NO160769B - Fremgangsm te og anordning for dosering av innhold mstilling av emballasjebeholdere. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for dosering av innhold ved fremstilling av emballasjebeholdere av rør-formet, fleksibelt material, hvilket tilføres innhold og flattrykkes, forsegles og avskjæres i forseglingene.

Oppfinnelsen angår dessuten en anordning for gjennomføring

av fremgangsmåten, hvilken anordningn omfatter styreorganer for materialrøret, samvirkende bakker for tverrgående sammentrykking og forsegling av røret samt et fyllerør som rager gjennom røret og har en ovenfor bakkene beliggende utløps-munning.

Emballasjebeholdere til f.eks. melk eller andre fortrinnsvis flytende næringsmidler fremstilles vanligvis av laminert, fleksibelt material som omfatter sjikt av papir og termoplast. En kjent beholder formes ved at en laminat-

bane under fremføring gjennom emballasjemaskinen sukses-

sivt omformes til rørform, ved at de to langsgående kanter føres sammen og forsegles væsketett til hverandre. Det således dannede røret flyttes hovedsakelig vertikalt nedover gjennom maskinen, samtidig med at innholdet tilføres gjennom et ved rørets øvre, åpne ende innført fyllerør,

som rager nedover inne i røret. Ved rørets nedre ende oppviser maskinen innbyrdes samvirkende, frem- og tilbake-gående bearbeidingsbakker, som med jevne mellomrom sammen-trykker materialrøret som passerer, slik at det dannes tverrgående, flattrykkede soner, i hvilke rørets vegger er væsketett forseglet mot hverandre. Den tverrgående forseglingen av røret skjer under nivået til innholdet,

og røret omdannes således til sammenhengende, hoved-

sakelig puteformede beholdere som er fullstendig fylt med innhold. Etter at de puteformede beholderne er ad-

skilt fra hverandre ved snitt i de tverrgående forseg-lingssonene, skjer en siste formingsbearbeiding, slik at beholderne får ønsket form, f.eks. parallellepipedisk.

Ved såvel flattrykkingen av materialrøret som den etter-følgende formingsbearbeidingen for å omdanne de puteformede beholderne til parallellepipedisk form utnyttes innholdet som en innvendig "dor" eller et mothold i oe-holderen, d.v.s. at innholdet danner det indre mottrykk som er nødvendig for å muliggjøre forming av beholdere uten uønsket deformasjon.

Prinsippet med å utnytte innholdet som mothold ved formingen har hittil virket utmerket, ettersom beholderne fremstilles helt fylt med inkompressibelt, væskeformet innhold, d.v.s. uten lufttrom. Dersom beholdere med luftrom skal fremstilles danner innholdet ikke det samme vel-definerte og stabile mottrykk over hele flaten av beholderen, hvilket <z)ker faren for foldedannelse eller andre deformasjoner. Den ovenfor beskrevne fremstillingsteknikk har således hittil vært mindre egnet for fremstilling av beholdere som bare delvis fylles med væske.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å unngå de ovenfor nevnte ulemper, og å komme frem til en teknikk som gjør det mulig med fullgodt resultat å fremstille og forme delvis fylte beholdere i henhold til det ovenfor nevnte hovedprinsipp, uten at beholderne blir ufullstendig formet eller deformert.

Et tredje formål med oppfinnelsen er å komme frem til en fremgangsmåte som muliggjør en nøyaktig dosering av innholdet i hver beholder.

Et annet formål med oppfinnelsen er å komme frem til en fremgangsmåte som uten nevneverdige komplikasjoner kan utnyttes i eksisterende emballasjemaskiner av den innledningsvis nevnte type.

Disse og andre formål oppnås i henhold til oppfinnelsen med en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at innholdet blandes med gass før tilførselen til materialrøret, idet gassen tilføres i en slik mengde at den ønskede mengdens innnhold sammen med det gassvolum som befinner seg i dette helt fyller hver av beholderne etter deres adskillelse fra materialrøret. Foretrukne utførelses-former av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av kravene 2-6.

Et fjerde formål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en anordning for gjennomføring av den ovenfor angitte fremgangsmåte, hvilken anordning er enkel og drifts-sikker samt mulig å kombinere med kjente typer emballasjemaskiner.

Disse og andre formål oppnås i henhold til oppfinnelsen med en anordning av den innledningsvis angitte type, og som kjennetegnes ved at et gasstilførselsrør er tilkoblet fyllerøret i en viss avstand fra detts munning.

Foretrukne utførelsesformer av anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av kravene 8 og 9.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen medfører flere fordeler, idet de ovenfor nevnte ulemper unngås, og det muliggjøres å utnytte kjente formeprinsipper for å fremstille beholdere som bare delvis er fylt med innhold. Volumet av innholdet i hver enkelt beholder kan ved variasjon av den tilførte gassmengden enkelt reguleres med stor nøyaktighet. Ved valg av en egnet, for produktene uskadelig gasstype kan fremgangsmåten utnyttes for alle de i praksis forekommende typer av innhold. En fore-trukket utførelsesform av såvel fremgangsmåten som anordningen i henhold til oppfinnelsen skal i det følg-ende beskrives nærmere, under henvising til de vedføyde, skjematiske tegninger, som bare viser de detaljer som er nødvendige for forståelse av oppfinnelsen. Fig. 1 viser prinsipielt omformingen av et baneformet material til beholdere i en kjent type maskin. Fig. 2 viser, delvis i snitt og i større målestokk, omformingen av et materialrør til beholdere etter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Emballasjemaskinen vist i fig. 1 er av den tidligere kjente type som omformer baneformet material til beholdere. Laminatet omfatter vanligvis et midtre bære-sjikt av papir, hvilket på hver side er belagt med tynne, væsketette sjikt av termoplastisk material, f.eks. poly-eten. Laminatet er utstyrt med brettelinjer for å lette bretting og omforming til ferdige beholdere. Laminatet tilføres maskinen 1 i form av en rull 2, som henges opp roterbart i maskinens magasin. Fra magasinet løper materialbanen 3 via styreruller 4 opp til maskinens øvre del, der den løper over en venderulle 5, for deretter å fort-sette hovedsakelig vertikalt nedover gjennom maskinen.

Ved hjelp av forskjellige, langs bevegelsesbanen til materialbanen 3 anordnede, brette- og formeorganer 6, 7 omformes materialbanen 3 under sin bevegelse nedover gjennom maskinen suksessivt til rørform, ved at dens to langsgående kanter føres mot hverandre og sammenføyes, slik at det dannes et materialrør 8 med en langsgående, væsketett forsegling. Sammenføyningen av de to langsgående kantene skjer ved tilførsel av varme ved hjelp av et varmluftmunnstykke 9, slik at de delene av termoplast-sjiktene som befinner seg ved kantene bringes til å smelte. Deretter sammentrykkes de to langsgående kantene under samtidig avkjøling, hvilket medfører at termoplast-sjiktene sammenføyes med hverandre, slik at den ønskede,

helt væsketette sømmen dannes.

Det således formede materialrøret 8 fylles deretter med innhold gjennom et fyllerør 10, som rager inn gjennom den øvre, åpne ende av materialrøret 8. Fyllerøret løper deretter hovedsakelig konsentrisk nedover gjennom materi-alrøret, og har sin munning i en viss avstand over dettes nedre ende. I en viss avstand under, munningen til fyllerøret 10 finnes på hver side av materialrøret 8 anordnede, forme- og forseglingsbakker 11, 12 (fig. 2), som er inn-rettet til parvis å bearbeide materialrøret 8 mellom seg. For oversikten skyld viser figurene bare ett sett forme-og forseglingsbakker, mens det i praksis vanligvis finnes bakker som vekselvis bearbeider materialrøret.

Forseglingsbakkene 12 flyttes kontinuerlig frem og tilbake i retning hhv. mot og fra hverandre, for med jevne mellomrom og under samtidig fortrengning av innholdet å klemme sammen og forsegle materialrøret langs tverrgående forseglingssoner. Forseglingsbakkene flyttes samtidig frem og tilbake i vertikalretningen, slik at de, når de befinner seg i den øvre endestilling, flyttes mot hverandre og sammenklemmer og fastholder materialrøret. Ved etter-følgende bevegelse nedover gjennom maskinen sammenklemmes og sveises materialrørets vegger mot hverandre, idet mate-rialrøret samtidig trekkes frem en lengde som tilsvarer lengden til et beholderemne. Under bevegelsen nedover svinges samtidig de to formebakkene 11 mot hverandre, slik at den del av materialrøret 8 som befinner seg umiddelbart over forseglingsbakkene 12 delvis klemmes sammen og formes til ønsket form, i dette tilfellet hovedsakelig puteform med rektangulært tverrsnitt. Når forseglingsbakkene 12 har kommet til sin nedre stilling, svinges formebakkene 11 igjen ut til den stilling som er vist i fig. 2, samtidig med at materialrøret 8 skjæres av ved et tverrgående snitt i den sonen som klemmes sammen av forseglingsbakkene. Derved løsgjøres en tidligere tilformet beholder 13 fra materialrøret. Beholderen 13 føres deretter videre ved hjelp av en ikke vist transportør, for fortsatt bearbeid-ding og sluttforming, slik at det dannes en beholder med ønsket form (i dette tilfellet parallellepipedisk).

Som tidligere nevnt, tilføres det ønskede innhold gjennom fyllerøret 10 til den nedre ende av materialrøret 8. Ved kontinuerlig drift av maskinen og fremstilling av helt fylte beholdere tilføres innholdet i en slik mengde at nivået til innholdet hele tiden befinner seg over det om-rådet der beholderne kappes, forsegles og formes. Derved sikres til dels at beholderne blir fullstendig fylt med innhold, og til dels muliggjøres formingen, ettersom det det for å oppnå en fullgod forming er nødvendig å utnytte det indre motttrykket som dannes av væsken som befinner seg i materialrøret, hhv. i beholderne.

Ved fremstilling av ikke helt fylte beholdere, d.v.s. beholdere med luftrom, er det tilstrebet å tilføre inn-

hold i en slik mengde til hver beholder at det ønskede luftrom dannes. Denne dosererte tilførsel medfører naturligvis at et luftrom dannes ved beholderens øvre ende, hvilket ved forme-bearbeidingen medfører at det mottrykket som dannes av innholdet varierer i de forskjellige deler av beholderen, slik at formingen har blitt usikker og faren for feil, f.eks. foldedannelse, øker betydelig.

I henhold til oppfinnelsen fremstilles delvis fylte beholdere ved kontinuerlig tilførsel av innhold gjennom fyllerøret 10, hvilket innhold imidlertid blandes med gass før det til-føres materialrøret 8. For dette formål omfatter anordningen i henhold til oppfinnelsen et gasstilførselsrør 14, som er tilkoblet fyllerøret 10 i en viss avstand fra munningen av dette, og fortrinnsvis i den del av fyllerøret som befinner seg utenfor materialrøret 8. For å forbedre gassinnblaridingen og å oppnå den ønskede størrelse til gassboblene er gasstil-førselsrøret fortrinnsvis utstyrt med et munnstykke 15 ved tilkoblingsstedet til fyllerøret.

Når maskinen skal fremstille beholdere som er bare delvis fylte, tilføres innholdet kontinuerlig i en slik mengde at nivået til innholdet under drift holder seg hovedsakelig i ønsket stilling i en viss avstand ovenfor formestedet, hvilket på i og for seg kjent måte reguleres ved hjelp av en flottørstyrt ventil. Samtidig tilføres gass via gasstilfør-selrøret 14 i en slik mengde at den ønskede mengden innhold sammen med det gassvolum som befinner seg i dette helt fyller beholderen etter adskillelsen fra materialrøret. Ved hjelp av munnstykket 15, som fortrinnsvis har en diameter på 0,2 - 0,6 mm, skjer gassinnblandingen på en slik måte at det

■dannes et stort antall bobler i innholdet. Boblene er meget små og jevnt fordelt i innholdet, og blandingen blir derfor hovedsakelig homogen i den tid det tar for innholdet å pas-sere gjennom fyllerøret 10 og å strømme ut i den nedre ende av materialrøret 8. For å kompensere for de tap som til tross for dette skjer ved at en del av den innblandede gassen for-svinner og strømmer opp gjennom materialrøret, skjer inn-blandingen av gass med et visst overskudd, som må bestemmes fra tilfelle til tilfelle, ettersom den henger sammen med viskositeten til innholdet. Ved en ønsket fyllingsgrad på 90% i de ferdige beholderne må således litt mere enn 10% gass tilføres innholdet. En typisk verdi for gassoverskuddet har vist seg å være 50% ved forholdsvis lettflytende innhold slik som f.eks. melk, hvilket betyr at ca. 15% gass må til-settes innholdet for at det skal oppnås en fyllingsgrad på 90% i de ferdige beholderne.

Praktiske forsøk viser at ved fylling av vanlig melk med et fettinnhold på 1,5 - 3% er det hensiktsmessig å tilføre gassen med et trykk på ca. 3-4 bar gjennom et munnstykke med en diameter på 0,2-0,6 mm, fortrinnsvis 0,4 mm. Herved oppnås et stort antall vel fordelte gassbobler med en gjennom-snittsdiameter på ca. 50 mikrometer. Den overveiende majoriteten av boblene har en diameter innen 30 - 80 mikrometer, hvilket medfører at gassboblenes jevne fordeling i innhold-

et blir hovedsakelig uforandret under formeforløpet. Først 15 - 20 minutter et gassinnblandingen har det skjedd en tyde-lig omfordeling, slik at majoriteten av boblene har flyttet seg mot den fremstilte beholderens øvre del.

Den tilsatte gassmengden kan reguleres nøyaktig ved at inn-blåsingen av gass gjennom gasstilførselsrøret 14 styres kontinuerlig og reguleres i avhengighet av mengden av innhold som strømmer gjennom fyllerøret 10. Den anvendte gassen må være slik at den ikke reagerer med eller på annen måte på-virker det aktuelle innhold. Gassen kan i de fleste tilfeller utgjøres av steril luft, men for visse typer innhold, f.eks. fruktsaft, er en inert gass, slik som f.eks. nitrogen, å fore-trekke .

Som tidligere nevnt sikres en nøyaktig og homogen innblanding av gass i innholdet som passerer gjennom fyllerøret 10 til dels ved at gassen tilføres gjennom et munnstykke med liten diameter, og til dels ved at den tilføres under høyt trykk. Derved innblandes gassen på en slik måte at innholdet hovedsakelig får en skumligriende karakter. En alternativ metode for å blande gassen og innholdet er å utstyre fyllerøret med et indre injektormunnstykke ved tilkoblingsstedet til gass-tilf ørselsrøret . Derved kan strømmen av innhold automatisk regulere ønsket gassinnblanding i innholdet, hvilket er en fordel ettersom gassen ikke lenger behøver å tilføres under trykk. Dette medfører også at gassen, i de tilfeller når steril luft kan utnyttes, kan tas direkte fra maskinens steril-luftsystem uten utnyttelse av gassforråd og kompres-sor .

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for såvel aseptisk som ikke aseptisk fylling, d.v.s. ved fylling av såvel steril melk som vanlig melk (pasteurisert). Ved aseptisk fremstilling.er det naturligvis vesentlig at det tilførte trykkmediet utgjøres av en steril gass, f.eks. steril luft som ikke ødelegger de forøvrig sterile fylle-betingelsene. Forsøk har vist at dette uten videre et mulig, og at beholdere med normalt lang holdbarhet uten problemer kan fremstilles.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for dosering av innhold ved fremstilling av emballasjebeholdere (13) av rørformet, fleksiblet material (3), hvilket tilføres innhold og flattrykkes, forsegles og

avskjæres i forseglingene, karakter sert ved at innholdet blandes med gass før tilførselen til materialrøret (8), idet gassen til-føres i en slik mengde at den ønskede mengdens innhold sammen med det gassvolum som befinner seg i dette helt fyller hver av beholderne (13) etter deres adskillelse fra materialrøret (8).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at gassinnblandingen skjer ved styrt innblåsing av gass i innholdet samtidig med at dette ledes til materialrøret (8).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gassinnblandingen skjer ved injektorvirkning.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det innblandes et visst overskudd av gass for å erstatte tap under omforming av materialrøret (8) til de enkelte beholdere (13).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4,karakterisert ved at innholdet blandes med steril luft.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 5,karakterisert ved at innholdet blandes med en inert gass, fortrinnsvis nitrogen.

7. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten som angitt i ett eller flere av de foregående patentkrav, omfattende styreorganer for materialrøret (8), samvirkende bakker (11, 12) for tverrgående sammentrykking og forsegling av røret samt et fyllerør (10) som rager gjennom røret og har en ovenfor bakkene beliggende utløpsmunning,karakterisert ved at et gasstilførselsrør (14) er tilkoblet fyllerøret (10) i en viss avstand fra dettes munning.

8. Anordning som angitt i krav 7,karakterisert ved at gasstilførselsrøret (14) oppviser et munnstykke (15) ved tilkoblingsstedet til fyllerøret (10).

9. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert ved at fyllerøret (10) oppviser et injektormunnstykke ved tilkoblingsstedet til gass-tilf ørselsrøret (14).