FI121063B - Täytön säätölaite - Google Patents

Description

Täytön säätölaite

Keksintö kohdistuu täytön säätölaitteeseen, jossa on juoksevaa, valuttamalla nestepakkauksiin täytettävää elintarviketta sisältävä tuotesäiliö ja ainakin yksi 5 tuotesäiliöstä lähtevä täyttökanava nestepakkauksen täyttämiseksi, jolloin tuotesäiliöön on liitetty kanava, jossa on elimet kanavassa olevan väliaineen saattamiseksi tuotesäiliön sisältöä sekoittavaan liikkeeseen.

Kertakäyttöisten nestepakkausten täyttämisessä elintarvikkeilla käytetään 10 automaattisia pakkauksenmuodostus- ja täyttölinjoja, joissa pakkaus muodostetaan aihiosta, täytetään nestemäisellä elintarvikkeella, ja suljetaan. Tällaisten nestepakkausten valmistamiseen käytetään normaalisti kartonkia, jossa vähintään toinen puoli on käsitelty pakkausmateriaalin saumausta, kaasu- ja nestetiiveyttä sekä painatusta varten suunnitelluilla materiaaleilla. 15 Tällaisten pakkausten materiaalien valinnassa, muodostuksessa ja täytössä otetaan huomioon erityisesti puhtausvaatimukset, eli pakkauksen tulee olla tiivis myös saumojen kohdalta ja täytön yhteydessä vieraiden aineiden ja mikro-organismien pääsy pakkaukseen pyritään eliminoimaan.

20 Kartonkiaihiosta saumaamalla muodostettu, osittain vielä avoin pakkaus täytetään täyttöyksikössä nestemäisellä elintarvikkeella, joka voi olla maitoa, mehua tai muuta juoksevaa elintarviketta. Tällainen materiaali voi olla viskoosia ainetta, jota voidaan pakata valuttamalla. Kun tällainen pakkaus on täytetty, se pyritään mahdollisimman pian sulkemaan tiiviisti. Täyttölinjassa 25 pakkaukset kulkevat peräkkäin kuljettimella suuttimen ohi, joka annostelee ennalta määrätyn nestetilavuuden kuhunkin pakkaukseen. Tällainen täyttö-suutin on tuotesäiliöstä tulevan täyttökanavan päässä. Tuotesäiliö toimii välivarastona pakattavalle nesteelle, ja siinä pyritään pitämään tietty nestetila-vuus täyttöprosessin aikana.

30

Pakattavat nestemäiset elintarvikkeet voivat olla hyvin moninaisia. Monille on kuitenkin ominaista niiden alkuperästä johtuen, että ne sisältävät kiintoainetta suspendoituneena (esimerkiksi erilaiset mehut ja maitotuotteet). Jos tuote-säiliössä olevaa nestetilavuutta ei sekoiteta, tällainen aines pyrkii helposti 35 saostumaan säiliön pohjalle, mikä haittaa pakattavan tuotteen pitämistä tasalaatuisena. Säiliössä olevan nestepatsaan pitäminen tasalaatuisena on 2 erityisen haastavaa silloin, kun pakattava neste sisältää siihen tarkoituksella lisättyjä suurehkoja, halkaisijaltaan usean millimetrin kokoisia syötäväksi kel-paavia paloja, koska tällaiset palat pyrkivät hienoainesta nopeammin laskeutumaan pohjalle. Erityisesti täytön ollessa pysähtyneenä on sekoitus tär-5 keää, koska nesteen läpivirtaus tuotesäiliön kautta ei ole sekoittamassa nestettä.

Säiliössä oleva nestetilavuus on tunnettujen ratkaisujen mukaan pidetty liikkeessä mekaanisilla, säiliön sisälle sijoitetuilla sekoittimilla, kuten esimerkiksi 10 propelleilla. Sekoittimien liikkeen vaatimat läpiviennit säiliöön voivat aiheuttaa puhtaus- ja tiiviysongelmia ja voivat vaatia huoltoa, jolloin koko säiliö täytyy avata.

US-patentista 4192361 tunnetaan ratkaisu, jossa on luisti, joka ensimmäi-15 sessä asennossa toimii nestesäiliön tilavuuden erityiseen annostelukam-mioon kytkevänä venttiilinä. Tässä annostelukammiossa on annostelumäntä, joka työntää tietyn määrän nestettä varsinaiseen täyttökanavaan, johon an-nostelukammio yhdistyy luistin toisessa asennossa. Annostelumäntää voidaan käyttää myös nesteen työntämiseksi takaisin säiliöön luistin ensimmäi-20 sessä asennossa. Tässä laitteistossa käytetään männän annosteluliikettä sekoittavan liikkeen aikaansaamiseksi, mikä vaatii männän nestesäiliöön kytkevän luistin, ja annostelu ei tapahdu painovoiman avulla valuttamalla.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa em. epäkohdat ja esittää nestepakkauk-25 sien täytön säätölaite, jonka tuotesäiliössä saadaan aikaan tehokas sekoitus myös täyttölaitteen ollessa pysähdyksissä ja ei vaadi virtaussuuntaa vaihtavaa luistia, toisin kuin em. US-patentin ratkaisu. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi täyttöIaittee11e on tunnusomaista se, että elimet kanavassa olevan väliaineen saattamiseksi tuotesäiliön sisältöä sekoittavaan liikkeeseen ovat 30 venttiili, joka vaikuttaa kanavan poikkipinta-alaan pumppausliikkeen aikaansaamiseksi kanavaan ja kanava on suljettu tai suljettavissa toisesta päästään, jolloin a) tuotesäiliöön liitetty kanava on sama täyttökanava, jonka kautta nestettä syötetään painovoiman tai sen lisäksi tuotesäiliössä olevan paineen vaiku-35 tuksesta pakkauksiin niiden täyttämiseksi ja joka on avattavissa ja suljettavissa toisesta päästään täyttö ventti Millä, tai 3 b) tuotesäiliöön liitetty kanava on täyttö kanavasta erillinen kanava, joka on pysyvästi suljettu toisesta päästään ja mahdollisesti avattavissa sinne kertyneen aineksen poistamiseksi.

5 Tällaisten kanavien avulla voidaan tuotesäiliön sisältöä sekoittaa ulkopuolelta tuodun virtauksen avulla ilman, että säiliön sisälle tarvitsee järjestää mitään liikkuvia osia sekoituksen suorittamiseksi. Toimilaite, joka pumppaa kanavassa olevan väliaineen liikkeeseen, on näin säiliön ulkopuolella.

10 Mainittu säiliöön liitetty kanava on sama täyttökanava, jonka kautta nestettä syötetään pakkauksiin niiden täyttämiseksi. Sekoitustoiminto voidaan tällöin järjestää täyttölaitteeseen yksinkertaisella ratkaisulla, jossa täyttökanava varustetaan nestettä pumppaavaan liikkeeseen saattavalla venttiilillä, joka vuoron perään laajentaa ja supistaa virtauspoikkipinta-alaa kanavassa. Kun täl-15 lainen venttiili on sijoitettu säiliön ja kanavan sulkevan täyttöventtiilin väliin, pystyy se liikkeensä avulla ’’huljuttamaan” säiliön sisältöä, kun täyttöventtiili on suljettuna. Samalla venttiilillä voidaan säätää kuristusta täyttökanavassa normaalin käytön aikana, mistä on hyötyä, kun pakattavan aineen virtaus-ominaisuudet vaihtelevat.

20

Toisen vaihtoehdon mukaan käytetään erillistä sekoituskanavaa, jossa sekoittavan liikkeen aikaansaava toimilaite sijaitsee. Tämä kanava voi käyttää tuotesäiliön nestettä sekoitukseen saman periaatteen mukaisesti, jolloin se on toisesta päästä suljettu.

25

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen täyttölaitteen toimintaa 30 tilanteessa, jossa nestettä pakataan jatkuvasti, kuva 2 esittää laitteen toimintoa sekoitusvaiheessa täytön ollessa pysähdyksissä, 35 kuva 3 esittää poikkileikkauksena täyttökanavaan sijoitettua toimilaitetta, ja 4 kuva 4 esittää kaavamaisesti keksinnön toisen suoritusmuodon mukaista ratkaisua.

5 Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen täyttölaitteen ensimmäinen suoritusmuoto normaalin täyttötoiminnon aikana. Täyttölaitteeseen kuuluu tuote-säiliö 1, johon nestemäistä elintarviketta syötetään syöttö kanavalla 2. Syöttö-kanava 2 voidaan tuoda alta säiliön pohjaan (ehjät viivat), sivusta säiliön alaosaan pohjan lähelle, tai ylhäältä säiliöön 1 (katkoviivat). Yleensä syöttö-10 kanava pyritään suuntaamaan siten säiliöön, että kun säilötä 1 täytetään sen pinnankorkeussäädön alarajalla, sisään virtaava neste samalla saa säiliön sisällön liikkeeseen, mutta tämä syöttö ei kykene sekoittamaan säiliön sisältöä jatkuvasti. Tuotesäiliön pohjasta lähtee alaspäin täyttökanava 3, jonka alapäässä on täyttöventtiili 4, joka avaa ja sulkee täyttökanavan kuljettimella 15 ohisiirrettävien nestepakkausten P täyttämiseksi ennalta määrätyn suuruisella nestetilavuudella. Neste valuu tuotesäiliöstä kanavaan 3 ja pakkaukseen P painovoiman tai sen lisäksi säiliössä olevan paineen vaikutuksesta. Nestepakkaukset ovat normaalisti nestepakkauslaminaatista saumaamalla valmistettuja. Pakkausten muodostustapaa sekä niiden sulkemista ei ole 20 keksintöön kuulumattomina esitetty tässä tarkemmin, mutta lyhyesti voidaan mainita, että pakkaukset voivat olla lieriömäisiä kartonkipakkauksia, joiden lieriöosa on valmistettu kartonkiaihiosta käärimällä ja reunat kiinni toisiinsa saumaamalla ja joka suljetaan liittämällä lieriöosan molempiin päihin pääty-kappaleet, jotka saumataan kiinni lieriöosaan. Tällaisen pakkauksen poikki-25 leikkaus voi olla muukin kuin ympyrä. Kun pakkaus P täytetään elintarvikkeella, on sen toinen pääty auki täyttöä varten, minkä jälkeen päätykappale sijoitetaan siihen ja pakkaus suljetaan saumaamalla päätykappale kiinni. Samoin täyttökanavan alapäässä olevan täyttöventtiilin 4 rakenne ja toiminta, sekä järjestelyt pakkaustapahtuman riittävää puhtaustasoa, esimerkiksi 30 aseptisuutta varten eivät kuulu tämän keksinnön piiriin, vaan ne voidaan toteuttaa monella eri tavalla itse keksintöä muuttamatta.

Tuotesäiliön 1 ja täyttöventtiilin 4 väliin on sijoitettu venttiili 5, joka toimii nes-tevirtausta ja vastaavasti yläpuolella olevan säiliön 1 nestetilavuuden sekoit-35 tumista aikaansaavana toimilaitteena periaatteella, jota on kuvattu jo edellä.

5

Kuvassa 2 on esitetty kuvasarjana venttiilin 5 toimintaperiaate. Kun täyttötoi-minto on pysähdyksissä, täyttökanava 3 on suljettu alapäästä (täyttöventtiili 4 kiinni), ja nestettä ei virtaa tuotesäiliöön 1 syöttö kanavasta 2. Täyttö kanavassa ja säiliössä on tällöin suljettu nesteen vakiotilavuus, joka voidaan saattaa 5 liikkeeseen venttiilin 5 liikkeen avulla. Venttiili 5 supistaa ja laajentaa täyttö-kanavaa vuoronperään, jolloin se pumppaa täyttö kanavassa olevaa nestettä ylös ja alas ja aiheuttaa samalla säiliössä olevan nestetilavuuden sekoittumisen (nuolet). Kuvassa on kaavamaisesti esitetty nesteessä olevia kappaleita, joiden kerääntyminen säiliön pohjaan ja täyttö kanavaan voidaan näin estää.

10 Keksintö toimii myös yhtä hyvin sellaisilla nestemäisillä elintarvikkeilla, joihin ei ole tarkoituksella lisätty paloja, mutta jotka alkuperänsä johdosta sisältävät erilaisia seisovassa nesteessä pohjalle saostumaan pyrkiviä kiintoaineita (esimerkiksi erilaiset mehut ja maitotuotteet).

15 Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukainen täyttölaite täyttökanavan 3 ja venttiilin 5 kohdalla leikkauskuvantona. Venttiilissä on kalvo, joka ympäröi tiiviisti täyttökanavan 3 nestesisältöä ja muodostaa sen sisäseinämän. Tämä kalvo saatetaan ulkopuolelta läpivirtauskohtaa supistavaan ja laajentavaan liikkeeseen edestakaisin liikkuvalla painimella. Kuvassa on esitetty kaksi pai- 20 ninta, jotka toimivat edullisesti samaan tahtiin vastakkaisilta puolilta. Paini-men/paininten edestakainen liike voidaan saada aikaan tunnetuilla ratkaisuilla ja voimanlähteillä. Kuvan 3 ratkaisussa paininta liikuttaa pneumatiikka. Luonnollisesti venttiilin rakenne voi vaihdella siten, että keksintö toteutuu muunkin tyyppisillä ratkaisuilla. Venttiili voi olla suunniteltu siten, että nor- 25 maaliasennossa pakkausten täytön aikana kanavan poikkileikkaus voi pysyä muuttumattomana venttiilin 5 kohdalla. Venttiili voi normaaliasennossa myös kuristaa virtausta riippuen pakattavan elintarvikkeen laadusta. Venttiilin pumppaustoiminnan aikana tämä poikkileikkaus vuorotellen pienenee ja laajenee taas normaaliasentoon, joka voi olla siis täysin avoin tai kuristettu.

30 Normaaliasento voidaan asettaa sopivalla mekaanisella ratkaisulla, joka voi olla yhdistetty täyttölinjan säätöjärjestelmään. Maksimaalinen pumppaus-vaikutus saadaan siten, että venttiili supistuu normaaliasennosta kokonaan kiinni. 1 Täytön aikainen normaaliasento voidaan asettaa kuvan 3 venttiilissä 5 portaattomasti säätöruuvilla, joka määrää onko täyttökanava 3 venttiilin kohdalla 6 täysin auki vai kuristettu. Kuvan 3 ratkaisussa asetus saadaan aikaan säätämällä painimen kärjen etäisyyttä pneumatiikkasylinterissä alkuasennossa olevasta männästä. Kun paininta liikutetaan pneumatiikkasylinterillä, mäntä liikkuu eteenpäin kunnes venttiili menee kokonaan kiinni (painimet painavat 5 kalvon vastakkaiset puoliskot yhteen).

Kuvassa 4 on esitetty kaavamaisesti keksinnön toinen suoritusmuoto. Säiliön 1 nestetilavuuteen yhdistetty kanava, jolla sekoitus saadaan aikaan, voi olla myös syöttökanavasta 2 ja täyttökanavasta 3 erillinen kanava 3’, jossa sijait-10 see kuvan 2 periaatteella toimiva venttiili 5. Kanava 3’ voi olla pysyvästi suljettu toisesta päästään, mutta se voi olla avattavissa mahdollisesti sinne kertyneen aineksen poistamiseksi. Kuvien 1 ja 2 ratkaisulla onkin se etu, että kanava pysyy jatkuvasti puhtaana, koska nestettä virtaa täyttötoiminnon aikana sen läpi.

15

Samassa kuvassa 4 on esitetty vaihtoehtoinen keksintöön kuulumaton ratkaisu, jossa erillistä kanavaa 3” pitkin syötetään tuotesäiliöön 1 jatkuvasti väliainetta, joka saa aikaan sekoituksen. Tämä väliaine on kaasumaista, jolloin se ei jää säiliöön vaan poistuu siitä säiliön yläosaan järjestetyn poistoventtiilin 20 kautta, joka sallii vain virtauksen säiliöstä pois. Kaasumaista väliainetta syötetään sopivalla puhaltimella 5” tai se tulee paineella säiliöstä. Kanavaa 3” pitkin johdetaan riittävän puhdasta kaasua, esimerkiksi ilmaa tai jotakin suo-jakaasua. Kaasumainen väliaine voidaan ohjata kanavaa 3” pitkin myös täyttökanavaan 3, josta se virtaa säiliöön 1.

25

Keksintöä ei ole rajoitettu edellä kuvattuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella patenttivaatimusten esittämän keksintöajatuksen puitteissa. Samasta tuotesäiliöstä voi lähteä useampikin kuin yksi täyttökanava 3, jos siitä syötetään nestettä esimerkiksi rinnakkain linjassa kulkeviin pakkauksiin 30 P. Sekoittava toimilaite eli venttiili 5 voi olla kaikissa näissä kanavissa tai vain osassa.

Claims (2)

1. Täytön säätölaite, jossa on juoksevaa, valuttamalla nestepakkauksiin täytettävää elintarviketta sisältävä tuotesäiliö (1) ja ainakin yksi tuotesäiliöstä 5 lähtevä täyttökanava (3) nestepakkauksen täyttämiseksi, jolloin tuotesäiliöön (1) on liitetty kanava (3, 3 ), jossa on elimet kanavassa olevan väliaineen saattamiseksi tuotesäiliön (1) sisältöä sekoittavaan liikkeeseen, tunnettu siitä, että elimet kanavassa olevan väliaineen saattamiseksi tuotesäiliön (1) sisältöä sekoittavaan liikkeeseen ovat venttiili (5, 5’), joka vaikuttaa kanavan 10 (3, 3’) poikkipinta-alaan pumppausliikkeen aikaansaamiseksi kanavaan ja kanava (3, 3’) on suljettu tai suljettavissa toisesta päästään, jolloin a) tuotesäiliöön (1) liitetty kanava on sama täyttökanava (3), jonka kautta nestettä syötetään painovoiman tai sen lisäksi tuotesäiliössä (1) olevan paineen vaikutuksesta pakkauksiin niiden täyttämiseksi ja joka on avattavissa ja 15 suljettavissa toisesta päästään täyttöventtiilillä (4), tai b) tuotesäiliöön (1) liitetty kanava on täyttö kanavasta (3) erillinen kanava (3’), joka on pysyvästi suljettu toisesta päästään ja mahdollisesti avattavissa sinne kertyneen aineksen poistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätölaite, tunnettu siitä, että venttiili (5) sijaitsee täyttö kanavassa (3) ja sen aikaansaama kuristus on asetettavissa täyttökanavan nestevirtauksen säätämiseksi sopivaksi pakkausten täytön aikana.