SE529965C2 - Metod och anordning vid fyllning av förpackningar - Google Patents

Description

25 30 35 965 innan förpackningen förseglas. Förfarandet kallas vanligen "head space flushing".

Luften högst upp i förpackningen, i området ovanför produkten, trängs därmed ut och byts mot kvävgas som inte reagerar med produkten. Ett sådant förfarande beskrivs exempelvis i sökandens egna internationella patentpublikation WO 2004/039677. En liknande lösning visas i patentdokumentet US 5,896,727.

Av samma skäl är det också känt att hålla en kvävgasrik omgivning kring fyllstationen före, under och efter fyllning. En sådan lösning beskrivs bland annat i US 2,917,880 där luften i förpackningen först sugs ut genom ett munstycke som placeras över förpackningens öppna ände. Därefter blåses kvävgas in och fyllningen påbörjas. US 3,477,192 beskriver en annan lösning där en huv placerats över fyllstationen, vilken huv till stor del är fylld med kvävgas för att minimera mängden syre som följer med ner i förpackningarna vid fyllning och minska skumbildning hos produkten. Vidare beskriver US 4,870,801 ett avancerat system för att i olika steg tillföra inert gas eller vätska i förpackningar före och/eller efter fyllning för att minska mängden syre i den färdiga förpackningen. Dessa olika lösningar uppvisar nackdelen att det krävs betydande, och i vissa fall även komplicerad, utrustning. Likaledes krävs det ett eller flera process-steg för inblàsning av kvävgasen, dvs förpackningen indexeras till och frän särskilda gasningsstationer, vilket tar tid. Lösningen med huv i US 3,477,192 kräver dessutom en ansenlig mängd kvävgas. Sammantaget är lösningarna relativt kostbara.

SAMMANFATTNING AV UPPFlNNlNGEN Ändamålet med föreliggande uppfinningen är att åstadkomma en metod att snabbt och enkelt åtminstone delvis fylla en förpackning med inert gas innan produktfyllningen påbörjas i syfte att minska mängden syrgas i den färdiga förpackningen. Ett ändamål är också att använda så lite inert gas som möjligt.

Dessa ändamål uppnås genom en metod vilken kännetecknas av stegen att förpackningen under transporten till nämnda fyllstation från närmast föregående station i förpackningsmaskinen passerar under ett tillförselorgan för inert gas, och att då förpackningen passerar nämnda tillförselorgan åstadkomma en gaspuls i riktning ner i nämnda förpackning. På detta sätt byts luften i förpackningen mot inert gas som stannar i förpackningen under fyllningsförloppet. Fyllningen ger vanligen upphov till bildandet av bubblor och skum i produkten, och dessa bubblor letar sig sakta uppåt i produkten och når 10 15 20 25 30 35 529 965 gasvolymen överst iförpackningen. Dessa bubblor kommer man normalt inte ät genom ”head space f|ushing" eftersom de tar en stund på sig att nä ytan, och därmed inte har nått gasvolymen då denna ”sköljning” sker. Är det således luft i förpackningen vid fyllning innehåller bubbioma naturligtvis luft, och därmed också syrgas. Denna syrgas hinner inte sköljas ut, utan blir kvar i förpackningen.

Genom att istället se till att förpackningen till stor del innehåller kvävgas vid fyllningen innehåller bubbioma som bildas denna gas istället. Det efterföljande ”head space flushing"-steget blir därmed mer effektivt.

Genom att pulsa ut gasen går det åt gas endast när det är en förpackning under tillförselorganet, vilket är mycket ekonomiskt. l en föredragen utföringsform innefattar metoden steget att passera tillförselorganet i det indexeringssteg som avslutas med att förpackningen befinner sig i fyllstationen.

Vidare innefattar metoden företrädesvis steget att påbörja nämnda gaspuls när en första kant hos förpackningen huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet så att gasen kan fàs att flöda längs en första innersida hos förpackningen. På detta sätt blir det lättare att få ut den luft som är i förpackningen, och den riskerar inte att bli fast i botten.

Företrädesvis innefattar metoden steget att senast avsluta nämnda gaspuls när en andra kant hos förpackningen huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet. Detta för att inte slösa någon gas i onödan.

I en föredragen utföringsform av metoden innefattas steget att tillhandahålla tillförselorganet på eller i närheten av fyllröret på ett sådant sätt att förpackningen fàs att passera tillförselorganet före passering av fyllröret. Det är ett mycket enkelt sätt att anordna organet i en förpackningsmaskin, och placeringen kräver inget extra indexeringssteg, och tar därmed heller ingen extra processtid.

I en föredragen utföringsform innefattas ett steg att använda en inert gas i form av kvävgas, och ett steg att tillföra gasen i en första hastighet genom ett första inre munstycke hos tillförselorganet och i andra, lägre hastighet genom ett andra omgivande yttre munstycke. Vid höga flöden bildas strömmar som ”suger” in omgivande gas. Genom att se till att den omgivande gasen är samma gas som i det höga flödet kan man förhindra att omgivande luft sugs med ner i förpackningen. Den gas som sugs ner blirju istället den från det yttre munstycket, och det är den gasen man vill ha ner i förpackningen. 10 15 20 25 30 529 965 Uppfinningen avser även en anordning vilken innefattar ett tillförselorgan för en inert gas, vilket tillförselorgan är placerat i indexeringsriktningen i området mellan nämnda fyllstation och närmast föregående station i förpackningsmaskinen. Nämnda tillförselorgan är anordnat att initiera en gaspuls i riktning ner i förpackningen när nämnda förpackning passerar under tillförselorganet under transporten till fyllstationen från närmast föregående station. l de närslutna osjälvständiga kraven beskrivs en för närvarande föredragen utföringsform av anordningen.

KORT BESKRIVNING AV RlTNINGARNA Uppfinningen kommeri det följande att i detalj beskrivas med hjälp av ett för närvarande föredraget utföringsexempel vilket visas på bifogade ritningar, i vilka: Figur 1 schematiskt visar ett antal stationer ingående i en fyllmaskin samt förpackningar i en transportör, Figur 2 schematiskt visar en vy, delvis i snitt över tillförselorganet och en förpackning (som äri rörelse), Figur 3 schematiskt visar ett tvärsnitt genom tillförselorganet, och Figur 4 schematiskt visar en isometrisk vy över en del av tillförselorganet.

Det bör påpekas att figurerna inte är skalenliga.

DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT UTFÖRINGSEXEMPEL l Figur 1 visas ett antal stationer A-F som innefattas i en del av en förpackningsmaskin. Till station A anländer åtminstone delvis formade förpackningar, vilka härmed ges hänvisningen 10. l det beskrivna utföringsexemplet är dessa förpackningar klara för fyllning. Vanligen kallas de ”ready-to-filI"-förpackningar. l det här fallet består förpackningen 10 av ett ämne av förpackningslaminat som omformats till en hylsa och förseglats till en tubform, och som förslutits i en första ände 12. Förslutningen har skett genom att en förpackningstopp med en öppningsanordning fonnsprutats på hylsänden. Detta är känd teknik och kommer inte att beskrivas ytterligare. Alternativt har hylsänden vikts och värmeförseglats. En andra ände 14 av förpackningen 10 är fortfarande 10 15 20 25 30 35 529 965 öppen, och det är genom den öppningen som förpackningen ska fyllas med produkt för att sedan förslutas till färdig förpackning. Ordet ”tubform" ska här tolkas brett, dvs alla typer av förpackningstvärsnitt inbegrips. Förpackningen kan därmed ha exempelvis cirkulärt, triangulärt, kvadratiskt, rektangulärt eller månghörnigt tvärsnitt. I exemplet som beskrivs här är tvärsnittet kvadratiskt.

De kvadratiska förpackningarna är placerade i en transportör 16 för indexerad, dvs stegad, förflyttning i förpackningsmaskinen. I transportören 16 är förpackningarna placerade med sin öppna ände 14 närmast stationerna A-F. I fallet som beskrivs är toppen hos förpackningarna 10 därmed riktad nedåt i Figur 1.

Transportören kan vara av känt slag och kommer inte närmare att beskrivas. Mellan stationerna A-F, som vardera utgör ett från de andra åtskilt bearbetningssteg, finns ett eller flera indexeringssteg. Antalet steg är beroende av det fysiska avståndet mellan stationerna och avståndet är normalt en multipel av sträckan en förpackning indexeras åt gången. l det beskrivna exemplet visas för enkelhets skull ett avstånd mellan stationerna som motsvaras av endast ett indexerlngssteg, dvs en förpackning indexeras direkt från en station till nästa. l verkligheten kan det också finnas flera stationer av varje slag där antingen samtliga förpackningar vardera stegas fram till alla stationer (där de delbehandlas, exempelvis fylls stegvis), eller där ett antal förpackningar indexeras tillsammans och det därför behövs en multipel av de olika stationerna för att samtliga förpackningar ska få samma behandling.

Beroende på vilken typ av förpackning det är fråga om, och huruvida transport och lagring av förpackningen sker i kyld eller icke-kyld miljö kan förpackningen i det här skedet steriliseras i lämplig grad. Station A är en station i vilken ett steriliseringsmedel tillförs förpackningen 10. l det här fallet utgörs steriliseringsmedlet av väteperoxid (H2O2) i låg koncentration. I den här applikationen används en 1-procentig koncentration. Väteperoxiden tillförs i gasfas med hjälp av munstycken och kondenserar på insidan av förpackningen.

Förpackningen indexeras sedan ett eller flera steg i pilens (P) riktning, från höger till vänsteri Figur 1, till station B. Station B är en station där en eller flera UV- lampor är placerade. Det ultravioletta ljuset är riktat ner i förpackningen. Både väteperoxiden och UV-lampan åstadkommer avdödning av bakterier och det är känt att väteperoxid och ultraviolett ljus ger synergieffekteri steriliseringssammanhang. Från station B indexeras förpackningen till station C som är en ventileringsstation av känt slag. Här blâses varm, filtrerad, ren luft ned 10 15 20 25 30 35 529 965 i förpackningen i syfte att ventilera ut eventuellt kvarvarande väteperoxid.

Företrädevis kan ett luftfilter av typen H.E.P.A. användas.

Därmed är förpackningen klar att fyllas med produkt. Förpackningen indexeras till en fyllstation, station D. Mellan denna station och station C, längs indexeringslinjen, finns ett gastillförselorgan 18 placerat. I det för närvarande föredragna och beskrivna exemplet är organet 18 placerat på fylistationen, närmare bestämt fäst på fyllröret 20. Fyllröret 20 och organet 18 är således huvudsakligen parallella med varandra och riktade mot de öppna förpackningsändarna.

Under indexeringen till fyllstationen D passerar förpackningen under gastillförselorganet 18. Med passera avses att förpackningen inte stannar under nämnda organ, utan är i rörelse. Detta eftersom organet är placerat i indexeringssteget, eller om man så vill, ”mellan” indexeringssteg.

Gastillförselorganets 18 konstruktion och funktion kommer att beskrivas längre fram.

När så förpackningen 10 nårfyllstationen D, och huvudsakligen centrerats under fyllröret 20, påbörjar ifyllnad av produkt i förpackningen 10. Fyllstationen D är av känd typ och kommer inte att beskrivas ytterligare. Om fyllning sker i steg, dvs om en delmängd av produkten ifylls med hjälp av en första fyllstation D och resterande delmängder ifylls med hjälp av ytterligare fyllstationer D placeras tillförselorganet 18 i anslutning till den första stationen D.

Efter fyllning indexeras förpackningen till station E där eventuellt skum i produkten får chans att lägga sig något. Här placeras en platta 22 med ett munstycke ett litet stycke ifrån den öppna änden hos förpackningen. Plattan 22 har företrädesvis ungefär samma storlek och form som förpackningsöppningen för att ungefär fungera som ett "lock" över öppningen. Genom munstycket tillförs kväve till den gasvolym som finns ovanför produktytan i den öppna änden 14 av förpackningen 10, dvs en "head space flushing" utförs. Sedan indexeras förpackningen 10 vidare till en förseglingsstation F där ytterligare ”head space flushing" utförs samtidigt som förpackningen viks och förseglas. Ett munstycke sprutar in kvävgas i förseglingsområdet och eventuell kvarvarande syrgas ”sköljs” ut. Själva förseglingen av förpackningsänden kan ske på konventionellt sätt.

Med hänvisning till Figur 2 ska nu gastillförselorganet 18 och dess funktion beskrivas närmare. Organet 18 är anordnat att initiera en gaspuls när en första kant 24 av förpackningen huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet 18, se Figur 2. Organet 18 är också anordnat att avsluta gaspulsen när en andra 10 15 20 25 30 35 529 965 kant 26 hos förpackningen 10 huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet 18. Den första kanten 24 hos förpackningen är den kant som först passerar gastillförselanordningen 18 och den andra kanten 26 är den kant som passerar anordningen 18 sist. Organet 18 innefattar medel för att initiera och avsluta gaspulsen. I det här fallet innefattas dessa medel av en ventil 28, företrädesvis en pneumatiskt ventil, som mycket schematlskt syns i Figur 3 och som står i kommunikation med det program som styr förpackningsmaskinen. Ventilen 28 öppnar ett gasflöde ut ur gastillförselanordningen 18 huvudsakligen när den första kanten 24 passerar tillförselorganet 18 och stänger flödet huvudsakligen när den andra kanten 26 passerar. På så sätt bildas en gaspuls när förpackningen 10 passerar under tillförselorganet 18 och eftersom den initieras redan när den första kanten 24 hos förpackningen 10 passerar åstadkoms ett gasflöde huvudsakligen längs med eller i närheten av den första kantens innersida. Luften i förpackningen 10 trängs då upp längs den motsatta innersidan och lämnar förpackningen. Flödet illustreras med enkelpilar i Figur 2. Dubbelpilen illustrerar förpackningens rörelseriktning. För att åstadkomma en relativt hög hastighet på flödet är gasen trycksatt till ungefär 3 bar i systemet före ventilen 28.

Det har beskrivits att gaspulsen initieras när tillförselorganet 18 ”huvudsakligen kommer i linje med” förpackningens första kant 24. Sett i indexeringsriktningen menas det här att pulsen kan starta antingen strax före kanten 24 passerar in i tillförselorganets tänkta arbetsområde 25 (där gasen är anordnad att flöda), eller då kanten befinner sig någonstans inom organets arbetsområde 25, eller då kanten 24 precis passerar in i organets arbetsområde 25, eller strax efter att kanten 24 passerat ut ur organets arbetsområde 25. För att få en mycket effektiv puls och inte göra av med mer gas än nödvändigt är det att föredra om gaspulsen skickas då kanten 24 hos förpackningen precis passerar ut ur organets arbetsområde 25, se Figur 2. Pulsen avslutas när tillförselorganet 18 ”huvudsakligen kommer i linje med" förpackningens andra kant 26. Med det menas här, i indexeringsriktningen, att pulsen kan avslutas antingen när kanten 26 ännu inte passerat in till organets arbetsområde 25, eller då kanten 26 precis passerar in i arbetsområdet 25, eller då kanten 26 befinner sig någonstans inom organets arbetsområde 25, eller då kanten 26 passerat förbi organets arbetsområde 25. Det är att föredra om pulsen avslutas då kanten 26 precis passerar in i arbetsområdet 25. På så sätt slösas ingen gas i onödan.

Gasen är inert och i det beskrivna exemplet används kvävgas av livsmedelskvalitet. Ventilen 28 står i förbindelse med en kvävgaskälla (ej synlig). 10 15 20 25 30 35 965 Naturligtvis kan pulsen vara under en längre eller kortare tidsperiod än den beskrivna om så önskas. Det är emellertid önskvärt att få så lite spill av kvävgas utanför förpackningen 10 som möjligt. Gaspulsens start och längd programmeras i maskinen, dvs förpackningsmaskinen programmeras att ”veta” när en förpackning 10 passerar under tillförselorganet 18. Ett alternativ är att ha någon form av sensor som känner av den första och andra kanten 24, 26 och som kommunicerar med ventilen 28.

Nedanför ventilen 28 utgörs anordningen 18 av ett första inre munstycke 30 och ett andra omgivande yttre munstycke 32, se Figur 3 och 4. Det inre munstycket 30 är följaktligen placerati det yttre munstycket 32 och är anordnat att tillföra gas med en första hastighet. Det yttre munstycket 32 är anordnat att tillföra gas med en andra, lägre hastighet. Hastighetsskillnaden åstadkoms genom att det finns minst en passage 34 mellan det inre munstycket 30 och det yttre munstycket 32 där gas från det inre kan ta sig ut i det yttre och därifrån vidare ut ur anordningen 18. Båda munstyckena 30, 32 är rörformiga och det inre munstycket har en mindre diameter än det yttre. Det inre munstycket 30 står i sin ena ände i förbindelse med ventilen 28 och gasen kan rusa rakt igenom munstycket 30 och ut genom dess andra fria ände, dvs mynningen. En lite del av gasen tar sig emellertid ut genom de nämnda passagerna 34 istället. Passagerna 34 är hål genom det inre munstyckets vägg på avstånd från mynningen. Hålen är företrädesvis snett utåt- och nedåtriktade. Företrädesvis är ett flertal hål jämnt fördelade kring rörets periferi för att ge ett jämnt flöde av gas ut i det yttre munstycket 32. Det yttre munstycket står inte i förbindelse med ventilen 28, utan får som sagt sin tillförsel av gas genom hålen 34. Nämnda hål 34 mynnar i en övre del av det yttre munstycket 32 och gasen flödar nedåt i röret mot dess mynning, som befinner sig på samma höjd som det inre munstyckets mynning.

Den motstående änden av det yttre munstycket är sluten med en vägg 36.

De båda mynningarna hos det inre och yttre munstycket 30, 32 befinner sig i riktning mot den öppna förpackningsänden.

Funktionen hos gastillförselanordningen 18 blir således som följer: När förpackningen 10 transporteras till fyllstationen D från den närmast föregående stationen, vilken i det här fallet är station C, passerar den under tillförselorganet 18. I det ögonblick då den första kanten 24 hos förpackningen 10 huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet 18 öppnas ventilen 28 och en gaspuls initieras genom organet18. Gasen kan flöda längs insidan på förpackningen 10 och tränga ut luften ur förpackningen 10. Så snart den andra kanten 26 passerar 10 15 20 529 965 organet 18 avslutas pulsen genom att ventilen 22 stänger gasflödet.

Förpackningen har då helt passerat tillförselorganet 18 och stannat i fyllstationen, där fyllningen startar. Är det fler än ett indexeringssteg mellan station C och D bör tillförselorganet placeras så att det passeras i det indexeringssteg som avslutas med att förpackningen 10 befinner sig i station D.

Uppfinningen har beskrivits med hjälp av en för närvarande föredragen utföringsform. Det bör emellertid förstås att uppfinningen inte är begränsad till denna utföringsform, utan att en mängd varianter och modifieringar är möjliga inom ramen för de närslutna patentkraven. Det har beskrivits att gasen som används ska vara inert för att inte reagera med produkten i förpackningen. Det finns emellertid tillämpningar där man önskar använda gas som ska neutralisera ämnen som produkten kan avge. Effekten man önskar uppnå är därmed huvudsakligen densamma. Det bör förstås att även den här typen av gas införlivas i begreppet "inert gas", även om den inte är inert i dess rätta bemärkelse.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 529 965 10 PATENTKRAV

1. Metod att minska andelen syre i en åtminstone delvis formad förpackning (10) innan produkt ifylls i nämnda förpackning (10) i en fyllstation (D) i en förpackningsmaskin, där nämnda förpackning (10) innefattar ett tubformat ämne av förpackningsmaterial, vilket ämne är förslutet i en första ände (12) och öppet i en andra ände (14), innefattande steget att under transporten av förpackningen (10) till nämnda fyllstation (D) från närmast föregående station i förpackningsmaskinen passera under ett tillförselorgan (18) för inert gas, kännetecknad av stegen: att då förpackningen (10) passerar nämnda tillförselorgan (18) åstadkomma en gaspuls i riktning ner i nämnda förpackning ( 10), och att påbörja nämnda gaspuls när en första kant (24) hos förpackningen (10) huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet (18) så att gasen kan fås att flöda längs en första innersida hos förpackningen ( 10).

2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att passera tillförselorganet (18) i det indexeringssteg som avslutas med att förpackningen (10) befinner sig i fyllstationen (D).

3. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att företrädesvis avsluta nämnda gaspuls när en andra kant (26) hos förpackningen (10) huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet (18).

4. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att tillhandahålla tillförselorganet (18) på eller i närheten av fyllröret (20) på ett sådant sätt att förpackningen (10) fås att passera tillförselorganet (18) före passering av fyllröret (20).

5. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att använda en inert gas i form av kvävgas.

6. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den innefattar steget att gasen tillförs i en första hastighet genom ett första inre munstycke (30) hos 10 15 20 25 35 529 965 11 tillförselorganet (18) och i en andra, lägre hastighet genom ett andra omgivande yttre munstycke (32).

7. Anordning för att minska andelen syre i en åtminstone delvis formad förpackning (10) innan produkt ifylls i nämnda förpackning (10) i en fyllstation (D) i en förpackningsmaskin, varvid förpackningen (10) innefattar ett tubforrnat ämne av förpackningsmaterial, vilket ämne är förslutet i en första ände (12) och öppet i en andra ände (14), vilken anordning innefattar ett tillförselorgan (18) för en inert gas, vilket tillförselorgan (18) är placerat i indexeringsriktningen i området mellan nämnda fyllstation (D) och närmast föregående station i förpackningsmaskinen, kännetecknad av att nämnda tillförselorgan (18) är anordnat att initiera en gaspuls i riktning ner i förpackningen (10) när nämnda förpackning (10) passerar under tillförselorganet (18) under transporten till fyllstationen (D) från närmast föregående station, och att anordningen innefattar medel (28) för att initiera gaspulsen när en första kant (24) hos förpackningen (10) huvudsakligen kommer i linje med tillförselorganet (18) så att gasen kan fås att flöda längs en första innersida hos förpackningen (10).

8. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att tillförselorganet (18) är anordnat så att nämnda förpackning (10) passerar under tillförselorganet (18) i det indexeringssteg som avslutas med att förpackningen (10) befinner sig i fyllstationen (D).

9. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att nämnda medel (28) också är anordnad att företrädesvis avsluta gaspulsen när en andra kant (26)hos förpackningen huvudsakligen kommeri linje med tillförselorganet (18).

10. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att nämnda närmast föregående station är en steriliseringsstation vilken i indexeringsriktningen innefattar en station (A) för tillförsel av ett steriliseringsmedel, en station (B) för tillförsel av UV-ljus och en station (C) för tillförsel av varmluft för att ventilera ut rester av steriliseringsmedlet. 10 15 20 529 965 12

11. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att tillförselorganet (18) innefattar ett första inre munstycke (30) och ett andra omgivande yttre munstycke (32), där det inre munstycket (30) är anordnat att tillföra gas med en första hastighet och där det yttre munstycket (32) är anordnat att tillföra gas med en andra, lägre hastighet.

12. Anordning enligt patentkrav 11, kännetecknad av att de båda munstyckena (30, 32) är rörformiga, att det inre munstycket (30) är anordnat med minst ett genomgående hål (34) på avstånd från det inre munstyckets mynning, och att en del av gasen som flödar genom det inre munstycket (30) flödar genom hålet till det yttre munstycket (32) och lämnar tillförselorganet (18) genom det yttre munstyckets mynning.

13. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att tillförselorganet ( 18) är anordnat på eller i närheten av fyllröret (20) på ett sådant sätt att förpackningen (10) fås att passera tillförselorganet ( 18) före passering av fyllröret (20).

14. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av att gasen är kvävgas.