способ дозирования порции продукта, преимущественно сыра, и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ дозирования порции продукта, преимущественно сыра, с последующей упаковкой, включающий формирование трубы из упаковочного материала с образованием продольного уплотнения, заполнение ее дозируемым продуктом, сжатие трубы с продуктом посредством оказания давления вдоль первой области, в процессе которого дозируемый продукт перемещается из первой области с одновременным формированием первой разметочной линии перпендикулярно длине трубы, последующее сжатие трубы вдоль второй области, в процессе которого дозируемый продукт перемещается по ходу движения в следующую область, с одновременным образованием второй разметочной линии перпендикулярно длине трубы и завершением формирования поперечными уплотнениями дозы продукта, ограниченной первой и второй разметочными линиями, снятие давления и нагрев первой и второй разметочных линий, отличающийся тем, что трубу с дозируемым продуктом перед формированием поперечных уплотнений предварительно охлаждают, а после нагрева разметочных линий до заданной температуры в течение заданного периода времени они подвергаются давлению для образования поперечных точечных уплотнений на упаковке сформированной дозы продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап нагревания осуществляются в диапазоне температур от 250 до 320^oС или от 350 до 450^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданный период времени составляет 1/2 с.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после формирования доз продукта и образования поперечных точечных уплотнений осуществляют отделение доз продукта посредством разрезания упаковки вдоль разметочных линий.

5. Устройство дозирования порции продукта, преимущественно сыра, с последующей упаковкой, содержащее узел подачи упаковочного материала и формирования трубы, выравнивающей узел, узел продольного уплотнения, узел охлаждения, регистратор натяжения упаковочного материала, узел нарезки дозированного продукта, упаковочный узел, сгибочно-уплотняющий механизм, отличающееся тем, что оно содержит узел транспортирования трубы с дозируемым продуктом, узел предварительного сгибания, размещенный по ходу движения трубы с дозируемым продуктом между регистратором натяжения упаковочного материала и сгибочно-уплотняющим механизмом, включающим разметочный, нагревательный и уплотняющий узлы, каждый из которых имеет соответственно разметочный, нагревательный и уплотняющий цилиндры, размещенные с зазором, параллельно друг другу, а их оси расположены в одной плоскости и посредством шкивов и ременной передачи связаны между собой и приводом, при этом на поверхности разметочного, нагревательного и уплотняющего цилиндров закреплено несколько планок, размещенных эквидистантно, на заданном расстоянии друг от друга, два синхронизирующих узла, каждый из которых обеспечивает взаимодействие каждой планки, расположенной на поверхности нагревательного цилиндра соответственно с планками, расположенными на поверхностях разметочного и уплотняющего цилиндров.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что разметочный и уплотняющий цилиндры соответствующих узлов выполнены с равными диаметрами, а диаметр нагревательного цилиндра выполнен больше диаметров разметочного и уплотнительного цилиндров.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что заданное расстояние, на котором размещены планки на поверхностях разметочного, нагревательного и уплотняющего цилиндров, выбрано равным длине формируемой дозы дозированного продукта.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в планках, закрепленных на поверхности нагревательного цилиндра, смонтированы нагреватели.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в качестве нагревателей использованы электронагреватели.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что пленки, размещенные на поверхности разметочного цилиндра, выполнены из материала более мягкого, чем материал, использованный при изготовлении планок, размещенных на поверхности нагревательного цилиндра, а поверхность планки разметочного цилиндра, взаимодействующая с трубой, заполненной дозируемым продуктом, выполнена из упругого материала.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в качестве материала, используемого для выполнения планок, размещенных на разметочном цилиндре, выбран алюминий, а поверхность планок, взаимодействующая с трубой, заполненной дозируемым продуктом, выполнена из уретана.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве упаковочного материала используют пропилен.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а конкретно к способу формирования дозы пищевого продукта с последующей его упаковкой, маркировкой и устройству для его реализации.

Широко известны различные способы и устройства, используемые в практике для формирования, дозировки и последующей упаковки отдельных частей пищевых продуктов, таких как, например, сыр.

Известен способ дозировки с последующей упаковкой отдельных доз продукта и устройства для его осуществления. Согласно этому изобретению для упаковки отдельных доз продукта используется пленка из термопластического материала, свернутого в рулон. Последний в его начале сгибается так, чтобы образовалась V-образная складка. Термин V-образная складка относится к длине материала, который для формирования упаковки был свернут над самим собой для образования собственно упаковки, состоящей из переднего и заднего листов, связанных складкой в их нижней части. Образованная при этом заготовка для упаковки по форме напоминает букву "V" в поперечном сечении.

Задний лист выполняется длиннее переднего листа для образования откидной секции на заднем листе, которая располагается над верхнем краем переднего листа. Откидная секция далее используется для формирования трубчатого рулона. Такая схема формирования упаковки используется во многих устройствах, предназначенных для дозирования и упаковки сформированных доз.

Приготовленный и доведенный до кондиции созревший сыр помещался в подающую трубу и доставался с сформированный трубчатый рулон. Затем часть рулона, заполненная сыром, разглаживалась, при этом поперечное уплотнение формировалось за счет перекидной секции перпендикулярно продольной длине трубчатого рулона с заранее заданными интервалами, образуя таким образом дозы, которые были еще соединены вместе. После выполнения поперечного уплотнения трубы она разрезалась вдоль поперечных уплотнений с получением индивидуально упакованных доз сыра. Хотя устройство и способ по изобретению обеспечивают приемлемое поперечное уплотнение, продукту, упакованному согласно этому изобретению, свойственны следующие недостатки. Поскольку продольное уплотнение сформировано за счет перекидной секции при условии сгиба V-образной формы рулона и простого перекрытия накладки с верхней поверхностью переднего листа рулона, в результате образовано недостаточно плотное уплотнение: воздух и другие атмосферные продукты будут проникать в упакованные дозы сыра, уменьшая срок службы оболочки продукта и отрицательное сказываясь на его качестве (заявка PCT/US91/002461).

В настоящее время получили широкое распространение несколько процессов получения поперечного уплотнения. Согласно одному из них поперечные к нему давления. Последнее прилагается к рулону с горячим сыром таким образом, чтобы очень тонкий слой (пленка) сыра оставался в поперечной уплотнительной секции. Этот тонкий слой и пленка сыра действуют в качестве клея для удержания совместно двух соединенных слоев упаковочного материала рулона. После образования такого "сырного уплотнения" рулон разделялся на уплотненных секциях для получения индивидуально упакованных доз сыра.

Хотя "сырное уплотнение" обеспечивает адекватное уплотнение для отдельных доз сыра, срок службы такой оболочки сырного продукта после его упаковки не так длителен, как того хотелось. Это обусловлено тем, что "сырное уплотнение" является относительно слабым уплотнением, которое со временем ухудшается и начинает пропускать воздух в дозы при обычных атмосферных условиях. Продукт с такой упаковке в результате этого будет высушиваться или портиться, в особенности около краев, где образовано "сырное уплотнение" (пат. США N 3498019, опубл. 1970).

Проблемы повышения качества упаковки, в том числе термического уплотнения, решаются различными путями. Основные направления могут быть охарактеризованы следующими техническими решениями.

Из уровня техники известны упаковочные способы, в которых создание поперечного уплотнения осуществляется при соединении слоев материала. В пат. США N 4586317 защищена установка для формирования уплотнения термопластичном упаковочном материале при упаковке созревшего сыра, которая используется уплотняющий элемент, имеющий ограниченное количество малых каналов в поверхности. Упаковочная пленка слоисто выдавливается или расщепляется, образуя внутренний уплотняющий слой при относительно низкой температуре расплавления упаковочного материала, его внутреннего слоя, при этом внешний слой не подвергается плавлению при выбранных условиях осуществления уплотнения. Труба нагревается и подвергается поперечному сжатию при помощи специальных уплотнительных элементов, тем самым обеспечивая уплотнение внутренних слоев упаковочной пленки между собой.

Известно устройство, содержащее две пары цилиндров, вращающихся в противоположные стороны, по меньшей мере на одном из них закреплены планки с нагревателями. Уплотнения формируют в процессе перемещения разглаженной трубы с сыровым продуктом через одну из пар противоположно вращающихся цилиндров и воздействия давлением нагретыми планками, закрепленными на противоположных цилиндрах. Нагретые планки совпадают, находясь в одной плоскости в момент, когда труба с дозируемым продуктом проходит через противоположно ориентированные цилиндры. Затем туба с дозируемым продуктом транспортируется конвейером к другой паре противоположно вращающихся цилиндров, имеющих планки с нагревателями, и процесс формирования уплотнений повторяется в тех местах, где туба была сжата. Следует отметить, что в этом устройстве нагревание уплотнений производится тогда, когда планки контактируют с уплотнениями, а время нахождения уплотнения на планках составляет 0,01 с. (пат. США N 3498019, опубл. 1970 г.).

Одно из решений упомянутых выше проблем известно из технического решения, в котором описано получение отдельной дозы сыра, упакованной в пакет, герметично уплотненный со всех сторон. Для получения такой упаковки герметичное уплотнение сформировано вдоль продольного края рулона, а также вдоль поперечных уплотнений. Герметично уплотненная упаковка имеет некоторые преимущества. Например, герметично уплотненная доза продукта быть погружена в жидкость для охлаждения и соблюдения санитарных условий. Кроме того, герметично уплотненная доза представляет в основном стерильную упаковку (пат. США N 3851068, НКИ 426 - 180, опубл. 1974 г.).

Герметично упакованные дозы в соответствии с настоящим изобретением наряду с присущим им преимуществами в тоже время труднее открывать, что создает определенные неудобства при использовании продуктов, упакованных таким способом, кроме того, герметичное уплотнение не всегда является необходимым.

Известен способ дозирования пищевого продукта с последующей упаковкой сформированной дозы, включающий формирование из упаковочного материала кожуха в виде трубы дозируемым пищевым продуктом, воздействие на нее давлением вдоль линии, перпендикулярной направлению подачи дозируемого пищевого продукта, формирование дозы после следующего воздействия на трубу аналогично предыдущему, последующее охлаждение сформированных доз пищевого продукта, после чего на образованные поперечные линии оказывают воздействие, завершая процесс выполнения герметичной упаковки отдозированного продукта (пат. США N 4183964, НКИ 426-412, опублшик. 1980 Г.)

В связи с тем, что в данном изобретении не учитывается удлинение кожуха под действием температуры, в конечном итоге это приводит к изменению длины формируемой дозы и, следовательно, к разбросу величины дозируемого продукта.

Наиболее близким к настоящему изобретению-способу по технической сущности и достигаемому результату при использовании является способ дозирования порции пищевого продукта с последующей упаковкой. Известны способ включает формирование рукава из упаковочного материала, образование на нем продольного шва, заполнение его дозируемым пищевым продуктом, воздействие на трубу с пищевым продуктом посредством оказания давления первой области, в процессе которого дозируемый продук5т перемещается из первой области с одновременным формированием первой разметочной линии, ориентированной перпендикулярно длине трубы, последующее сжатие трубы аналогично первому циклу вдоль второй области, в процессе которого дозируемый продукт перемещается по ходу движения в следующую область с одновременным образованием второй разметочной линии, ориентированной перпендикулярно длине трубы, и завершением формирования дозы продукта, ограниченной первой и второй разметочными линиями, снятием давления, нагревая первой и второй разметочных линий с образованием поперечных швов на упаковке сформированной дозы пищевого продукта (пат. США N 3542570, НКИ 99-178, опубл. 1970 г.).

Способ, защищенный настоящим патентом, устранив большинство недостатков, касающихся качества изготавливаемой упаковки и ее швов, присущих известным техническим решением, упомянутым выше, тем не менее принес свои, касающиеся сложности вскрытия герметичной упаковки и обусловленные им трудности использования продуктов в такой упаковке при их потреблении.

Наиболее близким к настоящему изобретению-устройству по технической сущности, решаемой задаче и достигаемому техническому результату при использовании является устройство для изготовления, наполнения и запечатывания мешков из термосклеивающегося материала. Устройство содержит узел подачи упаковочного материала и формирования из него рукава в виде трубы, выравнивающий узел, узел продольного уплотнения, узел охлаждения, средства для образования продольного шва на рукаве и средства для образования поперечного шва, регистратор натяжения упаковочного материала, средства нарезки отдозированного продукта, упаковочный узел, средства для сгибания и уплотнения рукава с дозируемым продуктом (авт. св. СССР N 440305, МПК6 B 65 B 9/06, опубл. 1974 г.). В изобретении, защищенном данным авторским свидетельством, в основном были устранены упомянутые выше недостатки, присущие известным устройствам, касающимся качества выполненной упаковки. Однако, повысив качество герметизации упаковки, устройство одновременно усложнило процесс вскрытия такой упаковки, что создало определенные неудобства потребителю при использовании продуктом, расфасованным и упакованным по этому изобретению.

Настоящим изобретением решается задача создания способа дозирования порции продукта и устройства для его реализации, обеспечивающего качественное выполнение упаковки, сочетающей качество "герметичной упаковки" с удобством вскрытия упаковки, присущей "сырному уплотнению".

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в устранении недостатков, присущих ближайшим аналогам, упомянутым выше.

Цель изобретения, создание технологического процесса формирования дозы пищевого продукта с последующей упаковкой ее посредством термического уплотнения и разделения сформированных и упакованных доз пищевых продуктов.

Предлагаемый способ формирования дозы с последующей ее упаковкой за счет предлагаемый последовательности операций и режимов их проведения, а также за счет особенностей конструктивного выполнения вариантов устройства, реализующего предложенный способ, позволили создать упаковку, посредством термического уплотнения сочетающую в себе положительные свойства так называемого "сырового уплотнения", известные из описанного уровня техники, такие как легкость вскрытия упаковки, малая стоимость герметично уплотненной (упакованной) дозы, обеспечивающая надежное соединение уплотняемых поверхностей, а следовательно, и длительное время хранения упакованного пищевого продукта.

Поставленная цель с обеспечением указанного выше технического результата достигается тем, что в способе дозирования порции продукта, преимущественно сыра, с последующей упаковкой формируют рукав из упаковочного материала с образованием продольного шва, заполняют его дозируемым продуктом, сжимают трубу с продуктом, оказывая на нее давление перпендикулярно длине трубы вдоль первой области, в процессе которого дозируемый продукт перемещается из первой области, одновременно формируя первую разметочную линию, затем оказывают последующее сжатие трубы вдоль второй области перпендикулярно длине трубы, в процессе которого дозируемый продукт перемещается по ходу движения в следующую область, образуя вторую разметочную линию, завершая формирование дозы продукта, ограниченной упомянутыми разметочными линиями. После этого снимают давление и осуществляют нагрев разметочных линий, при этом перед формированием поперечных уплотнений рулон с дозируемым продуктом предварительно охлаждают, а после нагрева образованных разметочных линий до заданной температуры в течение определенного периода времени они вновь подвергаются давлению с образованием поперечных швов на упаковке сформированной дозы продукта. Этапы нагревания осуществляют в диапазоне температур от 250^oC до 320^oC или от 350^oC до 450^oC, а заданный период времени составляет 1/2 с. после завершения формирования доз продукта и образования поперечных точечных уплотнений отделяют дозы продукта, разрезая упаковки вдоль разметочных линий.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве дозирования порции продукта, преимущественно сыра, с последующей упаковкой, содержащем узел подачи упаковочного материала и формирования из него трубы, выравнивающий узел, узел продольного уплотнения, узел охлаждения, регистратор натяжения упаковочного материала, узел нарезки отдозированного продукта, упаковочный узел, сгибочно-уплотняющий механизм, дополнительно введены узел транспортирования трубы с дозируемым продуктом, узел предварительного сгибания, размещенный по ходу движения трубы с дозируемым продуктом между регистратором натяжения упаковочного материала и сгибочно-уплотняющим механизмом, включающем разметочный, нагревательный и уплотняющий узлы, каждый из которых имеет соответственно разметочный, нагревательный и уплотняющий цилиндры, размещенные с зазором, параллельно друг другу, а их оси расположены в одной плоскости и посредством шкивов и ременной передачи связаны между собой и приводом, при этом на образующей поверхности разметочного, нагревательного и уплотняющего цилиндров закреплено несколько планок, размещенных эквидистантно, на заданном расстоянии друг от друга, два синхронизирующих узла, каждый из которых обеспечивает взаимодействия каждой планки, расположенной на образующей поверхности нагревательного цилиндра соответственно с планками, расположенными на образующих поверхностях разметочного и уплотняющего цилиндров.

Кроме того, в устройстве разметочный и уплотнительный цилиндры соответствующих узлов выполнены с равными диаметрами, а диаметр нагревательного цилиндра выполнен большим диаметром разметочного и уплотнительного цилиндр, при этом расстояние, на котором размещены планки на образующих поверхностях разметочного, нагревательного и уплотнительного цилиндров, выбрано равным длине формируемой дозы дозируемого продукта. В планках, закрепленных на образующей поверхности нагревательного цилиндра, смонтированы нагреватели, в качестве которых использованы электронагреватели. Планки, размещенные на образующей поверхности разметочного цилиндра, выполнены из материала более мягкого, чем материал, используемый при изготовлении планок, размещенных на образующей поверхности нагревательного цилиндра, а поверхность планки разметочного цилиндра, взаимодействующая с трубой, заполненной дозируемым продуктом, выполнена из упругого материала. Планки, размещенные на разметочном цилиндре, выполнены из алюминия, а поверхность планки, взаимодействующая с трубой, заполненной дозируемым продуктом, выполнена из уретана. Кроме того, в качестве упаковочного материала использован пропилен.

На фиг. 1 показан схематический вид спереди одного предпочтительного примера осуществления устройства по изобретению; на фиг. 2 - вид сверху на сгибочно-уплотняющей механизм согласно примеру фиг. 1; на фиг. 3 - вид спереди сгибочно-уплотняющего механизма согласно примеру фиг. 1; на фиг. 4 - вид сбоку на сечение планки, прикрепленной к нагревательному узлу согласно примеру фиг. 1; на фиг. 5 - вид сверху нагревательного узла согласно примеру фиг. 1; на фиг. 6 - кинематическая схема сгибочно-уплотняющего механизма, согласно примеру фиг. 1; на фиг. 7 - вид сзади узла привода согласно примеру фиг. 1; на фиг. 8 - вид сбоку на узел продольного уплотнения согласно примеру фиг. 1; на фиг. 9 - вид сверху на узел продольного уплотнения согласно примеру фиг. 1; на фиг. 10 - вид спереди на один из вариантов выполнения узла выравнивания куска продукта" на фиг. 11 - вид спереди на второй вариант выполнения узла выравнивания куска продукта.

Устройство дозирования порции продукта, преимущественно сыра, с последующей упаковкой содержит узел заполнения трубы 12 сыром, сформированной из упаковочного материала, узел подачи пленки 14 (упаковочного материала), охлаждающий узел 20, продольного уплотнения 16, выравнивающий узел 18, сгибочно-уплотняющий механизм 30, регистратор натяжения полотна упаковочного материала 32, воздушную сушилку 34, разметочный узел 36, нагревательный узел 38, уплотняющий узел 40, узел нарезки 42, упаковочный узел 44. Более подробно упомянутые выше узлы устройства будут описаны ниже с указанием элементов и деталей в них входящих.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для достижения заявленного технического результата, а также в соответствии с назначением изобретения созданы способ для формирования дозы продукта с последующей ее упаковкой, выполненной посредством термического уплотнения, и устройство для реализации данного способа. Полученное в соответствии с изобретением уплотнение будет действительно обеспечивать эффективное уплотнение между слоями термопластического оберточного материала, но не в той степени, которая присуща герметичному уплотнению. Это уплотнение далее рассматривается как "точечное уплотнение". Для формирования дозы продукта с таким уплотнением рулон термопластического материала вначале формируется в трубу с продольным термическим уплотнением. Затем пищевой продукт, например, сыр, сформированный в мягкую массу, подается в трубчатый элемент, который выравнивается, образуя непрерывный рулон. Далее предусмотрены средства для осуществления термических точечных поперечных уплотнений, которые располагают в основном перпендикулярно продольному направлению перемещения рулона. Средства для формирования термических точечных поперечных уплотнений предусматривают наличие разметочного узла, обеспечивающего формирование разметочных (разделительных) линий, определяющих дозы продукта, посредством воздействия давлением на рулон с дозируемым продуктом, нагревательный узел для приема сформированных доз от разметочного узла и нагревания дозы и разделительных линий до заранее заданной температуры в течение заданного периода времени, а также уплотнительный узел для приема доз от нагревательного узла и подачи давления к нагретым разделительным линиям для формирования термического точечного уплотнения на этих линиях.

Способ в соответствии с изобретением осуществляется созданным для его реализации устройством следующим образом.

Сыр первоначально обрабатывают одним из известных в данной отрасли способом в блоке обработке сыра. Обработанный сыр затем перемещается из блока обработки сыра с узел заполнения трубы 12, который обеспечивает перемещение обработанного сыра в трубчатый рулон, изготовленный из термопластичного материала, предпочтительно пропилена.

Трубчатый рулон из термопластичного материала сформирован путем создания непрерывной пленки или рулона из термопластичного материала от узла подачи пленки 14, который известен в данной области техники и поддерживает рулон в форме трубчатой конфигурации 21, в которой первый продольный край рулона частично перекрывает второй продольный край рулона, как показано на фиг. 10. Откидная часть может быть согнута на передней поверхности рулона известным образом. После сгибания рулона из термопластичного материала в частично перекрывающееся трубчатое звено продольное уплотнение формируют в узле продольного уплотнения 16 (способом, описанным более подробно ниже). Как следует из фиг. 10, уплотнение сформировано от переднего продольного края, который определяет откидную секцию. В качестве примера предпочтительного осуществления уплотнение расположено на расстоянии около 1,5 дюймов от первого продольного края. После формирования продольного уплотнения узлом продольного уплотнения 16 нагретый сыр перемещается при помощи трубы заполнения 12 в трубчатый рулон. Рулон с сыром затем поступает к выравнивающему узлу 18 (описанному более подробно ниже). Узлом 18 трубчатый рулон с сыром выравнивается до образования непрерывного рулона в виде продольной части сыра, приготовленного для упаковки.

После выравнивания рулона с сыром и формирования его в продольный кусок последний проходит через охлаждающий узел 20, в котором поверхность рулона охлаждается. В одном из предпочтительных примеров осуществления охлаждающий узел 20 содержит резервуар или контейнер 22 для охлаждающей жидкости, в качестве которой используют, например, водопроводную или предварительно охлажденную воду. Жидкость обеспечивает охлаждение и смазку рулона упаковочного материала. В данном предпочтительном примере осуществления изобретения охлаждающий узел 20 содержит две пары роликов 24, так что рулон с сыром проходит через резервную вентилируемым образом. Предпочтительно охлаждающий узел 20 имеет такую конфигурацию, что рулон с сыром проходит через охлаждающую воду в течении 60 с. при температуре воды около 36^o. Она принимает сыр из наполненной трубы при температуре от 160^oC до 185^oC (обычно 180^oC, но может быть и 130^oC) и охлаждает сыр приблизительно до температуры от 50^oC до 60^oC на выходном конце охлаждающего узла 20. Этот узел может также содержать скреперы и/или воздушные вентиляторы 28 для высушивания рулона, когда он выходит из охлаждающего узла 20. Могут быть также использованы другие приемлемые охлаждающие средства.

После вывода из охлаждающего узла 20 и прохождения через скреперы 26 и воздушные вентиляторы 28 рулон доставляется к сгибочно-уплотняющему механизму 30, который формирует термические точечные поперечные уплотнения. Поперечно расположенный регистратор 32 натяжения установлен после воздушного вентилятора для регистрации натяжения полотна. Величина зарегистрированного натяжения в дальнейшем используется для регулирования скорости перемещения полотна с целью уменьшения любого нежелательного провеса рулона. После регистратора натяжения 32 полотно может быть в дальнейшем просушено при помощи воздушной сушилки 34, которая подает сжатый воздух к полотну. После прохождения через воздушную сушилку 34 полотно поступает в сгибочно-уплотняющий механизм 30, включающий разметочный узел 36, нагревательный узел 38 и уплотняющий узел 40, которые будут более подробно описаны ниже.

Сгибочно-уплотняющий механизм 30 обеспечивает выполнение термического точечного уплотнения перпендикулярно продольному или прямому направлению перемещения полотна. Полотно после этого содержит множество доз сыра, которые имеют термические точечные уплотнения. |Охлаждение рулона перед поперечными уплотнениями, которые были сформированы, обеспечивает существенные преимущества по сравнению с другими приемлемыми системами. В известном способе охлаждение рулона осуществляли после формирования поперечных уплотнений. Это исключает провисание полотна и разброс параметров дозы продукта. Таким образом, для известного способа свойственны проблемы регистрации, когда индивидуальные дозы нарезаны и сложены. Напортив, настоящее изобретение обеспечивает охлаждение полотна перед формированием поперечных уплотнений. Этот предварительный этап охлаждения главным образом исключает любое провисание рулона и обеспечивает более точную регистрацию по сравнению со способом, когда индивидуальные дозы нарезаны и затем упакованы.

После формирования поперечных точечных уплотнений рулон доставляется к узлу нарезки 42, который обеспечивает разделение на упаковки отдельных доз сыра. Нарезающий узел 42 включает средства для разрезания полотна вдоль поперечных уплотнений для получения индивидуально упакованных доз сыра, которые предпочтительно доставляются к упаковочному узлу 44, который производит упаковку доз, доставленных от нарезающего узла 42, в несколько наборов.

Предпочтительный пример выполнения узла продольного уплотнения 16 обеспечивает существенные отличия усовершенствованному устройству и способу, заключающиеся в формировании продольного термического точечного уплотнения в рулоне без его прерывистого перемещения. Узел продольного уплотнения 16 содержит стационарную пластину 46 и стационарную шину 48 нагревателя, показанные на фиг. 8 и 9. Пластина 46 выполняется предпочтительно прямоугольной формы и расположена внутри частично перекрывающейся упаковки трубчатой конфигурации. Шина 48 нагревателя предпочтительно имеет прямоугольный уплотняющий край, который ориентирован противоположно пластине 46 и имеет толщину 1/8 дюйма.

В предпочтительном примере реализации пластина 46 и шина 48 нагревателя расположены под углом относительно друг друга, так что входной зазор 51 образован в непосредственной близости от заполняющей трубы 12, а зазор между пластиной 46 и шириной 48 нагревателя уменьшает зазор между заполняющей трубой 12. При использовании полипропилена в качестве рулонного материала зазор ввода 51 предпочтительно имеет ширину 1/32 дюйма. Зазор между пластиной 46 и шиной 48 нагревателя уменьшен до такой степени, что образован контакт между пластиной 46 и шириной 48. Такая угловая ориентация пластины 46 и шины 48 нагревателя обеспечивает перекрывающуюся часть рулона при ее нахождении только на пластине 46 в опорной области, расположенной на определенном расстоянии от выходного зазора 51 до контактной области, расположенной ниже по направлению обработки. В контактной области перекрывающаяся часть рулона имеет близкий контакт с пластиной 46 и шиной 48 нагревателя. В данном примере осуществления изобретения пластина клинообразной формы имеет высоту в вертикальном направлении около 7 дюймов для получения скоростей обработки около 300 - 700 кусков в мин. Вертикальная высота может увеличена для больших скоростей при увеличении времени задержки. Например, для некоторых производственных скоростей используется шина нагревателя с вертикальной высотой около 10 дюймов для опорного участка с вертикальной высотой около 7 дюймов и контактного участка с вертикальной высотой примерно 3 дюйма.

Вертикальная высота опорного участка и контактной области зависит от таких факторов, как скорость машины и тип пленки, использованной для упаковки кусков продукта. Нагревание обеспечивается при помощи шины 48 нагревателя до температуры, достаточной для получения продольного термического точечного уплотнения, когда полоса проходит между пластиной 46 и шиной нагревателя. Для более высоких скоростей производства пластины 46 и шина 48 нагревателя размещаются таким образом, чтобы рулон прокатывался вдоль полной длины пластины 46 и последняя имела контактную область порядка 6 - 8 дюймов на нижнем конце шины 48 нагревателя.

Нагревание может быть обеспечено любыми приемлемыми нагревательными средствами, электрическим нагревателем, который продольно установлен через отверстие в шине 48 нагревателя. Шина 48 нагревателя нагрета до температуры, достаточной для образования термического точечного уплотнения, разделяющего две дозы. Например, шина 48 нагревателя может быть нагрета до температуры 285^oC в том случае, когда в качестве рулонного упаковочного материала используется полипропилен, либо примерно до 350^oC, когда используется майлар. Естественно, что температура шины 48 нагревателя зависит от промежутка времени, когда рулон находится на шине 48 нагревателя, т.е. соответствующая температура шины нагревателя зависит от скорости перемещения рулона упаковочного материала.

Заполненная дозируемым продуктом труба 12 проходит в рулон таким образом, чтобы выходной край этой трубы устанавливался после того, как было сформировано продольное уплотнение.

В предпочтительном примере осуществления изобретения блок контроля пузырьков (на фиг. 1 не показан) расположен перед выравнивающим узлом 18. Этот блок определяет количество сыра, которое должно быть отдозировано в рулон. Таким образом, последовательность поступления доз сыра контролируется в соответствии со скоростью перемещения рулона и требуемой толщиной и весом доз сыра. После наполнения сыром трубчатого рулона, последний поступает в выравнивающий узел 18.Выравнивающий узел 18 включает первый близко расположенных роликов 50, второй набор близко расположенных роликов 52 и пару противоположно расположенных ремней (не показано). Каждый ремень расположен вокруг одного из наборов роликов 50, 52. Когда рулон с размещенным в нем сыром проходит между двумя роликами, сыр выравнивается, образуя рулон в виде трубы из термопластичной пленки, заполненной непрерывным куском сыра. В выравнивающем узле 18 предусмотрены средства для регулирования расстояния между роликами при контроле толщины рулона из трубчатого термопластичного материала, заполненного сыром. Предпочтительно ремни нагружены таким образом, чтобы они обеспечивали набольшее давление на рулон, расположенный между ними они могут быть расположены на фиксированном расстоянии между собой, когда рулонный материал не находится между ними.

Как описано выше, рулон сформирован в виде трубчатого звена с продольным уплотнением. Предпочтительно рулон имеет уплотнение вдоль его передней поверхности с образованием накладного участка (внахлест).

После формирования продольного уплотнения рулон проходит через охлаждающий узел 20 а затем формируется накладывающаяся секция на нем. Она может быть образована известным образом перед тем, как рулон достигнет сгибочно-уплотнительного узла 30. Предпочтительно накладка частично уплотнена на секции поперечного уплотнения на передней поверхности рулона в сгибочно-уплотнительном узле 30 известным в данной области техники способом.

С целью получения максимальной однородности толщины дозы сыра (приблизительно от 1/8 до 3/16 дюйма) предпочтительно использован узел предварительного сгибания 142 перед тем, как рулон поступит в сгибочно-уплотняющий узел 30. В одном предпочтительном примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 11, узел для предварительного сгибания 142 содержит цилиндры 144, имеющие такие размеры, что и регистрационный цилиндр 62. Вместо использования прямоугольных планок цилиндра 62 на каждом цилиндре 144 выравнивания дозы сыра планки 146 с закругленной передней поверхностью, изготовленные из кремниевого каучука или уретана. Четыре планки с закругленной передней поверхностью размещены эквидистантно одна по отношению к другой на каждом цилиндре 144. Более того, планки на противоположных цилиндрах выравнены одна с другой прим положениях на рулоне в момент, когда разметочный узел 46 будет обеспечивать выполнение разметочных линий. Когда планки 146 с закругленной передней поверхностью на противоположных цилиндрах выровнены, они оказывают максимальное давление одна на другую, при этом полотно сыра будет подвергнуто давлению при его прохождении между цилиндрами 144. При давлении на этот рулон передние поверхности 148 выравненных закругленных планок 146 будут частично выталкивать сыр из разделительной линии с образованием передней части дозы, а задние поверхности 150 упомянутых планок выталкивают массу сыра для завершения образования дозируемой массы сыра. В результате исключается неравномерное, прерывистое перемещение массы сыра.

В предпочтительном примере осуществления изобретения планки 146 с закругленной передней поверхностью расположены в пазах цилиндра 144, как показано на фиг. 10. Каждый цилиндр имеет диаметр около 5,1 дюйма, включая противоположно расположенные планки 146, когда они не подвергнуты сжатию. Цилиндры 144 расположены таким образом, что расстояние между центрами цилиндров 144 составляет примерно 4,9 дюйма в процессе сжатия планок 146 с закругленными поверхностями. Напротив двух стенок каждого паза расположена опорная шина 154, которая выполнена в виде листа из кремниевого каучука или уретана 156, обернутого вокруг шины 154 для образования закругленной передней поверхности у планок 146. Диаметр каждого цилиндра 144 составляет примерно 4 дюйма, включая опорные шины 154 и исключая планки 146. Лист 156 установлен напортив стенки 158 и второй шины 160. Цилиндр 144 предпочтительно синхронизирован с регистрационным цилиндром 62 при соединении последнего, по меньшей мере, с одним из цилиндров 144 выравнивания дозы, которые связаны между собой шкивами и приводными ремнями известным в данной области техники способом.

В другом предпочтительном примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 11, использованы два вращающихся ремня 162, с закрепленными на них плоскими 166, ориентированными параллельно друг другу. Планки 166 могут быть изготовлены, например, из уретана или каучукового материала. Толщина планок выбрана равной половине требуемой толщины дозы сыра. Ремни 162 приводятся в действие при помощи роликов, которые предпочтительно синхронизированы с регистрационным цилиндром 62, связанным по меньшей мере с одним из цилиндров 164 посредством шкивов и приводных ремней.

На фиг. 1 - 3 изображен предпочтительный пример осуществления сгибочно-уплотняющего механизма 30. Он включает разметочный узел 36, нагревательный узел 38 и уплотняющий узел 40, причем каждый из этих узлов 36, 38, 40 имеет множество противоположно ориентированных захватов или планок 65, 58, 60, соответственно установленных в узлах. Регистрационный узел 36 и нагревательный узел 38 размещены таким образом, что рулон проходит между планкой 56 регистрационного узла 36 и зацепляющей планкой 58 нагревательного узла 38, когда верхний и нижний слои пленочного рулона имеют плотный контакт между собой в нескольких зонах поперечного уплотнения при непрерывном перемещении рулона в направлении к секции поперечного уплотнения. Планки 56 и 58 обеспечивают достаточное давление, когда они зацеплены одна с другой, для удаления всего сыра из области рулона при контактировании его с планками. Таким образом обе боковые стороны рулона контактируют между собой в области зацепления планок 56 и 58, образуя разметочную линию. Пластины 58 нагревательного узла 38 нагреты до температуры точечного уплотнения одним из известных в данной области техники способом. Например, планки 58 могут быть нагреты посредством размещения нагревателя в каждой из них. Электронагреватели, размещенные в каждой планке 58, могут быть соединены с одним источником питания. Нагреватели предпочтительно обеспечивают мощность около 100 Вт, однако могут работать при мощности 150 ВТ. Такие нагреватели могут обеспечить нагрев контактирующих областей упаковочного материала до 450^oC. планки 58 могут быть изготовлены из любого приемлемого материала, например, нержавеющей стали.

Зацепляющая планка 56 разметочного узла 36 предпочтительно выполнена из более мягкого материала, чем планка 58. Например, планка 56 может быть выполнена из металлического материала, такого как алюминий, а взаимодействующая ее поверхность - из упругого материала, такого как уретан с дилатометрической твердостью 60.

В устройстве предусмотрены средства для зацепления противоположно-ориентированных планок 56 и 58 с рулоном сыра при его перемещении между разметочным и нагревательным узлами 36 и 38 соответственно. Как показано на чертежах, в предпочтительном примере осуществления изобретения средства для вынужденного перемещения планок 56 и 58 совместным образом используют цилиндрические разметочный и нагревательный узлы, оси расположения которых параллельны между собой. В предпочтительном примере разметочный цилиндр 62 имеет диаметр от 4,9 до 4,91 дюйма, включая планки 56. Предпочтительно четыре планки 56 эквидистантно расположены от отношению к друг другу и по периферии регистрационного цилиндра 62. Каждая планка 56 предпочтительно имеет круговую толщину 1/4 дюйма и длину около 4 дюймов.

аналогично нагревательный цилиндр 64 имеет диаметр около 11 - 3/4 дюйма без планок 58 и диаметр около 12 - 1/4 дюйма с планками 58. Предпочтительно размещено 10 планок 58 эквидистантно одна другой на расстоянии приблизительно 3 - 13/16 дюйма и расположенных по периферии нагревательного цилиндра 64. Каждая планка 58 предпочтительно выступает от цилиндра на величину 1/4 дюйма и имеет длину 4 дюйма.

Разметочный и нагревательный цилиндры приводятся во вращение вокруг соответствующей оси при помощи приводного механизма, который более подробно будет описан ниже. Расположение планок 56 и 58 таково, что при одновременном вращении разметочного и нагревательного цилиндров соответствующие планки 56 и 58 будут выравнены одна с другой вдоль линии A, показанной пунктирными линиями на фиг. 2 и 3. Таким образом, когда рулон находится между разметочным и нагревательным узлами 36 и 38, планки 56 и 58 будут попеременно выравнены одна с другой при нахождении рулона между ними. Планки 56 и 58 выравнены одна с другой в течение примерно 0,01 с, и разметочный цилиндр 52 вращается примерно 70 об. Когда планки 56 и 58 выравнены, они находятся на расстоянии до 0,035 дюйма между ними. Когда они выравнены, давление и нагрев обеспечивают создание термического точечного уплотнения вдоль разметочной линии рулона.

В одном предпочтительном примере осуществления изобретения нагревательный цилиндр 64 вращается с угловой скоростью примерно 60 об./мин. Разметочная линия взаимодействует с нагретой планкой в течение примерно 1/2 и предпочтительно 0,43 с. при скорости перемещения рулона примерно 700 доз в минуту. Разметочная линия нагревается за счет взаимодействия с поверхностью планки 58, которая расположена на ней, т.е. в течение времени задержки. Нагревание разметочной линии при помощи нагревательного цилиндра 64 обеспечивает промежуточный этап при подготовке куска или рулонного материала для формирования точечных поперечных уплотнений вдоль разметочных линий. Как понятно специалистам в данной области техники, необходимые температуры могут быть изменены в зависимости от времени прибывания на планках 58 и на поверхности между этими планками.

Дозируемый кусок переворачивается на 180^o в нагревательном цилиндре 64 затем он поступает в уплотняющий узел 40, где давление в течение второго периода времени приложено к планкам 58 и 60 для формирования термического точечного уплотнения вдоль упомянутых разметочных линий. Термическое точечное уплотнение образовано планками 56 и 58 под воздействием ок5азанного на них давления в процессе нахождения рулона с дозируемым продуктом на нагревательных планках 58.

Уплотняющий узел 40 предпочтительно содержит уплотняющий цилиндр 66, идентичный по конструкции разметочному цилиндру 62. Оси разметочного, нагревательного и уплотняющего цилиндров ориентированы параллельно одна другой и пересекают линию A. Уплотняющий цилиндр 66 и нагревательный цилиндр 64 вращаются при помощи соответствующего приводного механизма, описанного ниже. Планки 58 и 60 размещены таким образом, что при одновременном вращении планок 598 и 60 нагревательного и разметочного цилиндров соответствующие планки будут выравнены по линии A. В результате при нахождении рулона с дозируемым продуктом между нагревательным и уплотняющими узлами 38 и 40 планки 58 и 60 будут попеременно выравнены при нахождении рулона между ними. Планки 58 и 60 выравнены одна с другой в течение примерно 0.01 с, а уплотняющий цилиндр 56 вращается со скоростью примерно 70 об./мин. Когда пластины 58 и 60 выравнены, они оказывают давление, соответствующее расстоянию между ними, примерно 0,035 дюйма. При выравнивании планок соответствующие давление и тепловой нагрев обеспечивают термическое точечное уплотнение, которое отделяет дозу сыра одна от другой дозы, заключенной между поперечными уплотнениями. Поскольку рулон был нагрет на разметочной линии в процессе времени выдержки, рулонный материал был частично расплавлен и в результате было образовано улучшение уплотнение, при котором нагревание наступает только между противоположно расположенными планками. В результате доза сыра была сформирована между двумя соответствующими термическими точечными уплотнениями.

Предпочтительно уплотняющее поперечное сечение планок 58 таково, что термическое точечное уплотнение между соседними дозами сыра составляет примерно 1/2 дюйма. Планки 58 расположены таким образом, что расстояние от начала одной дозы при начале поступления последующей дозы (включая секцию поперечного уплотнения) приблизительно составляет 3 - 13/16 дюйма от центра до центра доз.

Устройство обеспечивает высокую скорость получения отдельных доз сыра. Поскольку нагревательные планки 58 и планки 56 и 60 разметочного и уплотняющего узлов перемещаются и двигаются вдоль поперечного уплотнения в течение фиксированного периода времени, рулон может непрерывно перемещаться при относительно быстром шаге, обеспечивая высокую производственную скорость. Например, рулон может перемещаться при скорости около 200 фунтов в минуту или такой, при которой примерно от 150 до 700 доз могут быть произведены в одну минуту. Благодаря заранее заданному времени пребывания на нагретых планках 58 было образовано качественное уплотнение для сформированных доз сыра.

Как показано на фиг. 2 и 5, нагревательный цилиндр 64 закреплен на поворотном валу 68, который установлен в корпусе 70. Поворотный вал проходит от нагревательного цилиндра 64 через корпус 70 к задней боковой стороне, где он связан со шкивом 72 и приводным ремнем 74. Вал 68 также содержит втулку регулирования ступицы, которая регулирует осевое положение нагревательного вала 68 и цилиндра 64. Как показано на фиг. 7, приводной ремень 74 обеспечивает передачу вращения нагревательного вала 68 и цилиндра 64.

Как описано выше, предпочтительно десять планок 58 размещены на поверхности нагревательного цилиндра 64. Каждая планка 58 имеет нагревательный блок 78, который прикреплен к нагревательному цилиндру 64 механически известным образом, например болтами или винтами, как показано на фиг. 4. Каждая планка 58 имеет стержень электронагревателя, встроенный в нагревательный блок 78 для нагревания планки 58. Одна из планок 58 имеет температурный датчик 80, расположенный в канале 82 нагревательного блока 78. Температурный датчик 80 поддерживается пружиной 84, контактирующей с дистанцирующим элементом 86. Вся система датчиков поджата внутри нагревательного блока посредством фиксатора 88.

Как показано на фиг. 2, регистрационный цилиндр 62 закреплен на поворотном валу 90, установленном в корпусе 92. Вал 90 проходит от регистрационного цилиндра 62 через корпус 92 и его заднюю боковую сторону, где на нем закреплен шкив 94, приводящийся в действие приводным ремнем 96. Вал 90 содержит также втулку 98 регулирования ступицы, которая регулирует осевое положение разметочного цилиндра и вала. Как показано на фиг. 2, приводной ремень 96 передает вращение вала 90и разметочного цилиндра 62. Каждая планка 56 прикреплена к разметочному цилиндру 62.

Описание предпочтительного примера выполнения разметочного узла 36 аналогично выполнению уплотнительного узла 40, описанного выше, поскольку разметочного и уплотняющие цилиндры идентичны. Уплотняющий цилиндр 66 закреплен на вращающемся валу 100, который установлен в корпусе 102 аналогично установке разметочного вала 90. Шкив 104 закреплен на валу 100 и посредством приводного ремня 106 обеспечивает передачу вращения. Осевое положение вала 100 отрегулировано при помощи втулки 108 регулирования ступицы.

Синхронизацию перемещения разметочного, нагревательного и уплотняющего цилиндров обеспечивает механическая система из шкивов, ремней и двигателей, изображенная на фиг. 6 и 7. Начиная от уплотняющего цилиндра 66 задний конец поворотного вала 100 уплотняющего цилиндра 66 выполнен со шкивом 104 и штырем 110, расположенным на верхней части шкива 104 и име6ющим зуб. Приводной ремень 106 входит в зацепление со шкивом 104, шкивом 112 натяжения и приводным шкивом 114, закрепленным на оси, на верхнем конце которого расположен шкив 116. Ремень 118 передает вращение от двигателя 124 через шкив 122 на внутренний шкив 120. Такая кинематика обеспечивает получение около600 доз продукта в минуту.

Другой шкив 128 установлен на оси, которая обеспечивает вращение шкива 122. Синхронизирующий ремень 74 связан со шкивом 128, шкивом 132 натяжения и шкивом 72, закрепленным на валу 68 нагревательного цилиндра 64, приводящегося во вращение посредством шкива 128.

Синхронное вращение нагревательного цилиндра 64 обеспечивается путем использования ремня, входящего в зацепление со шкивом уплотняющего узла и приводимого в движение при помощи шкива цилиндра разметочного узла.

После формирования термических точечных уплотнений рулон доставляется к резательному узлу 42 и упаковочному узлу 44. Сформированный описанный выше образом рулон вначале проходит через сборку 134 фотоглаза, где уплотнение детектируется при помощи оптической волоконной фотоячейки. Затем рулон проходит через узел 136 натяжения, который содержит два противоположно ориентированных петлевых ремня 138, каждый из которых приводится в действие шкивами 140. Затем рулон поступает к резательному узлу 42 и укладывающему узлу 44 (фиг. 1). Ножи нарезают дозы путем зацепления с термическими точечными уплотнениями и давления на уплотнения на наковальне, выполненной из твердой стали. Доза нарезается путем зажатия ножей напротив наковальни.

Резательный узел 42 включает резальный нож (не показан) и электронное решающее устройство (не показано) для определения положения ножа. Электронное решающее устройство подключено к программируемому конечному переключателю, использованному для определения положения резательного ножа. Используя сигнал от оптической волоконной фотоячейки, реальное положение ножа регулируются таким образом, что нож разрезает рулон по термическим точечным поперечным уплотнениям.

После того как рулон был разрезан на индивидуальные сформированные дозы, последние поступают из резательного узла 42 и располагаются на укладывающем узле 44, который производит укладку доз в стопки.

Таким образом, упаковывающая, укладывающая система согласно изобретению обеспечена средствами для упаковки отдельных доз сыра посредством термических точечных уплотнений при эффективной и быстрой скорости производства. Уплотняющий узел согласно изобретению обеспечивает также термическое уплотнение вдоль продольной передней поверхности рулона. После того как сыр размещен в трубчатом рулоне, формируется доза и образуется термическое поперечное уплотнение. Устройство обеспечивает упаковку сыра посредством термических точечных уплотнений, которая имеет существенно более длительный срок службы оболочки, чем используемые в настоящее время упаковки доз сырных продуктов. Кроме того, продольное уплотнение и поперечные уплотнения получены в процессе обеспечения непрерывного перемещения рулона без рывков, что было присуще уплотняющей системе прототипа. Доза, которая была произведена и упакована согласно изобретению, обеспечивает длительное, качественное сохранение упакованного продукта.

Кроме того, поскольку полиэтилен может быть использован в качестве уплотняющего слоя, упаковочный материал может быть легко освобожден от обработанного сыра. Это устраняет необходимость наличия дополнительных средств, таких как сдвигающий для обработки сыра, с тем чтобы иметь менее сцепленную текстуру и обеспечить его лучшее отделение от упаковочного материала. Конечно, сдвигающий насос может быть использован, если это необходимо. Поскольку рулон был охлажден перед формированием поперечных уплотнений, конструкция разметочного и разрезающего узлов была упрощена. Способ и устройство согласно изобретению также обеспечивает использование упаковочного материала, который может быть выполнен из полипропилена. Это является дополнительным преимуществом, поскольку пропилен менее дорог, чем используемые в настоящее время материалы, такие как майлар.

Описанные предпочтительные примеры осуществления изобретения не следует рассматривать как исчерпывающие или ограничивающие изобретение только приведенными примерами его выполнения. Предпочтительные примеры осуществления, которые описаны выше, приведены для лучшего понимания и разъяснения особенностей, присущих изобретению и его практическому использованию.