NO322071B1 - Hygienisk fyllesystem for en pakkemaskin - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et fyllesystem for en pakkemaskin. Spesielt vedrører den foreliggende oppfinnelse et hygienisk fyllesystem for en forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin, samt en fremgangsmåte for rengjøring av en forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin, som respektivt angitt i ingressen til krav 1 og 4.

Pakkemaskiner er kjent fra tidligere som integrerer i en enkel enhet de ulike komponentene som er nødvendig for å forme en beholder, fylle beholderen med et flytende produkt, og å forsegle beholderen. Slike pakkemaskiner mater typisk kartongemner i en maskin, forsegler bunnene på kartongene, fyller kartongene med et produkt avgitt fra en produktlagirngstank, forsegler toppene av kartongene, og laster av de fylte kartongene for transport.

En populær kartongtype er en forlenget hyllelevetid ("ESL") kartong på grunn av den tilleggsverdien en slik kartong utgjør for en forhandler. For eksempel har pasteurisert melk som er behandlet og pakket under typiske betingelser en hyllevarighet ved fire grader Celsius i området syv til fjorten dager, mens den samme melken behandlet og pakket under ESL-forhold har en hyllevarighet fra fjorten til tredve dager. Under ESL-forhold kan juice ha en hyllevarighet fra førti til ett hundre og tjue dager, mens andre varer også får en sterkt øket hyllevarighet. ESL-pakking forbedrer i stor grad et produkt siden det forlenger den tidsperioden at det spesielle produktet kan være utlagt for salg til konsumenter. En ESL-kartong er den endelige komponenten i et ESL-system, som medfører ESL-behandling og ESL-fylling. For å ha en ESL-fylling, bør fyllesystemet holdes sterilt for å forhindre forurensning av produktet eller kartongen under påfylling på en forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin.

Når produktet blir avgitt fra produkttanken under pakkeprosessen, må det kompenseres for fordrivningen av produktet i produkttanken. Det er derfor ønskelig å ventilere produkttanken for å kompensere for fordrivningen av produktet. Der produktet er en flytende matvare, kan det være nødvendig å opprettholde et sterilt miljø i tanken. Derfor kan ikke tanken bli ventilert mot den åpne atmosfæren.

En løsning av problemet med ventilering av produkttanken mens et sterilt miljø i produkttanken opprettholdes, er fremlagt i US-patent nr. 5,009,339 (Hanerus et al.). Det ovenfor nevnte patentet angir en apparatur for ventilering av et anlegg for fylling av beholdere. Apparaturen inkluderer to kontrollventiler anbragt ved utløpet fra produkttanken, og et vakuumrør og en pumpesammenstilling tilveiebragt langs en øvre kant av produkttanken.

Selv om en produkttank kan bli ventilert på denne måten ved konvensjonelle operasjonshastigheter, oppstår nye problemer ettersom pakkemaskiner blir konstruert for stadig høyere gjennomløpskapasitet. Mer detaljert blir kartonger typisk løftet inn i et sterilt påfyllingsmiljø. Ved høye operasjonshastigheter representerer steril luft som blir fortrengt ved løfting av kartongene som skal fylles inn i påfyllingsmiljøet et problem som ikke er behandlet tidligere, nemlig problemet med å ventilere både påfyllingsmiljøet og produkttanken. I tillegg representerer avtrekk anbragt på yttersiden av tanken problemer i forbindelse med såkalte "clean in place" (CIP) systemer siden avtrekket nødvendigvis må bli rengjort i et separat, manuelt rengjøringstrinn.

Som et resultat fremlegges det i US-patent nr. 5,533,550 en apparatur for indre ventilering av en produkttank i en pakkemaskin som løser problemene i forhold til tidligere nevnte amerikanske patent. Sistnevnte patent eies av søkeren av den foreliggende søknad.

I tillegg er en filtrert tilførsel av ren luft nødvendig for produkttanken. Slik filtrert tilførsel av ren luft blir benyttet for å tilføre ren luft, lufting i tanken og rengjøring av boksen under produksjon, og for også å holde nivået lavt i produkttanken under rengjøring. Det eksisterer derfor et behov for en slik tilførsel av filtrert luft i toppen av produkttanken.

Den foreliggende oppfinnelse løser problemene ved den kjente teknikken ved å tilveiebringe et fyllesystem med en steril luftkilde i strømningskommunikasjon med produkttanken og rengjøringsboksen. Den foreliggende oppfinnelse har også en innretning for å måle nivået av rengjøringsoppløsningen i produkttanken. Den foreliggende oppfinnelse har også en atmosfærisk tankventil for å opprettholde det riktige trykket i fyllesystemets produkttank.

Det er et hovedformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et renluftfiltreringssystem for en pakkemaskin.

Det er et tilleggsformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et justerbart fyllesystem for å justere påfyllingsposisjonen.

Det er et tilleggsformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et påfyllingssystem som har koniske reduserinnretninger for å justere påfyllingssystemet. Det er et tilleggsformål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et sterilt luftsystem for å tørke påfyllingssystemet.

Det er et tilleggsformål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et sterilt luftsystem for å avkjøle fyllesystemet etter en dampsterilisering.

Etter nå å ha grovt beskrevet denne oppfinnelsen, vil de ovenfor nevnte og andre mål, særtrekk og fordeler ved oppfinnelsen bli forstått av fagpersoner ut fra den påfølgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen satt i sammenheng med de medfølgende tegninger.

Anordningen og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i karakteristikken til krav 1 og 4 respektivt angitte trekk.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Flere særtrekk ved den foreliggende oppfinnelse er ytterligere beskrevet i sammenheng med de medfølgende tegninger, der: Figur 1 viser et perspektivriss av en utførelsesform av et påfyllingssystem for en pakkemaskin i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 2 er et perspektivriss av et damp- og sterilt luftsystem for et påfyllingssystem i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 3 er en prinsippskisse av en utførelsesform av et påfyllingssystem for en to-bånds pakkemaskin i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 4 er en prinsippskisse som viser en utførelsesform av ventiler og strømningsmønster i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 5 er en prinsippskisse som viser en utførelsesform av ventiler og strømningsmønstere i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 6 er et perspektivriss av reduserinnretninger, påfyllingsrør og dyser for påfyllingssystemet i henhold til foreliggende oppfinnelse;

figur 7 er et snittriss av figur 6 med to kartonger som er i ferd med å gjennomgå påfylling for å demonstrere nærheten mellom kartongene benyttet i påfyllingssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 8 A viser reduserinnretninger i henhold til kjent teknikk;

figur 8B viser reduserinnretninger i henhold til den foreliggende oppfinnelse;

figur 9 viser en prinsippskisse av reduserinnretningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse og av den bevegelsen som foretas.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet spesielt mot en linjeformet forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin for gavltoppskartonger som for eksempel en TETRA REX® maskin tilgjengelig fra Tetra Pak, registrert i Chicago, Illinois. Den foreliggende oppfinnelse forbedrer i stor grad hygienen ved slike maskiner, og tillater plassbesparelse på grunn av posisjoneringen av påfyllingsrørene. Fagpersoner vil imidlertid erkjenne at omfanget og ånden ved den foreliggende oppfinnelse kan bli benyttet for andre pakkemaskiner der det er nødvendig med en økt hygienisk standard.

I figur 1 er det vist et perspektivriss av en utførelsesform av et hygienisk påfyllingssystem for en pakkemaskin i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Påfyllingssystemet 10 er illustrert som et to-delt linjepåfyllingssystem. For eksempel er to sett med identiske komponenter tilveiebragt for å fylle to linjer med beholdere. Hver linje i påfyllingssystemet 10 inkluderer en produkttank IS i strømningskommunikasjon med en produkttilførsel (ikke vist) gjennom et passende rørsystem 20. Hver produkttank 15 er i strømningskommunikasjon med påfyllingsrørene 25, ikke vist, gjennom påfyllingspumper 33 og reduserinnretninger 30, som blir mer detaljert beskrevet nedenfor. En ramme 40 støtter produkttanken 15 via tverrgående rammeelementer 45 som tillater justeringer av påfyllingssystemet i forhold til produktpåfyllingslinjen.

Et damp- og steril- lufttilførselssystem 11 som er vist frittliggende i forhold til pakkemaskinen i figur 2, er anbragt ovenfor hver av produkttankene 15. Dette systemet II vil bli beskrevet med henvisning til figurene 1 og 2. Damp- og steril- luftsystemet 11 har mange funksjoner med hensyn til pakkemaskinen. Imidlertid er det fire kombinerende funksjoner som blir utført av systemet 11. Under produksjon, det vil si når kartongene blir fylt og behandlet på pakkemaskinen, strømmer på grunn av systemet steril luft til en rengjøringsboks 60, vist i figur 3. Under rengjøring av påfyllingssystemet etter produksjon, blir steril luft benyttet for å opprettholde nivået av rengjøringsmiddel i produkttanken 15. Etter rengjøring blir damp benyttet for å sterilisere påfyllingssystemet 10. Så blir steril luft benyttet for å senke temperaturen på de tidligere damputsatte komponentene fra 121 °C til tilnærmet 20°C. Den fjerde dominerende funksjonen blir utført under et produksjonsskifte, hvor den sterile luften blir benyttet for å tørke påfyllingssystemet 10.

Luft blir tilført gjennom luftinnløpene 135 som er i strømningskommunikasjon med en lufttilførsel som ikke er vist. Luften som strømmer inn i systemet 11 fra luftinnløpene 135 blir først filtrert gjennom et koaguleringsfilter 137 før den strømmer til et sterilt luftfilter 130. Etter det sterile luftfilteret 130, blir luften ført inn i resten av påfyllingssystemet 10 gjennom utgangen 209, gjennom tankens tilbakeslagsventil 140 og til produkttanken 15. Damp blir tilført systemet 11 gjennom dampinnløpet 20 som blir styrt av en damptilførsels-hoveddventil 210 og regulert ved hjelp av en trykkregulator 215. Damptilførsels-hjelpeventiler ISO ligger lenger nedløps langs damprørsystemet 202, som retter dampstrømmen gjennom systemet 11. Et termoelement 203 er tilveiebragt i knutepunktet av damprørsystemet 202. I strømningskommunikasjon med knutepunktet er en damputskillingsventil som igjen er i strømningskommunikasjon med et dampavløp 201. I dampstrømmen er det også anbragt et utløp til en trykkmåler 207.

Figur 3 viser skjematisk en utførelsesform av påfyllingssystemet 10 i figur 1, der like henvisningsnummer representerer like deler. Som vist er det tilveiebragt et to-delt linjepåfyllingssystem, hvorved begge linjer er rettet til en produktkilde 141 og en kilde for tilførsel av rengjøringsmiddel 157. I denne spesielle utførelsesformen ligger linjene tilliggende hverandre i en forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin. Imidlertid mottar hver linje produkttilførset og rengjøringsmiddelulførsel fra de samme kilder. Produkttilførselen kan for eksempel være i form av melk som blir lagret i et kar på en meierieiendom. Karet er koblet tit pakkemaskinens fyllesystem 10 gjennom produkttilførselsledningen 141. Til rensing av pakkemaskinens påfyllingssystem 10, vil også en rengjøringsmiddeltilførsel være anbragt et eller annet sted på en meierieiendom. Rengjøringsmiddeltilførselen vil være koblet til pakkemaskinens fyllesystem 10 gjennom rengjøringstilførselsledningen 157. En rekke ventiler tillater den spesifikke kontrollen av produkttilførselen og rengjøringstilførselen. Et likt ventilarrangement er anbragt i begge ledningene, og det vil derfor bli henvist bare til den ene ledningen.

En produkttilførselsventil 147 er den første kontrollen av produktstrømmen fra tilførselen 141 til tanken 15. Lenger nede i ledningen er en

produksjonsrengjøringsventil 155 som blokkerer strømmen av rengjøringsfluid til produkttilførselen 141 under en rengjøringssyklus. En rengjøringstilførselsventil 149 regulerer rengjøringsvæskestrømmen fra rengjøringstilførelen 157. En rengjøringsavløpsventil 171 er også anbragt for å fore bort overskuddet av rengjøringsvæske. For regulering av dampsteriliseringen, er det anbragt en dampbarriéreventil 145, og for å regulere strømningen av damp- og og produkttilgangen er det anbragt en dampblokkeringsventil 143. Dampkondensatventiler 151 og 153 er også tilveiebragt tilliggende dampventilene 143 og 145.

Et innløp for produkt/rengjøirngsoppløsning 70 er anbragt nær toppen av produkttanken 15. En dusjventil 75 er tilkoblet mellom produkt/rengjøringsoppløsningsinnløpet 70 og toppen av produkttanken 15. Også en produktventil 80 er anbragt mellom produkttanken 15 og produkt/rengjøringsoppløsnings-innløpet 70. En ren filtrert luft/damptilførsel 90 er anbragt på toppen av produkttanken 15. Tilleggskomponenter inkluderer en rengjøringskule 95 for å tilveiebringe CIP-kapasitet til produkttanken 15. En nivåmåler 100 er også anbragt for å bestemme produktnivået i produkttanken 15. Ytterligere ventiler inkluderer en tank/atmosfæreventil 105 koblet til ventileirngsrøret 35 mellom toppen av produkttanken 15 og rengjøringsboksen 60. En rengjøringsboksventil 110 er anbragt etter rengjøringsboksen 60, og en rengjøringsventil 115 er også anbragt i et rengjøringsrør 120. En rengjøringsstoppeventil 161 etterfølger rengjøringsventilen 115. Langs en avløpsledning er en damkondensatventil 165 og en avløpsventil 163 anbragt. Påfyllingspumpene 33 og påfyllingsrørene 25 er også vist i strømningskommunikasjon med produkttanken 15. Derfor er hver linje istand til å foreta todelt påfylling. Rengjøringsboksen 60 omgir påfyllingsrørene 25 i det minste under rengjøring.

Figur 4 viser en damp- og steril-lufttilførsel (SAS) skjematisk for utførelsesformen i henhold til dette påfyllingssystemet 10 som beskrevet ovenfor. Figur 4 viser skjematisk strømningsmønstrene til komponentene vist i figurene 1 og 2. En tanktilbakeslagsventil 150 er koblet på linje med et sterilt luftfilter 155. Lufttilførselen fortsetter til en luftstoppventil 160, passerer så gjennom en struper 165 til en ventil 170. Damptilførselsventiten 180 er anbragt mellom det sterile luftfilteret 155 og luftstoppeventilen 160. Identiske komponenter er også tilveiebragt i den andre linjen av påfyllingssystemet 10. En steril lufttilførsel 190 fra et koaguleringsfilter (ikke vist) er også tilveiebragt. I tillegg er en damptilførsel 200 koblet til et dampfilter 205 som står i sammenheng med en tilførselsventil 210. Damptilførselsvenuien 210 er igjen koblet til en damptrykksregulator 215. En temperatursensor 120 er anbragt i dampledningen. En dampavløpsventil 225 er også koblet til et dampavløp 230, som kompletterer damptilførselen. En ytterligere prinsippskisse for damp- og lufttilførselssystemet (SAS-systemet) er vist i figur 5.

Figur 5 viser en produkttank 15 som har en tanktilbakeslagsventil 240 anbragt på toppen derav. Tanktilbakeslagsventilen 240 og lufttilførselen 245 er koblet til et koaguleringsfilter 250, og ledes gjennom en struper 255. Den stiplede linjen 260 viser at en del av systemet er anbragt under et bordparti av rammen 40 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Komponentene til høyre er under bordet. En tilbakeslagsventil 255 er også vist. Et dampinnløp 270 leder gjennom komponentene vist som 275 til et dampavløp 280. I tillegg er et filter 285 koblet til produkttanken 15 gjennom tilbakeslagsventilen 240.

Nivået og trykket til produkttanken må reguleres svært forsiktig. Nivåmåleren 100 holder rede på tanknivået i produkttanken 15. Trykkføleren (ikke vist) holder rede på trykket av produktet og luftrommet som må holdes på det samme nivået ved hjelp av å føre steril luft gjennom påfyllingssystemet. Trykkomformeren, som kan være en I/P ventil, regulerer innstrømningen og lufttrykket. En viss luftmengde blir tappet av til atmosfæren ved hjelp av tank/atmosfæreventilen 105 vist i figur 3. Dette tillater produkttanken 15 å "puste" den friske, sterile luften til enhver tid. Denne luftmengden må balanseres til enhver tid for å tilveiebringe en positiv luftstrøm gjennom åpningen selv om det ikke tilføres produkt til tanken 15 og nivået synker. For å unngå presisjonspåfylling av produktet i beholderne, må trykket som måles av omformeren holdes konstant til enhver tid. Dette gjelder også ved produksjonsstopp med et lavt produktnivå.

Figurene 6 og 7 viser et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse. Forskjøvede reduserinnretninger 30 tillater nærmere posisjonering av påfyllingsrørene 25 og enklere justering av disse. Reduserinnretningene 30 er anbragt mellom påfyllingspumpene 33 og påfyllingsrørene 25. En dyse 29 er koblet til den andre enden av hver av påfyllingsrørene 25. En rekke kartongledningsstenger 37 for riktig posisjonering av kartongen 39 når den blir løftet for påfylling av produkt, er posisjonert rundt hver av rørene 25. Når kartongen 39 blir fylt med produkt, blir kartongen senket til transportmekanismen (ikke vist) for frakt til en etterfølgende stasjon (ikke vist) for forsegling. Hver forskjøvede reduserinnretning 30 består av et topparti 30a og et bunnparti 30b. En klernmemekanisme forbinder toppartiet 30a til bunnpartiet 30b.

Figur 8A viser reduserinnretninger i henhold til kjent teknikk, og figur 88 viser forskjøvede reduserinnretninger 30 i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Høyden av begge reduserinnretningene 30 og 31 er lik, og henvist til ved "h". LI samsvarer med toppavstanden mellom hvert par av reduserinnretninger 30 eller 31, og L2 samsvarer med bunnavstanden mellom hvert par av reduserinnretninger 30 eller 31. For eksempel kan h være lik 12,7 cm (5 tommer), LI kan være Hk 11,4 cm (4,5 tommer), og L2 kan være lik 8,9 cm (3,5 tommer). Reduserinnretningen 30 reduserer diameterne av produktstrømmen fra en første diameter når produktet kommer ut fra påfyllingspumpen, for eksempel 7,6 cm (3 tommer), til en andre diameter lik for eksempel 5,1 cm (2 tommer). Tidligere kjent teknikk tillot ikke justering av påfyllingssystemet uten å fjerne komponenter fra rammen. På et todelt linjesystem kunne heller ikke en linje justeres individuelt.

Reduserinnretningene 30 i henhold til den foreliggende oppfinnelse tillater enkel justering ved å dreie en eller flere av komponentene 30a og 30b på parene av reduserinnretninger 30. For eksempel blir kartonger levert på et par kjeder, der hvert par danner individuelle lommer for kartonger. Når en kartong blir indeksert til påfyllingsstasjonen, må påfyllingsrørene være riktig posisjonert for å unngå feilaktig påfylling. Normal bruk vil føre til slakk i kjedet, som igjen påvirker lommens posisjon. Når dette oppstår, må påfyllingsrørene posisjoneres på nytt for å oppnå riktig påfylling. Reduserinnretningene 30 i henhold til den foreliggende oppfinnelse tillater denne reposisjoneringen å skje uten fjerning av viktige deler fra påfyllingssystemet. Reduserinnretningene 30 er også i stand til å motstå dampsteriliseirngsprosessen uten å ta skade av dette. Reposisjoneringen av reduserinnretningene med hensyn til avstand vises best i figur 9.

Claims (7)

1. Fyllesystem (10) for en forme-, fylle- og forseglingspakkemaskin, der fyllesystemet innbefatter: en produkttank (15) som har en topp og en bunn, og der produkttanken er i strømningskommunikasjon med et produkt (141) og en rengjøringsoppløsning (157); minst et påfyllingsrør (25) i strømningskommunikasjon med produkttanken; en rengjøringsboks (60) anbragt om påfyllingsrøret; karakterisert vedminst et luftfilter (130) i strømningskommunikasjon med en lufttilførsel i en innløpsende (135) og i strømningskommunikasjon med produkttanken i en utløpsende (209), der luftfilter-steirliseringsluften fra lufttilførselen tilveiebringer steril luft til produkttanken og i strømningskommunikasjon med rengjøringsboksen for å tilveiebringe overskuddsluft til rengjøringsboksen; og en dampkilde (200), der dampkilden er i strømningskommunikasjon med luftfilteret og produkttanken.

2. Fyllesystem i henhold til krav 1, karakterisert ved å innbefatte et tilleggspåfyllingsrør (25) koblet til produkttanken, og et par forskjøvede eksentriske reduserinnretninger (30b) anbragt mellom de to påfyllingsrørene og produkttanken, der de forskjøvede eksentriske reduserinnretningene posisjonerer parene med påfyllingsrør ved siden av hverandre.

3. Fyllesystem i henhold til krav 2, karakterisert ved å innbefatte innretning (100) for måling av nivået av rengjøringsoppløsning i produkttanken for å opprettholde et forhåndsbestemt nivå.

4. Fremgangsmåte for å rengjøre et fyllesystem (10) i en fylle-, forme- og forseglingspakkemaskin, der fyllesystemet har en produkttank (15) i strømningskommunikasjon med minst et påfyllingsrør (25), en rengjøringsboks (60) og en kilde for rengjøringsmiddelstilførsel (157) i strømningskommunikasjon med produkttanken og rengjøringsboksen, der fremgangsmåten er karakterisert ved å innbefatte: å tilveiebringe en dampkilde og en kilde for steril luft (11) i strømningskommunikasjon med produkttanken og rengjøringsboksen; å innføre rengjøringstilførselen til fyllesystemet, og å opprettholde et forhåndsbestemt nivå med rengjøringstilførsel i produkttanken; å tappe av rengjøringstilførsel fra fyllesystemet; å la damp strømme gjennom fyllesystemet fra dampkilden; og å la steril luft strømme gjennom systemet etter at damp har strømmet gjennom systemet for å avkjøle fyllesystemet.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved å innbefatte å la steril luft strømme inn i produkttanken for å opprettholde det forhåndsbestemte nivået av rengjøringsmiddelstilførsel i produkttanken.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved å innbefatte bruk av en innretning for å måle nivået av rengjøringsmiddelsoppløsning i produkttanken for å opprettholde et forhåndsbestemt nivå.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved å innbefatte tilveiebringelse av luft fra en lufttilførsel, og å filtrere luften for derved å sterilisere denne.