NO174704B - Fremgangsmaate og innretning for forsegling av en lukkemembran til en tut - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for forsegling av en lukkemembran til den indre overflaten av en tut på en fleksibel beholder ved dens påfylling med væske, hvilken tut har på sin ytre overflate en brytbar membran. Oppfinnelsen vedrører også en forseglingsinnretning for utførelse av fremgangsmåten.

EP 72 699 beskriver allerede et system for å forsegle en lukkemembran til en tut. Forseglingssystemet i henhold til dette patentet er imidlertid et system for direkte oppvarming av forseglingslinjen etterfulgt av en umiddelbar nedføring av oppvarmingselementet. Ved avslutningen av forseglingsprosessen, fjernes oppvarmingselementet når forseglingslinjen er på sitt varmeste og dermed mest sprø. Ulempen er at forseglingen er i fare for å utvikle lekkasjer fordi selv små mekaniske påkjenninger i den forseglede sonen er tilstrek-kelig til å løsgjøre membranen fra tuten.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for forsegling samt innretning som gjør at ulempene beskrevet ovenfor kan bli eliminert, slik at beholderen inneholdende væsken er fast forseglet.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige fremgangsmåtekrav.

Hensikten med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er å holde membranen i stilling mot tuten inntil forseglingslinjen er blitt avkjølt. Denne hensikt oppnås med en prosess over flere stadier som benytter varmeoverførsel gjennom en plate som avkjøles i sitt senter, men som leder varme ved sin periferi. Oppvarmingselementet blir selvsagt permanent oppvarmet.

Selv om formen av platen og tuten ikke er kritisk, blir en sirkulær tut og plate fortrinnsvis benyttet. Platen avkjøles i sitt senter og varmes ved sin periferi når oppvarmingselementet heves mot platen.

I oppfinnelsens sammenheng, forstås en beholder å være en beholder av et fleksibelt plastmateriale for matprodukter eller medisinske produkter. Plastmaterialet som benyttes er polyester eller et laminat basert på polyester eller andre forseglbare plastmaterialer som' kan benyttes med matvarer. Begrepet væske forstås å være både vannholdige løsninger, slik som melk, fruktsafter eller grønnsaksafter og mer viskøse produkter, slik som syltetøy, marmelade og lignende, med eller uten biter.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan bli utført med beholdere av minst to ulike typer, dvs. en beholder i hvilken tuten omfatter en indre membran som allerede er delvis tilsluttet tuten ved oppfyllingsøyeblikket, som i EP 72 699, eller en beholder med en tut uten indre lukkemembran, i hvilket tilfelle den delen av membranen av beholderen som er direkte motstående tuten blir forseglet til tuten.

I oppfinnelsens andre utforming, er det foretrukket å unngå enhver bretting av den delen av membranen som skal forsegles til tuten under de ulike stadier av fremgangsmåten. For å oppnå dette, blir membranen som skal forsegles holdt i stilling på den avkjølte platen før oppfylling av beholderen ved hjelp av et system som tilfører et delvis vakuum mot platen. Det er viktig å unngå bretten fordi disse er kilder til strekk under den etterfølgende håndtering. Undertrykket tilført platen er mellom 4.10^ og 10^ Pa.

Under tilførelsen av undertrykket, forsegling og avkjøling, er trykket fra platen mot tuten i størrelsesorden fra 13.IO<5 >til 26.IO<5> Pa.

Temperaturen i oppvarmingselementet avhenger av materialtypen som skal bli forseglet.. Den er normalt mellom 120 og 320°C. De ulike stadier av forseglingsprosessen blir heretter forklart i detalj med referanse til de vedlagte tegninger.

En aseptisk påfyllingsmaskin av typen beskrevet i sveitsisk patentsøknad 4584/87 innlevert 25.11.1987 blir fortrinnsvis benyttet for den foreliggende oppfinnelse.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt en forseglingsinnretning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige apparatkrav.

Det er viktig at oppvarmingselementet er omgitt av et isolerende legeme, fordi det isolerende legemet forhindrer beholderen fra å komme i kontakt med det oppvarmende element.

De første og andre forskyvningssystemer er fortrinnsvis pneumatiske systemer. Det vil imidlertid også være mulig å benytte hydrauliske eller mekaniske systemer.

I tilfellet av pneumatisk forskyvning, omfatter det første systemet en sylinder og et stempel og det andre systemet omfatter en stempelstang, utvendig forbundet til sylinderen i det første systemet og et stempel forskyvbart i en bevegelig dobbeltsylinder, idet det andre kammeret i dobbeltsylinderen omfatter to sammenkoblede stempler, hvorav det andre stempelet glir i en fast anbragt sylinder.

Oppvarmingselementet omfatter minst to varmemotstander for å sikre god varmedistribusjon. Beskaffenheten av materialet i oppvarmingselementet er ikke kritisk, og kan for eksempel være et metall slik som kobber eller aluminium.

For å sikre at støtteplaten blir effektivt avkjølt, er et vannkjølesystem plassert i det første sylindriske legemet. Støtteplaten omfatter fordypninger eller forsterkninger forbundet til et vakuumgenererende system.

Oppvarmingseffekten er ikke kritisk. For å oppnå effektiv forsegling, bør imidlertid oppvarmingselementet ha en oppvarmingseffekt større enn avkjølingen av platen, slik at periferien av platen er varm når oppvarmingselementet ligger an mot platen.

Beskaffenheten av materialet i det isolerende legemet er ikke kritisk, og kan for eksempel være et keramisk materiale. Dersom svært god varmeisolering er nødvendig, kan et vannkjølesystem også anordnes i det isolerende legemet.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer i detalj med referanse til de vedlagte tegninger, hvor;

Figur 1 viser et riss av beholderen i en første utforming,

figur 2 viser et riss av en beholder i en andre utforming,

figur 3 viser et delvis snitt igjennom den øvre delen av innretningen i henhold til oppfinnelsen,

figur 4 er et snitt langsetter linjen 4-4 i figur 3,

figur 5 er et snitt langsetter linjen 5-5 i figur 3, og

figur 6 illustrerer sekvensen av de ulike stadier som kan foretas for forsegling.

Beholderen 1 omfatter en tut 4, en brytbar membran 3 og en indre membran 2 som allerede delvis hefter til tutens 4 overflate 40 ved påfyllingsøyeblikket av beholderen. Etter oppfylling, stiger forseglingsenheten i retningen A' og tvinger dermed tilbake produktet opptatt i beholderen. En lukkemembran 5 av beholderen må være fremstilt av et materiale som kan bli forseglet til den indre membranen 2. Figur 2 viser en andre versjon av beholderen 6, omfattende en tut 7 og en brytbar membran 8. I dette tilfelle, stiger innretningen i henhold til oppfinnelsen i retningen B' ved forseglingsøyeblikket og lukkemembranen 9 forsegles til den indre overflaten 70 av tuten 7. Figur 3 viser et delvis snitt igjennom den øvre delen av innretningen i henhold til oppfinnelsen, med en beholder i henhold til figur 2, men uten den aseptiske påfyllingsenheten beskrevet i den ovenfor nevnte sveitsiske patentsøknad 4584/87.

Kjeftene 23 muliggjør at beholderen 6 kan bli holdt på plass. Støtteplaten 10, plassert på et sylindrisk legeme 13, omfatter fordypninger 11 forbundet med en passasje 12 til et vakuumgenererende system (ikke vist), for eksempel en vakuumpumpe. Det sylindriske legemet omfatter i tillegg vanninnløps- og -utløpspassasjer 14 og 15 for kjøling av platen 10. Det sylindriske legemet 13 glir i et varmeelement 16 montert på et isolerende legeme 17 under kraften av et pneumatisk system som vil bli beskrevet senere med referanse til figur 6. Det oppvarmende element 16 omfatter to varmemotstander 18, 19 som tilføres elektrisk strøm. Det isolerende legemet 20, som er ment å være kaldt, omgir oppvarmingselementet. Som vist i figur 3, sikrer det isolerende legemet 20 at beholderen 6 aldri kommer i kontakt med det oppvarmende element. Elementene 16, 17, 20 er montert på et sylindrisk legeme 21 (figur 6) og er forskyvbart ved hjelp av pneumatiske anordninger som vil bli beskrevet senere med referanse til figur 6. Det isolerende legemet 20, som er integrert med det oppvarmende element 16, holdes på plass med skruer 22 hvorav kun én er vist.

Figur 6 viser de pneumatiske anordninger som forskyver elementene og sekvensen av de ulike stadier ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Linjen x-x i figur 6 er også vist i figur 3. Figur 3 viser stillingen f. Det sylindriske legemet 13 er forbundet til et stempel 24 som er forskyvbart i en sylinder 25 omfattende to luftinnløp 26 og 27. Det oppvarmende element 16, de isolerende legemer 17 og 20 og det sylindriske legemet 21 er forbundet til stangen 28 på et stempel 29 som er forskyvbart i en bevegelig dobbeltsylinder 30. Kammeret B i stempelet 29 omfatter luftinnløp 31 og 32. Det andre kammeret C i dobbeltsylinderen omfatter et stempel 33. Stempelet 33 er forbundet ved hjelp av stangen 40 til et stempel 34 som glir i en fast sylinder 35 med kammeret D. Sylinderen 35 omfatter luftinnløp 36 og 37. Det andre kammeret C i dobbeltsylinderen 30 omfatter luftinnløp 38 og 39.

Stadiene ved forsegling er som følger:

a) startstilling,

b) sterilisering av den ytre membranen 8 ved hjelp av den aseptiske påfyllingsmaskinen (ikke vist), c) tilførsel av undertrykk til platen 10 gjennom passasjen 12, d) riving av membranen 8 og påfylling av beholderen ved hjelp av den aseptiske påfyl1ingsmaskinen,

e) rensing og forsegling,

f) avkjøling av forseglingen og

g) oppstartstilling.

Det oppvarmende element 16 blir selvsagt permanent oppvarmet og platen 10 permanent avkjølt under de ulike stadier.

Betjeningsmåten av innretningen er som følger:

For å komme til stilling a), blir luft tilført kammer A ved 27, til kammer B ved 31, til kammer C ved 39 og til kammer D ved 36 og platen 10 heves. For å bli beveget i stilling b), blir luft tilført kammeret B ved 32. Inntaket av luft gjennom 38 gir stillingen c). I denne stillingen, er platen 10 under et undertrykk slik at membranen 9 av beholderen 6 trekkes mot platen 10 og beholderen kan ikke bli beveget. Stillingen til membranen 9 forblir dermed uforandret under forseglingsprosessen. For å bli beveget til stilling d), blir luft tilført ved 39. Stillingen b) blir dermed gjeninntatt, idet hensikten er at platen 10 trekker membranen 9 av beholderen 6 for å fjerne den fra tuten 7. Dette er stadiet i hvilket membranen 8 brytes og beholderen 6 fylles. Ved avslutning av påfyllingen, blir luft tilført gjennom 38 og 37 for å bringe innretningen til den forseglende stilling. Lufttrykket i kammeret A er lavere enn i de andre tre kammere. Stillingen

e) blir således gjeninntatt, idet platen 10 er i kontakt med det oppvarmende element 16, 17. Varme overføres til

periferien av platen 10 fordi platens senter blir permanent avkjølt med vann. Dette forseglingsstadiet varer fra 1 til 3 sekunder. Stadiet f) varer 1 til 2 sekunder og omfatter kjøling av forseglingen. For å nå stillingen f), blir luft tilført gjennom 36. Til slutt tilføres luft ved 31 og 39 for å returnere til utgangsstillingen. Sekvensene a) og g) blir selvsagt styrt ved hjelp av en programmert elektronisk enhet.

Den foreliggende oppfinnelse muliggjør at beholdere kan bli fast forseglet ved en hastighet som er tilpasset produksjons-linjene .

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for forsegling av en lukkemembran (5,9) til den indre overflaten (40,70 ) av en tut (4,7) på en fleksibel beholder (1,6) ved dens påfylling med væske, hvilken tut har på sin ytre overflate en brytbar membran (3,8), karakterisert ved at en avkjølt plate (10) med større dimensjon enn tutens åpning fører lukkemembranen mot tuten og presses mot den indre overflaten (40,70) av tuten (4,7) ved slutten av beholderpåfyllIngen hvoretter et varmeelement (16) heves koaksialt i forhold til den avkjølte platen (10), og plasserer seg selv under platen for å utføre forseglingsprosessen ved varmeoverføring gjennom platen, varmeelementet (16) senkes for å avkjøle forseglingen og til slutt senkes platen (10) når forseglingen har kjølnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at membranen som skal forsegles holdes på plass på den avkjølte platen (10) ved hjelp av et system for å påsette et undertrykk mot platen (10).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at undertrykket påsatt platen holdes mellom 4xl0<3> og IO<4> Pa.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert ved at platen (10) presses mot tuten (4,7) med et trykk mellom 13xl0<5> til 26xl0<5> Pa.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 4, karakterisert ved at temperaturen til varmeelementet (16) holdes mellom 120 og 320°C.

6. Forseglingsinnretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1 - 5, karakterisert ved at den omfatter en første støtteplate (10) plassert på et første sylindrisk legeme (13) for å forskyves med et første system, et varmeelement (16) som omgir det sylindriske legemet under støtteplaten, og et isolerende legeme (20) som omgir varmeelementet (16) og er integrert med dette, hvilket varmeelement og isolerende legeme er montert på et andre sylindrisk legeme (21) for å forskyves koaksialt i forhold til det første sylindriske legemet med et andre system, hvilket første system er en integrert del av varmeelementet, det isolerende legemet og det andre sylindriske legemet.

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at de første og andre forskyvningssystemer er pneumatiske systemer.

8. Innretning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at det første systemet omfatter en sylinder (25) og et stempel (24) og at det andre systemet omfatter en stempelstang (28) forbundet til det første systemet og et stempel (29) forskyvbart i en bevegelig dobbeltsylinder (30), idet det andre kammeret (C) i dobbeltsylinderen omfatter et stempel (33) forbundet med en stang (40) til et stempel (34), glidende i en fast sylinder (35).

9. Innretning ifølge hvilket som helst av kravene 6 - 8, karakterisert ved at varmeelementet omfatter minst to varmemotstander (18, 19).

10. Innretning ifølge hvilket som helst av kravene 6 - 9, karakterisert ved at det første sylindriske legemet omfatter et vannavkjølingssystem.

11. Innretning ifølge hvilket som helst av kravene 6 - 10, karakterisert ved at støtteplaten omfatter fordypninger (11) forbundet til et undertrykkgenererende system.