ook α kleiner.

De helling- van de lijn in figuur 3 wordt dus kleiner en men krijgt een verloop ongeveer zoals aangegeven met een stippellijn in 25 deze figuur. Het punt S waarbij deze stippellijn de getrokken lijn snijdt correspondeert met het. moment waarop de folie om het. verpakte . _· . produkt. begint uit te zetten- Op- dat moment is de druk.: in de vrije ruimtes: van.: de- starre*'klokt "2Ï gelijk. o£ iets lager: darn de-druk binnenin het vacuumpak.· Deze druk: kunnen wij- op zeerr nauwkeurige, wijze- electrisch. 30. meten.. Dit gebeurt via· een electrische drukmeter: die een mechanische verplaatsing (veroorzaakt door drukverandering- van het gas in de vrije ruimte) omzet in een. electrisch- signaal- Dit kan een. spanningsverandering· inhouden. Het electrische signaal.-.kan op. vele,, op zich bekende, wij zen. verwerkt worden, om een duidelijk afleesbare registratie te *s * -S- verkrijgen van het snijpunt S. Gebruikt: kunnen b.v. worden: een digitale voltmeter, voorzien van een signaalingang en een z.g. "halt" ingang, een twee-kanaalsehrijver die zowel de druk. als· functie van de tijd als, de logarithm^, van de druk. als. functie van* de tijd. opschrijft, 5.- of. wel, een. ander· signaalverwerkend. systeem; (h.vu computer) - ' <£ T’fH- p·

Ta figuur 4ï in zoals; gezegd, de eerste afgeleide . t af—: dt gezet tegen de tijd.

Daarbij correspondeert S’ met S uit figuur 3 en dus met de druk binnenin het vacuumpak.

31«-p*.

10 Met de schakeling van figuur 5. wordt'—gemeten, cor— responderend met figuur 4·-Hierbij- vormen C, , CL f. RL. en VL samen, de differentiërende schakeling.. ‘ · t Qd 1 R^. * weerstand IS * weerstand * een versterker waarvan-de versterking bepaald wordt door R^ en R^-Pd **·- potentiometer D * diode * condensator 20 COM*· comparator R. * weerstand 4

Via Pd, D komt een vertraagd signaal op . De comparator Com vergelijkt het vertraagde signaal van met het oorspronkelijke signaal.

R. ** weerstand 4 25 A,- * indicator die het omslagpunt bij de comparator vaststelt-

O

In figuur & is. meer in- détail aangegeven hoe het verloop is van. de outputsignalenwolgens. de schakeling van figuur 5- Daarbij geeft de bovenste lijn aan het: verloop: van. het onvertraagde signaal, en de onderste lijn een vertraagd*' signaal, dat gebruikt wordt als referentie-30 niveau. Het snijpunt S,r geeft een haltsignaal waarbij de digitale voltmeter, aangegeven in figuur. 5, blijft staan.

Behoudens de druk in. een vacuumpak is het soms van belang het volume te bepalen- Dit hangt samen met. het feit dat men het volume van een pak binnen bepaalde grenzen wil. houden- Dit volume nu is af— '8 4 0 1 1 5 ft -

• „ V

-6- hankelijk van het stortvolume, van het verpakte produkt. Ongewenste afwijkingen van het stortvolume kunnen b.v. optreden door afwijkingen in. de maalgrofte. Uit de in het bovenstaande gegeven formules volgt: et- * t. dus VK = __L·. Ψ =>_Ξ.

. S ' fe . · . t Rt ' v ... 'i- : ^Ί.-ΐΕΐ^Εβη. ÊEbekend is (fevw door· een ijkmating met een bekende V). p is V voor elk; bijzonder geval, te berekenen, (zie ook figuur 3) . Het vrije volume (tussen pak. en starre klok dus) is gelijk aan het totale inwendige volume van de starre klok. (V^). minus het volume- van het te .J.Q, . meten-pak (Vp)-, hetgeen. w±$. als volgt kuiinen. formuleren- V » Vfe - Vpr . . waaruit Vp· *· V„ Is? V^. bekendis, dan. is na- bepaling: van V op de bovengenoemde wijze. ook. Vp bekend. ·

Ook is- hete megelijk de snelheid; van.· ontgassing bij een . 'vacuumverpakt produkt/- zoals; koffie- te bepalen, door op verschillende . 15 tijdstippen de druk in. het pak. te meten. Ben snellere methode kan verkregen, worden door op het moment waarop de- uitzetting· van. het pak.

- begint (Siir figuur 3) de kiep SP · uit figuur-1 te sluiten en de vrije ruimte- in de starre klok over een verschildrukmeter. te verbinden met een referentieruimte. die dezelfde druk heeft op. dat moment. Door de 2d - ontgassing: zet.het.pak:uit en de- druk inde vrije ruimte stijgt- De drukstijging kan door de verschildrukmeter: zeer nauwkeurig worden be-» paald. Dit gegeven kan van belang zijn..om na te gaan of en zo ja, na hoeveel totale opslagtijd zacht worden te vrezen is.

In figuur 7, de uitvoeringsvorm met een. kleine "aandruk"-25· klok, wordt met -7 de starre klok aangegeven, voorzien van een rand • S- die. met de rest één geheel uitmaakt.. Aan deze rand. '8. is een . · rand·, van: flexibele folie pi' aangebracht^-Wanneer de klok tegen het vacaumpafc met onregelmatig- gevormde verpakkingsfalie: * ld- wordt aange— . drukt en via; een gasweerstand, door de leiding 12! vacuum wordt gezo-3G - gen,·, zal de flexibele folie- 9 zich geheel voegen naar de onregelmatigheden van 10 en een luchtdichte afsluiting, vormen tussen het inwendige van. de klok 7. en de buitenlucht.

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van· de druk,, het volume en de ontgassingssnelheicL in vacuumpakken bij welke een produkt verpakt, is ' = . trs een flexibele gasdichte folie*. eventueel, omgeven; doos: een niet-gas— dichte omhulling,, met het kenmerk, dat het vacuumpak, althans een deel 5 van het oppervlak van dat pak, gebracht wordt in. een, onder de invloed van inwendig vacuum, hermetisch van de buitenlucht afsluitbare starre .. klokr terwijl middels, een electrische drukopnemer het drukverloop als. functie van. de tijd. wordt.nagegaan, tussen het pak. en de starre klok,, wanneer deze ‘ruimte via. een gasweerstand in- verbinding- wordt gebracht .: 10 met een, ruimte waarin vacuum*- althans, een constante onderdruk heerst* lager dan de gewenste druk in het pak.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 toegepast voor de bepaling vaa.de druk, in het vacuumpak, met het kenmerk* dat het . punt wordt geregistreerd waarop^ het werkelijke drukverloop gaat afwijken van het 15 drukverloop wanneer de folie om. het verpakte produkt niet zou. uitzetten onder invloed van het vacuum.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, toegepast voor bepaling van het volume van het vacuumpak, met het kenmerk, dat middels ij king- met een pak met bekend volume de gasweerstand mede in valumeeenheden wordt 20 uitgedrukt, ter berekening van het volume van het vacuumpak uit de formule Vp = V. - In P*·,·, waarbij P^ de druk is na een tijd t en V, het 1C JC Rt totale volume van de starre klok.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 toegepast voor- bepaling van de ontgassingssnelheid* met het kenmerk,, dat na het bereiken van het punt 25 waarop: de folie* waarin het produkt in het vacuumpak: verpakt is* begint uit te- zetten de verbinding· verbroken wordt tussen enerzijds de ruimte tussen het vacuumpak. en de starre klok en anderzijds de ruimte met constant vacuum, vervolgens bedoelde ruimte tussen het vacuumpak en de starre klok via een verschildrokmeter. in verbinding wordt gebracht met ^ een ruimte met. gelijke druk, en daarop het verloop van de verschildruk wordt nagegaan als functie van de· tijd. " 84 0 1-i ·:,^Ν ' ^ * Μ · _ _ ___. - . - - ______ '-'.-δ-

5. Inrichting voor' het bepalen van de druk, het volume en de ontgassingssnelheid. in, een vacuumpak, bij welke een produkt verpakt is in een. flexibele gasdichte folie, en eventueel omgeven door een n-iet-gasdiehte omhulling;, gekenmerkt; door een- onder da invloed van inwendig Si vacuum hermetisch., van de buitenlucht' afsluitbare, starre klok, waarvan ;; des, inwendige!:-ruimte verbonden is,-'enerzijds; met een. electrische* druk— .opnemer en anderzijds, via- een gasweerstand, met een inrichting voor het handhaven van een constante onderdruk, lager dan de gewenste onderdruk in het pak. ’. : . ' * - ·· : ' / · . ·