способ стерилизации картонных упаковок для жидких пищевых продуктов и устройство для стерилизации и заполнения пищевых картонных упаковок

Формула изобретения

1. Способ стерилизации картонных упаковок для жидких пищевых продуктов, имеющих предварительно отформованные дно и вертикальные боковые стенки, включающий стадии распыления перекиси водорода внутри упаковки при перемещении на конвейере, сушки внутренней поверхности упаковки, заполнения стерильных упаковок жидким пищевым продуктом и запечатывания упаковки, отличающийся тем, что после стадии распыления перекиси водорода в упаковку вставляют полую оправку, через которую направляют поток нагретого воздуха и наружу из оправки через сопла, расположенные напротив дна упаковки, при этом оправка по бокам отделена от боковых стенок упаковки для направления нагретого воздуха между оправкой и боковыми стенками и испарения и удаления перекиси водорода из упаковки, перед заполнением стерильных упаковок оправку из них извлекают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что распыляют 0,1 15,0%-ный водный раствор перекиси водорода на внутреннюю поверхность дна и боковых стенок упаковки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упаковки периодически поступательно перемещают на конвейере к трем последовательным позициям, причем стадия распыления осуществляется на первой позиции, стадия сушки с вводом и извлечением оправки на второй позиции, а на третьей позиции упаковки заполняются жидким пищевым продуктом.

4. Устройство для стерилизации и заполнения пищевых картонных упаковок, содержащее конвейер для периодической транспортировки упаковок через несколько позиций, в том числе с позицией сушки упаковок горячим воздухом, отличающееся тем, что оно снабжено полой оправкой с трубчатой частью и сопловой пластиной на нижнем конце, при этом полая оправка выполнена с механизмом для ее подъема и опускания при неподвижной упаковке и с системой подачи нагретого воздуха через оправку и сопловую пластину.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оправка имеет пару боковых стенок, переднюю и заднюю стенки, при этом боковые стенки наклонены внутрь к центру каждой боковой стенки, и снабжена парой направляющих, расположенных вдоль центра каждой боковой стенки.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что сопловая пластина, по существу, квадратная и имеет центральное сопло и сопло в каждом углу для обеспечения равномерного распределения нагретого воздуха внутри упаковки.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что механизм для подъема и опускания оправки включает кожух для поддержки оправки и электродвигатель для подъема и опускания кожуха с целью передвижения оправки к конвейеру и от него.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что система для подачи нагретого воздуха включает трубу, соединенную с оправкой, и нагреватель в трубе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение качается стерилизации и заполнения пищевых картонных упаковок, а именно способа стерилизации картонных упаковок для жидких пищевых продуктов, имеющих предварительно отформованное дно и вертикальные боковые стенки, который предусматривает стадии распыления перекиси водорода внутри упаковки при ее перемещении на конвейере, сушки внутренней поверхности упаковки, заполнения стерильных упаковок жидким пищевым продуктом и запечатывания упаковки.

Изобретение также касается устройства для осуществления способа по изобретению, а именно устройства для стерилизации и заполнения пищевых картонных упаковок, содержащего конвейер для периодической транспортировки упаковок через несколько позиций, в том числе через позицию сушки упаковок горячим воздухом.

Для упаковки пастеризованных или стерилизованных пищевых продуктов, таких как молоко или соки, обычно используют картонные коробки с двускатным (щипцовым) верхом, предварительно отформованные с закрытым дном. Коробки поступательно перемещаются на конвейере через разливочную машину. До заполнения коробок, внутри них распыляют раствор перекиси водорода, чтобы убить бактерии, вызывающие порчу молока. Для того, чтобы перекись водорода не причиняла вред рабочим, необходимы меры предосторожности. Инструкции по технике безопасности ограничивают количество перекиси водорода, которое допускается в воздухе на рабочих местах.

После распыления раствора перекиси водорода внутри коробки, необходимо высушить коробку изнутри, чтобы заполнять ее затем молоком или иным пищевым продуктом. В обычных разливочных машинах перекись водорода удаляют из коробки посредством подачи в нее нагретого воздуха. Конвейер, поддерживающий коробки в разливочной машине, делает остановки на заданные интервалы времени для последовательного осуществления таких операций, как заполнение, закрывание и запечатывание коробки (US, патент 3566575, кл. B 65 B 3/02, 1968).

Если на проведение этих операций не хватает времени остановки конвейера, то этот интервал времени удлиняют или создают дополнительные позиции для повторения операции один или более раз. Традиционный метод вдувания внутрь коробок нагретого воздуха не полностью удаляет из коробки перекись водорода на одной позиции, поэтому приходится создавать несколько дополнительных позиций для сушки коробок воздухом перед их заполнением пищевым продуктом. Обеспечение в разливочной машине нескольких позиций сушки не только повышает стоимость машины, но также ограничивает ее производительность (US, патент 4566251, кл. B 65 B 55/10, 1986).

Поэтому задачей изобретения является усовершенствование известных способа и устройства для стерилизации упаковок раствором перекиси водорода.

Другой задачей изобретения является уменьшение необходимого времени и тепловой нагрузки при осуществлении стерилизации упаковок.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства для стерилизации упаковок перекисью водорода, которое защищало бы рабочих от вредного действия паров перекиси водорода.

Поставленные задачи в части способа решаются посредством того, что в способе стерилизации упаковок упомянутого во введении типа, согласно изобретению после стадии распыления перекиси водорода внутри упаковки, в упаковку вставляют полую оправку, через которую направляют поток нагретого воздуха и наружу из оправки через сопла, расположенные против дна упаковки, при этом оправка по бокам отделена от боковых стенок упаковки для направления нагретого воздуха между оправкой и боковыми стенками и для испарения и удаления перекиси водорода из упаковки, а перед заполнением стерильных упаковок оправку из них извлекают.

Обычно на внутреннюю поверхность дна и на боковые стенки упаковки распыляют 0,1-15%-ный водный раствор перекиси водорода.

В предпочтительном варианте осуществления способа, упаковки периодически поступательно перемещают на конвейере к трем последовательным позициям, причем стадия распыления осуществляется на первой позиции, стадия сушки с вводом и извлечением оправки на второй позиции, а заполнение упаковки жидким пищевым продуктом осуществляют на третьей позиции.

В части устройства поставленные задачи решаются соответственно посредством того, что устройство упомянутого во введении типа, согласно изобретению, снабжено полой оправкой с трубчатой частью и сопловой пластиной на нижнем конце, при этом полая оправка выполнена с механизмом для ее подъема и опускания при неподвижной упаковке и с системой подачи нагретого воздуха через оправку и сопловую пластину.

Предпочтительно, оправка имеет пару боковых стенок, переднюю и заднюю стенки, при этом боковые стенки наклонены внутрь к центру каждой боковой стенки и снабжены парой направляющих, расположенных вдоль центра каждой боковой стенки.

Сопловая пластина может быть выполнена по существу квадратной, с центральным соплом и с соплом в каждом углу для обеспечения равномерного распределения нагретого воздуха внутри упаковки.

В предпочтительном варианте выполнения устройства по изобретению, механизм для подъема и опускания оправки включает кожух для поддержки оправки и электродвигатель для подъема и опускания кожуха с цепью передвижения оправки к конвейеру и от него.

Система для подачи нагретого воздуха, предпочтительно, включает трубу, соединенную с оправкой, и нагреватель в трубе.

Далее изобретение иллюстрируется на примерах и вариантах его предпочтительного выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 схема машины для розлива пищевого продукта в коробки, содержащей устройство по изобретению, Фиг. 2 вид сбоку устройства по изобретению, Фиг. 3 вертикальный разрез разливочной машины для коробок вид с торца, Фиг. 4 - вид сверху разливочной машины, Фиг. 5 изометрический вид сушильных оправок, Фиг. 6 вертикальный разрез одной из сушильных оправок, вид сбоку, Фиг. 7 - разрез сушильной оправки по 7-7 на Фиг. 6, Фиг. 8 вид оправки снизу и Фиг. 9 разрез оправки по 9-9 на Фиг. 8.

Как показано на фиг. 1, фиг. 1, устройство по изобретению может использоваться в обычной разливочной машине, например такой, которая описана в патенте США N 4,448,008, для заполнения предварительно отформованных коробок жидким пищевым продуктом, таким как молоко или сок. В такую машину подают предварительно отформованные картонные заготовки упаковок. Машина раскрывает поступившую заготовку так, чтобы придать ей форму трубки, заделывает дно трубки с образованием коробки с открытым верхом и помещает коробку на конвейер. При дальнейшем перемещении открытой коробки через машину по конвейеру коробку заполняют пищевым продуктом, закрывают и запечатывают. Запечатанную заполненную коробку выводят из машины. Устройство по изобретению для стерилизации пустых коробок расположено между устройством для формования коробки и устройством для ее заполнения.

Как показано на фиг. 1, устройство 1 для формования коробок 2 укладывает коробки 2 одну за другой на балку 3. Как обычно, конвейер 4 поступательно перемещает коробки 2 с остановкой на двух разливочных позициях на период времени, достаточный для одновременного заполнения двух коробок. Время остановки достаточно для самой продолжительной машинной операции. Устройство по изобретению пригодно для машин, в которых розлив осуществляется не только на двух, но также и на одной позиции, и на более чем двух позициях. На фиг. 1 показано разливочное устройство 5, которое наливает на разливочной позиции жидкий пищевой продукт в коробки 2 через открытый верх с помощью традиционного оборудования. Одновременно заполненные двери коробки затем перемещают к позициям, где осуществляется их закрывание и запечатывание (не показаны).

Устройство для стерилизации коробок по изобретению расположено между подающей частью конвейера 4 и разливочным устройством 5. Устройство содержит узел 6 распыления перекиси водорода и узел 7 сушки коробок нагретым воздухом.

Возле узла 6 распыления перекиси водорода над коробками 2 расположены два распылителя 8, предназначенные для направления распыленного или струйного раствора перекиси водорода на внутренние поверхности коробки. В распылители 8 раствор перекиси водорода подают по трубопроводам 9. В трубопроводы 9 также подают сжатый воздух для лучшего распыления раствора перекиси водорода. Расход раствора перекиси водорода через каждое сопло обычно находится в пределах от 0,1 до 1,0 л в час. Концентрация раствора составляет при этом от 0,1 до 15% перекиси водорода. Струя раствора, подаваемого через сопло, предпочтительно должна иметь форму конуса, чтобы обеспечивать равномерное покрытие раствором перекиси водорода внутренних поверхностей боковых стенок и дна коробки.

До заполнения коробок 2 жидким пищевым продуктом, из них необходимо удалить перекись водорода, активированную нагреванием. Узел сушки 7 имеет изолированный кожух 10. Дно кожуха 10 жестко закреплено на крепежной плите 11, к которой подвешена пара оправок 12. Как показано на фиг. 5-9, оправки 12 выполнены полыми и имеют трубчатый корпус 13, прикрепленный к плите 11. Нижний конец трубчатого корпуса 13 закрыт сопловой пластиной 14. Трубчатый корпус 13 также имеет пару направляющих 15, расположенных на его противоположных сторонах и соприкасающихся с внутренними стенками коробки 2 для предотвращения прижатия стенок коробки к боковой части трубчатого корпуса 13. Как показано на фиг. 7, боковые стенки 16 трубчатого корпуса 13 наклонены внутрь к продольной центральной линии. На нижнем конце оправки 12 передняя стенка 17 и задняя стенка 18 выполнены по существу плоскими, в то время как часть передней и задней стенок, примыкающая к плите 11, наклонена внутрь таким же образом, как и боковые стенки 16. Плита 11 имеет отверстие 19, открывающееся внутрь трубчатого корпуса 13.

Сопловая пластина 14 имеет центральное сопло 20 и угловые сопла 21, показанные на фиг. 7-9. На фиг. 6 показана типичная коробка 2 с запечатанным дном, расположенная на конвейере. На фиг. 6 также показано расположение сопловой пластины 14 внутри коробки 2, когда оправка 12 опущена в коробку 2.

Как показано на фиг. 2-4, оправки 12 прикреплены к кожуху 10 посредством плиты 11. Воздух подается в кожух 10 по гибкому трубопроводу 22. Воздуходувкой 23 или другим подходящим средством воздух под давлением подают в трубопровод 22. С помощью соединительной трубки 24 кожух 10 жестко установлен на кронштейне 25. На этом кронштейне 25 также установлен, между трубопроводом 22 и соединительной трубкой 24, нагреватель 26, который может быть электрическим или другого типа, пригодного для нагрева воздуха при его протекании через устройство. Кронштейн 25 установлен на вертикальном штоке 27, который может осуществлять возвратно-поступательные перемещения в вертикальном цилиндре 28. Приводной механизм 29, который предпочтительно является кривошипно-шатунным, сообщает штоку возвратно-поступательное движение, синхронизированное с работой других устройств. Синхронизация работы конвейера 4 и привода 29 осуществляется главным приводом 30 разливочной машины. На фиг. 2 и 3 кронштейн 25 показан в своем почти самом верхнем положении. Из трубопровода 22 воздух подается внутрь оправок 12 по двум трубам 31. Нагреватель 26 снабжен нагревательными элементами или другими подходящими средствами для переноса тепла в воздух, протекающий по трубкам 31. Максимальная температура воздуха должна быть ниже температуры, которая могла бы вызвать порчу картонной коробки.

Чтобы избежать перегрева картонной коробки, обычно имеющей полиэтиленовое покрытие, температура выходящего из сопла воздуха должна составлять около 380^oC (715^oF) для самых маленьких упаковок, и около 565^oC (1050^oF) для самых больших упаковок. Расход воздуха через каждое сопло предпочтительно составляет 10-15 кубических футов в минуту (0,28-0,43 куб.м/мин).

Так как устройство по изобретению предназначено для использования с коробками различного объема (высоты), то необходимо регулировать рабочие условия в зависимости от размера обрабатываемых коробок. Количество распыляемой в коробку перекиси водорода должно быть пропорционально площади внутренней поверхности ее боковых стенок и дна. Распылители 8 снабжены обычными средствами контроля, позволяющими регулировать расход и давление раствора перекиси водорода в целях достижения желаемой степени покрытия поверхностей коробки раствором перекиси водорода. Температуру и расход нагретого воздуха, используемого для сушки коробок, также следует регулировать в зависимости от размера коробок. Ход оправок одинаков для всех размеров коробок и предпочтительно составляет 16 см (6,3 дюйма). Для коротких коробок отношение глубины проникновения оправки 13 к высоте коробки больше, чем для более высоких коробок. Как показано на фиг. 3, положение балки 3 регулируют таким образом, чтобы верх коробки был расположен на надлежащей высоте для приема оправки 13, а заполнение и запечатывание не зависело от размера заполняемой и запечатываемой коробки.

Как показано на фиг. 1, узел 6 распыления перекиси водорода и узел 7 сушки предпочтительно закреплены в кожух 32. На противоположных торцах кожуха 32 имеются отверстия для входа коробок 2 в кожух 32 и выхода из него. Поток воздуха через выпускной трубопровод 33 должен быть больше потока воздуха, поступающего в кожух 32 на каждом его торце, где коробки входят в кожух и выходят из него, и выходящего из сопел в сопловой пластине 14, так, чтобы пары перекиси водорода не улетучивались из кожуха, а направлялись по выпускному трубопроводу 33 для их сбора и обработки перед возвращением в атмосферу.

При работе машины коробки 2 формуют и помещают на балку 3. Конвейер 4 периодически перемещается на расстояние, соответствующее интервалу между двумя коробками, так, что на каждой позиции осуществляется одновременная обработка двух коробок. Время остановки конвейера выбирают достаточно большим, чтобы произвести необходимую операцию на каждой позиции, а поскольку используется непрерывный конвейер, то самое длительное время остановки определяет синхронизацию конвейера, коробки 2 затем подают к узлу 6 стерилизации коробок. В узле 6 происходит распыление раствора перекиси водорода внутри каждой коробки для образования покрытия из раствора перекиси водорода на внутренней поверхности коробки. Коробки 2 затем перемещает к узлу 7 сушки. Оправки 12 вначале опускают в положение, показанное сплошными линиями на фиг. 2. При работе воздуходувки 23 поток воздуха проходит по трубопроводу 22 и по трубкам 31 внутрь оправок 12. Благодаря работе механизма 29 кронштейн 10 опускает оправки 12 из положения, показанного на фиг. 3, внутрь коробок на конвейере пока оправки 12 не достигнут, относительно опорной балки 3 конвейера 4, положения, показанного на фиг. 6. Воздух из трубопровода 22 нагревается при прохождении через нагреватель 26. Нагретый воздух выходит из сопел 20 и 21 в сопловой пластине 14 и затем поднимается вдоль направляющих 15, пока не выйдет через верх коробки. Ход оправок 12 одинаков как для маленьких коробок небольшой высоты, так и для более высоких коробок, поскольку важной особенностью изобретения является то, что эта машина легко переделывается для использования с более короткими коробками без регулирования или измерения хода оправок 12. После заданного периода времени оправки 12 поднимаются, а коробки 2 перемещаются к разливочному устройству 5 (фиг. 1).

В качестве примерных условий, соответствующих проведению способа по изобретению, раствор перекиси водорода должен иметь 0,1-15%-ную, предпочтительно, 10%-ную концентрацию. Температура нагретого воздуха, выходящего из сопловой пластины, предпочтительно должна составлять 565-593^oC (1050-1100^oF) для обработки коробок высотой 255 мм. Общий расход воздуха предпочтительно составляет 10-15 куб.фут в минуту (0,28-0,43 куб.м/мин). Вертикальное перемещение оправок составляет 16 см (6,3 дюйма). При этих условиях должно достигаться удовлетворительное снижение бактериального загрязнения коробок.

Благодаря вставлению оправок внутрь коробок и направлению горячего воздушного потока на внутренние поверхности коробок, остатки перекиси водорода по существу полностью удаляются из полости коробки за одну стадию, так что коробки могут заполняться сразу же после прохождения через узел сушки 7. В случае обработки более высоких коробок, нагретый воздух течет наружу через пространство между стенками 16, 17, 18 оправки 12 и внутренней боковой стенкой коробки, эффективно удаляя перекись водорода. При этом не требуется никакая дополнительная сушка.

Хотя изобретение было выше проиллюстрировано предпочтительным вариантом его осуществления, понятно, что возможны различные усовершенствования и модификации без выхода из объема изобретения, определяемого исключительно его формулой.