SE460942B - Uppvaermningsanordning foer foerpackningsbehaallare innehaallande vaetskeformigt fyllgods - Google Patents

Description

460 91:? 2 Fig. 3a visar en sektion genom anordningen enligt fig. 3 Pig. 4 visar anordningen enligt fig. 3 utbredd i ett plan, Pig. 4 visar en av U-formade element formad induktor _utbredd i ett plan.

Det förutsättes att förpackningsbehållaren 5 som inrymmer dryckan är av det slag som innefattar åtminstone ett skikt av en metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie. Förpackningen 5 kan antingen vara framställd av ett förtillverkat och förbigat ämne eller vara framställd från en kontinuerlig bana av förpackninge- material som successivt formas till en tub som fyllas med fyllgods och avdelas till individuella förpackningsenheter genom avförsegling av tuben och formning av de avförseglade och avskilda, med fyllgods fyllda tubdelarna. Vanligtvis är en förpackning av det här avsedda slaget försedd med en utmed förpackningens ena sida längsgående överlappsskarv 6 där tvà materialkanter överlappar varandra och likaledes i de fall förpackningen har parallellepipedisk form år det vanligt att formningen tillgár på sådant sätt att motstàende kortsidor uppvisar förseglingsfenor där förpackningsmaterialet är förseglat insida mot insida samt att det vid vardera av förpackningen: fyra hörn är bildat triangulära dubbelvåggiga flikar vilka är infällda mot och förseglade till förpackningens sidoväggar eller botten. Förutom aluminiumfolieskiktet uppvisar vanligtvis förpackningsmaterialet ett basskikt av papper eller kartong samt inre och yttre skikt av termoplastiskt material, vilket dels tjänar till att ge förpackningen en vätsketät insida och dels fungerar som förseglingsmedel genom att mot varandra Alagda termoplastskikt med hjälp av värme och tryck kan bringas till sammansmältning 1 en tät och hållbar förseglingsskarv.

Eftersom drycken i sin förpackningsbehàllare skall levereras uppvärmd vid försäljningstillfället måste uppvärmningen ske relativt snabbt och konsumentundersökningar har visat att uppvärmningstiden inte får överstiga 45 sekunder vid volymer på ca en kvarts liter. På denna tid skall drycken uppvärmas från en temperatur på ca 20°C till 55-60°C, vilket anses vara en normal konsumtionstemperatur för varma drycker. 460 942 Upphettningen skall vidare ske på sådant sätt att någon” smakpàverkan inte får förekomma och upphettningen skall vara homogen så att inga lokala överhettningar av drycken eller delar av förpackningen uppstår. Uppvärmningen sker i enlighet med uppfinningen på sådant sätt att induktionsströmmar genereras i förpackningens aluminiumfolieskikt varifrån värmen ledes till drycken. För att få snabbast möjliga uppvärmningseffekt bör så stora delar som möjligt av aluminiumfolieskiktet 1 förpacknings- behållarens väggyta deltaga i värmegenereringen med det har visat sig att det finns vissa begränsningar och vissa områden av förpackningen där värmegenerering ej får ske. Ett sådant område är t ex den nämnda längsgående skarven 6 där två kanter av förpackningsmaterialet förenas med varandra. Andra sådana zoner är de triangulära dubbelväggiga flikarna samt de på förpackningens ändytor belägna förseglingsfenorna (i fig. 4 visas med streckad markering vilka ytor som ej får utsättas för induktionsströmning). Anledningen till att dessa väggytor ej kan deltaga i värmegenereringen är att inducerade strömmar i kantområden där aluminiumfolieskiktet upphör (t ex utmed den nämnda längdskarven) förorsakar förträngningar av strömbanan vilket medför en lokal överhettning som kan bli så stark att aluminiumfolieskiktet utmed kantzonen bringas att glöda, varvid förkolning av papperet och plasten sker med medföljande risk för läckage eller åtminstone stark smakpåverkan av produkten. De värmegenererande induktionsströmmarna får således endast lokaliseras till ”öppna", skarvfria ytor av förpackningsväggarna och man kan lösa problemet genom olika utformningar av induktorspolarna 2.

I det föreliggande fallet diskuteras tre olika typer av induktorspolar, deras fördelar och nackdelar och deras praktiska användbarhet.

Den i fig. l visade induktorn 1 är framställd av en spole 2 som i utbrett tillstånd visas i fig. 5. Induktorn eller spolen 1 som'är utstansad ur en plåt, företrädesvis av koppar, uppvisar ett antal spolvarv 2, vilka vardera utgöres av en serie sammankopplande U-formade element 13 vars ändpunkter 3 utgör spolens anslutningskontakter till en strömkälla som lämnar en 460 94-2 4 ström av hög frekvens (ett typiskt värde är 200 kHz). Genom vikning av den utstansade spolen i enlighet med fig. 5 (de prick-streckade linjerna) bibringas denna en form i enlighet med fig. 1, varvid det bildas ett s k induktorutrymme 12 och det kan vara lämpligt att anbringa spolen utanpå en stomme eller bobin 4 av isolerande material för att därigenom underlätta förpackningens 5 införande och passage genom induktorn l. I fig. la visas schematiskt ett snitt genom induktorn enligt fig. 1 och som synes är förpackningens 5 överlappsskarv 6 lokaliserad utanför det område där induktorn 1 åstadkommer något elektro- magnetiskt fält som genererar induktionsströmmar i förpackningens aluminiumfolieskikt.

Upphettningen tillgàr så att förpackningen 5 medelst här ej visade anordningar inmatas i induktorns 1 induktorutrymme 12 genom att föras in i induktorns 1 stomme 4 varefter induktorn 1 anslutes till en strömkälla via kontakterna 3. Det genererade elektromagnetiska fältet i spolvarven 2 kommer att inducera elektriska strömmar i förpackningens aluminiumfolieskikt medan förpackningens längdskarv 6 som är lokaliserad på sådant sätt att några induktionsströmmar inte kommer att uppträda i skarvomràdet. Likaså induceras inte några strömmar i förpackningens 5 topp- och bottenregion medan däremot induktionsströmmar induceras i förpackningens 5 sidoväggar som uppvisar skarvfritt område. Mätningar som utförts efter det att förpackningen införts i induktorutrymmet 12 visar att vid en inmatd effekt från generatorn på 1150 watt temperaturen vid förpackningens 5 toppskikt var 89°C medan i bottenskiktet temperaturen endast var 47°C, vilka temperaturer uppmättes efter en tid av 46 sekunder från det att strömmen slagits pà. Denna ojämna värmedistribution i förpackningen är oacceptabel eftersom temperaturen vid förpackningens övre del väsentligen överskrider den temperatur som man önskar och får uppnå utan smakförsämringar av produkten medan däremot uppvärmningen vid 'förpackningens nedre del inte när upp till den önskade konsumtionstemperaturen. Förflyttningar av spolvarven så att dessa blev asymmetriskt anordnade medförde inte någon större förbättring medan däremot en upp- och nedgàende rörelse av förpackningen 5 under uppvärmningsperioden medförde att 460 942 temperaturen i princip utjämnades mellan dess topp- och bottenskikt.

För att råda bot på de erhållna stora temperatur- skillnaderna mellan bottenskikt och toppskikt hos en stående förpackning 5 anordnades i stället en induktor enligt fig. 2.

Denna induktor som betecknas med 7 bildar en ränna eller en skål som endast omfattar förpackningen 5 till hälften. Induktorn är fortfarande tillverkad av utstansade U-formade element 13 av koppar men som framgår av fig. 2 är införingen av förpackningen S enklare eftersom förpackningen endast behöver läggas ned i induktorn 7. Som framgår av fig. 2a lokaliseras förpackningen så att dess längdskarv 6 är vänd uppåt och således inte omfattas av det magnetfält som genereras av induktorn 7. Genom att anordna induktorn 7 på detta sätt utnyttjas visserligen inte alla väggytor hos förpackningen 5 för induktion av värmegenererande induktionsströmmar men eftersom förpackningen 5 ligger på sidan blir avståndet mellan förpackningens nedre och övre del då den ligger 1 induktorn 7 mindre, varför man skulle kunna vänta sig en bättre värmefördelning vid stillastående anordning. Detta visade sig också vara fallet men värmefördelningen kunde ytterligare förbättras genom att anordningen bibringades en fram- och återgàende rörelse i den riktning som pilarna 8 visar.' Med en kontinuerlig rörelse fram och åter under uppvärmnings- förloppet kunde temperaturen mellan det nedre och övre skiktet reduceras till mindre än 3°C. Rörelsen erhölls med hjälp av en externanordning med en fram- och återgående sinusformad rörelse med en frekvens på ca 1 Hz. De praktiska försöken visar att man med en induktor 7 enligt fig. 2 kan erhålla en uppvärmning från ca 20-60°C på mellan 35 och 45 sekunder vid en energiinmatning på mellan 1 till 1,5 kw. Det visar sig att induktorn 7 själv blir så varm att den fordrar viss kylning med hjälp av fläkt.

En tredje induktor 10 av något annat slag provades även och denna induktorn visas i fig. 3. Induktorn 10 enligt fig. 3 består av fyra stycken planspolar 9 som lindats av mångtrådiga ledare och anordnats på en elektriskt isolerande stomme 4 på sådant sätt att planspolarna 9 kommer att vara vikta över 460 94-2 ~ 6 stommens 4 längsgående kanter och således samtidigt omsluta delar av tva intilliggande sidor av stommen 4. Denna konstruktion har bl a den fördelen att den i induktorn 10 införda förpackningen 5 kan vändas åt valfritt håll utan att längdskarven 6 kommer inom ett område där induktionsströmmar genereras. Även denna induktor 10 ger goda uppvärmningsresultat med god varmefördelning om induktorn på sätt som visas med pilarna ll dels något röres fram och åter och dels vrides runt en horisontell axel 900 fram och tillbaka med en periodicitet på ca en vridning per sekund. En effekt som upptäcktes var att strömfördelningen i aluminiumfolieskiktet blev mera ojämn vid användandet av planspolar 9 än i de föregående fallen då man använde sig av spolar som utstansats från en kopparplát till bildande av plana parallella ledare. Denna nackdel kan emellertid avhjälpas genom att spolvarven i planspolen 9 arrangeras så att de är tätare vid spolens yttre kant men anordnas med större avstånd mellan varandra längre in mot spolens centrum. På så sätt kan man erhålla en relativ jämn strömfördelning i aluminiumfolieskiktet och uppnå en upphettning av fyllgodset från 20 till 56°C på 45 sekunder med en matningseffekt pà ca l kw. För att uppnå en jämn värmefördelning i den upphettade förpackade drvcken synes det således vara lämpligt att bibringa förpackningen 5 någon form av rörelse under uppvärmningsförloppet så att en cirkulation av drycken ástadkommes.

Induktorn 10 i enlighet med fig. 3 har den ytterligare fördelen att de fyra planspolarna 9 kan inbördes sammankopplas på ett sätt som ger en impedans som gör det möjligt att arbeta utan någon anpassningstransformator mellan generator och induktor. Fig. 4 visar en induktor i enlighet med fig. 3 i utbrett tillstànd där de streckade partierna motsvarar de delar i vilka det inte får induceras några strömmar i hos en i induktorn införd förpackningsbehàllare. Som synes är det lätt att forma planspolarna 9 på sådant sätt att vissa delar, t ex de triangulära flikarna hos förpackningen, undanhålles från påverkan av magnetfältet och detta gör att induktorn 10 i enlighet med fig. 3 i många fall är att föredra framför de i _~ 1 460 942 fig. 1 och 2 visade induktorerna 1 och 7. Planspolarna 9 kan således lindas på sådant sätt att den yta de täcker kan väljas med relativt stor frihet och man kan dessutom justera avståndet mellan spolvarven på sådant sätt att induktionsströmmarnas fördelning kan kontrolleras.

Det är således möjligt att med en uppvärmningsanordning i enlighet med uppfinningen, vilken uppvärmningsanordning som visats kan ha flera skepnader, upphetta i en förapcknings- behållare 5 innesluten dryck från 20 till 60°C på mindre än 45 sekunder utan att för den skull smakförändringar hos drycken uppkommer. Det torde emellertid vara svårt att utan samtidig mekanisk rörelse hos förpackningsbehållaren 5 och företrädesvis även induktorn få en jämn värmefördelning hos drycken inuti förpackningen. Man kan visserligen förutse att konsumenten av förpackningen efter köptillfället kan skaka förpackningen och _därigenom snabbt utjämna temperaturdifferenser hos drycken inuti förpackningen men detta löser inte hela problemet eftersom en uppvärmning utan mekanisk rörelse ger lokala överhettningar som kan skada drycken och det har därför ansetts lämpligt att kombinera uppvärmningen med en mekanisk rörelse så att en jämn värmedistribution i drycken erhålles utan att vid något tillfälle lokal överhettning uppstår.

A Det har visat sig att induktoranordningen kan göras så liten att den lätt kan inrymmas i en automatisk försäljnings- automat. Visserligen behövs även en anordning för att åstadkomma den mekaniska rörelsen för att få cirkulation på drycken men det har visat sig att denna kan åstadkommas mycket enkelt med hjälp av en till en motor kopplad externarm. Givetvis behövs även en högfrekvensgenerator som kräver visst utrymme och som medför viss kostnad. Denna högfrekvensgenerator kan emellertid placeras på valfri plats i försäljningsautomaten varför nödvändigheten av en sådan generator i de flesta fall inte medför något problem, inte ens vid ombyggnad av äldre försäljningsautomater då dessa skall mbderniseras för distribution av varm dryck. vid försäljningstillfället kommer således efter iläggandet av erforderliga mynt förpackningen inte direkt att göras tillgänglig för köparen utan förpackningen kommer 1 stället att 460 942» d 8 matas ned i en induktor med ett utseende enligt någon av de här angivna utföringsformerna varefter induktorn anslutes till en högfrekvent strömkälla samtidigt som mekanisk anordning kommer att vrida och/eller föra induktorn och förpackningen fram och tillbaka för att uppnå cirkulation hos den förpackade drycken.

Efter inkopplandet till en strömkälla kommer ett högfrekvent elektromagnetiskt fält att inducera induktionsströmmar i förpackningens aluminiumfolièskikt som snabbt uppvärmes utmed de delar där strömbanor induceras. Eftersom endast ett tunt termoplastskikt skiljer aluminiumfolieskiktet från drycken kommer värmen snabbt att ledas över till drycken som således på ca 30-45 sekunder bibringas en konsumtionstemperatur på ca 60°C.

Efter uppvärmningsoperationen kommer förpackningsbehàllaren att automatiskt utföras från induktorn och göras tillgänglig för köparen.

Claims (8)

Å! 460 942 PATENTKRAV

1. Uppvärmningsanordning för förpackningsbehållare innehållande vätskeformigt fyllgods varvid förpackningsbehàllaren år av det slag som framställes genom vikformning och försegling av ett förpackningsmaterial uppvisande ett basskikt av papper eller kartong, yttre och inre termoplastskikt samt ett skikt av en metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie, varvid den fyllda och förslutna förpackningsbehàllaren kommer att uppvisa skarvpartier där kantzoner av förpackningsmaterialet förenats med varandra genom värmeförsegling av intilliggande termoplastskikt, k ä n n e t e c k n a d a v en eller flera spolar eller induktorer (1) anordnade att bilda ett induktorutrymme (12) vilket bibringas sådan form att den för upphettning avsedda förpackningsbehàllaren helt eller delvis kan inrymmas i och upptagas av nämnda induktorutrymme, att nämnda spolar eller induktorer (1) är så utformade att de bildade spolslingorna ej omsluter eller innefattar nämnda skarvzoner hos i anordningen införda förpackningsbehàllare, samt att nämnda spolar eller induktorer (1) är anslutningsbara till en högfrekvensgenerator.

2. Uppvärmningsanordning i enlighet med patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att induktorutrymmet (12) är parallellepipediskt till formen.

3. Uppvärmningsanordning i enlighet med patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att induktorn eller induktorerna (1) utgöres av från en plåt utstansade element uppvisande ett flertal pá varandra följande U-formade, samman- hängande sektioner (13).

4. Uppvärmningsanordning i enlighet med patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v, ett flertal induktorer (1) som uppvisar på en elektriskt isolerande rörformad stomme (4) med rektangulärt tvärsnitt anordnade planspolar (9) vilka är lokaliserade över den nämnda stommens (4) kantzoner pà sådant sätt att vardera spole (9) täcker delar av två angränsande väggytor av stommen (4). 4eo 9¿2° 1°

5. Uppvärmningsanordning i enlighet med patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d å r a v, att vardera planspole (9) är lindad med ledare vilka vardera uppvisar ett flertal separata delledare.

6. Uppvårmningsanordning i enlighet med patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att avstånden mellan ledarna i planspolarnas (9) spolvarv än mindre vid spolarnas yttre varv för att successivt öka in mot spolarnas mittpunkt.

7. Uppvärmningsanordning 1 enlighet med patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att den i anordningen införda förpackningen (5) tillsammans med anordningen är anordnad att bibringas en rörelse i avsikt att skapa en omrörning av fyllgodset under uppvärmningsförloppet.

8. Uppvärmningsanordning i enlighet med patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d a v medel för att vrida den nämnda anordningen periodiskt mellan ett horisontellt och ett vertikalt läge under uppvärmningsförloppet, företrädesvis med en vridningsrörelse pà cirka en vridning per sekund.