наполнительная машина и способ расфасовки пищевых продуктов

Формула изобретения

1. Наполнительная машина для расфасовки пищевых продуктов, в частности розлива напитков, в открытые вверху, транспортируемые с вращением комбинированные упаковки и их укупорки, содержащая устройство для транспортировки упаковок, стерилизующий, сушильный, разливочный и укупорочный узлы, отличающаяся тем, что на вращающемся круговом роторе (1) неподвижно расположены несколько выполненных в виде обрабатывающих линий агрегатов из стерилизующего, сушильного и разливочного узлов, обрабатывающие линии расположены, в основном, в радиальном направлении по отношению к оси (R) вращения кругового ротора (1), при этом направление транспортировки комбинированных упаковок (Р) на круговом роторе (1) проходит радиально к оси (R) вращения кругового ротора (1).

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что круговой ротор (1) установлен с возможностью непрерывного вращения.

3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что транспортировка комбинированных упаковок (Р) в радиальном направлении осуществляется по движущимся заодно с ними подающим шинам (9), число которых соответствует числу рядов агрегатов.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что для комбинированных упаковок (Р) под вращающимся круговым ротором (1) расположена неподвижная несущая шина (10), выполненная в виде направляющей для донышек.

5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что в неподвижной несущей шине (10) выполнена, по меньшей мере, одна выемка (10А) для вывода наполненных и, при необходимости, укупоренных комбинированных упаковок (Р).

6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что расположенные на вращающемся круговом роторе (1) комбинированные упаковки (Р) и/или отдельные узлы или агрегаты выполнены с возможностью перемещения по отношению друг к другу в вертикальном направлении параллельно оси (R) вращения кругового ротора (1).

7. Машина по п.1, отличающаяся тем, что расположенные на вращающемся круговом роторе (1) комбинированные упаковки (Р) выполнены с возможностью перемещения по отношению друг к другу в радиальном направлении.

8. Машина по п.6 или 7, отличающаяся тем, что относительное движение осуществляется посредством кулачкового управления (11).

9. Машина по п.1, отличающаяся тем, что вращающийся круговой ротор (1), за исключением отверстий для ввода и вывода комбинированных упаковок (Р), герметизирован от атмосферы.

10. Машина по п.1, отличающаяся тем, что круговой ротор содержит множество укупорочных узлов (6А, 6В).

11. Машина по п.1, отличающаяся тем, что за пределами вращающегося кругового ротора (1) расположено множество укупорочных узлов (6А, 6В).

12. Машина по п.11, отличающаяся тем, что укупорочные узлы расположены за пределами кругового ротора (1) в корпусе (13) в форме сегмента окружности, установленного с возможностью вращения на заданный угол вокруг оси (R) вращения и относительно кругового ротора (1).

13. Машина по п.1, отличающаяся тем, что укупорочный узел (6А, 6В) выполнен в виде ультразвукового укупорочного узла.

14. Способ расфасовки пищевых продуктов, в частности розлива налитков, в открытые вверху, транспортируемые с вращением комбинированные упаковки и их укупорки посредством разливочной машины, содержащей устройство для транспортировки упаковок, стерилизующий, сушильный, разливочный и укупорочный узлы, отличающийся тем, что вводят открытые вверху комбинированные упаковки в круговой ротор, на котором расположено множество выполненных в виде обрабатывающих линий агрегатов из стерилизующего, сушильного и разливочного узлов; стерилизуют и сушат комбинированные упаковки во время вращательной транспортировки; радиально транспортируют стерилизованные и высушенные комбинированные упаковки в разливочный узел; наполняют комбинированные упаковки; радиально транспортируют наполненные комбинированные упаковки в укупорочный узел; укупоривают комбинированные упаковки; выводят комбинированные упаковки из разливочной машины.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что укупорку наполненных комбинированных упаковок выполняют внутри кругового ротора.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что укупорку наполненных комбинированных упаковок выполняют за пределами кругового ротора.

17. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что вывод наполненных комбинированных упаковок выполняют параллельно оси вращения.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что выводят наполненные комбинированные упаковки вниз.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что выводят наполненные комбинированные упаковки радиально наружу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к наполнительной машине и способу расфасовки пищевых продуктов, в частности розлива напитков, в открытые вверху комбинированные упаковки и их укупорки, содержащей устройство для транспортировки упаковок, стерилизующий, сушильный, разливочный и укупорочный узлы.

Такие наполнительные машины известны из практики в различных выполнениях. Как правило, отдельные узлы расположены друг за другом над комбинированными упаковками в одну линию, причем производство осуществляется несколькими параллельными линиями. У известных установок открытые вверху комбинированные упаковки изготавливают непосредственно перед стерилизацией из упаковочного материала. Поскольку изготовление комбинированных упаковок осуществляется на периодически вращаемом колесе с оправками, скорость линейной транспортировки зависит непосредственно от скорости выработки колеса с оправками. Очевидно, что скорость транспортировки нельзя повышать произвольно, поскольку линейно транспортируемые, открытые вверху комбинированные упаковки должны наполняться из неподвижных наполнительных сопел. При линейной транспортировке наполняемых комбинированных упаковок и неподвижных наполнительных соплах собственно процесс наполнения должен происходить при оптимизации скорости выработки в относительно короткое время, что приводит к нежелательному пенообразованию жидкости.

Родовое устройство известно из документа US-A 6101786. В нем описаны наполнительные узлы, неподвижно расположенные на круговом роторе, однако на круговом роторе отсутствуют обрабатывающие линии и проходящие радиально транспортные устройства.

В основе изобретения лежит поэтому задача выполнения и усовершенствования наполнительной машины описанного выше рода так, чтобы при одинаковой выработке для отдельных процессов (стерилизации, наполнения и укупорки) в распоряжении было больше времени, в частности чтобы предотвратить нежелательное пенообразование.

Эта задача решена посредством того, что на вращающемся круговом роторе неподвижно расположены несколько объединенных в обрабатывающие линии агрегатов из стерилизующего, сушильного и разливочного узлов, обрабатывающие линии проходят, в основном, в радиальном направлении по отношению к оси вращения кругового ротора и направление транспортировки комбинированных упаковок на круговом роторе проходит радиально вокруг оси вращения кругового ротора.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, вращение кругового ротора происходит при этом непрерывно вокруг оси вращения.

Согласно другому варианту выполнения изобретения предусмотрено, что транспортировка комбинированных упаковок в радиальном направлении осуществляется на движущихся заодно с ними подающих шинах, число которых соответствует числу рядов агрегатов. Целесообразно в качестве управляющего элемента для ведения донышек комбинированных упаковок под вращающимся круговым ротором использовать неподвижную несущую шину. Предпочтительно, указанная неподвижная несущая шина имеет, по меньшей мере, одну выемку для вывода наполненных и, при необходимости, укупоренных комбинированных упаковок.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения, расположенные на вращающемся круговом роторе комбинированные упаковки и/или отдельные узлы или агрегаты расположены с возможностью перемещения по отношению друг к другу в вертикальном направлении. В качестве альтернативы или дополнительно комбинированные упаковки расположены на вращающемся круговом роторе с возможностью перемещения по отношению друг к другу в радиальном направлении. Целесообразным является то, что относительное движение осуществляется посредством кулачкового управления.

Другой вариант выполнения изобретения предусматривает, что вращающийся круговой ротор, за исключением отверстий для ввода и вывода комбинированных упаковок, герметизирован относительно атмосферы.

Согласно изобретению, можно предусмотреть на круговом роторе несколько укупорочных узлов. У этой первой формы выполнения изобретения комбинированные упаковки вводят снаружи в круговой ротор, подают посредством их окружного движения радиально к оси вращения и при этом наполняют и укупоривают. Вывод выполняют затем, целесообразно, вертикально вниз.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения предусмотрено расположение за пределами вращающегося кругового ротора нескольких укупорочных узлов. В этом предпочтительном варианте выполнения изобретения укупорочные узлы расположены, предпочтительно, в корпусе в форме сегмента окружности за пределами корпуса кругового ротора, установленного с возможностью вращения на заданный угол вокруг оси вращения и относительно кругового ротора.

В обоих вариантах выполнения изобретения укупорочные узлы целесообразно выполнены в виде ультразвуковых сварочных узлов.

В отношении способа задача решена за счет того, что он содержит следующие этапы:

- ввод открытых вверху комбинированных упаковок в круговой ротор;

- стерилизацию и сушку упаковок во время вращательной транспортировки;

- радиальную транспортировку стерилизованных и высушенных комбинированных упаковок в разливочный узел;

- наполнение комбинированных упаковок;

- радиальную транспортировку наполненных комбинированных упаковок в укупорочный узел;

- укупорку комбинированных упаковок;

- вывод комбинированных упаковок из разливочной машины.

Согласно первому предпочтительному варианту выполнения, согласно изобретению, укупорочные узлы для укупорки наполненных комбинированных упаковок расположены на круговом роторе. В качестве альтернативы возможно, однако, чтобы укупорка наполненных комбинированных упаковок осуществлялась за пределами кругового ротора, что ниже описано более подробно.

Каждой наполняемой комбинированной упаковке придана карманообразная стерильная камера, содержащая сопло для Н₂ O₂ и сопло для горячего пара. Кроме того, радиально внутрь друг за другом следуют разливочная головка и, при необходимости, термосварочное устройство для укупорки комбинированной упаковки.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью чертежей, на которых представлены лишь два предпочтительных варианта его выполнения. На чертежах показано:

- фиг.1 - схематично на виде сверху круговой ротор, согласно изобретению;

- фиг.2 - в увеличенном виде в перспективе стерильная камера кругового ротора с обозначенными агрегатами;

- фиг.3 - схематично на виде сбоку стерильная камера, согласно фиг.2;

- фиг.4 - стерильная камера, согласно фиг.2, на виде сверху;

- фиг.5 - другой пример выполнения разливочной машины, согласно изобретению, со схематичной последовательностью движений;

- фиг.6 - вид в перспективе укупорочного сегмента предпочтительного варианта выполнения разливочной машины;

- фиг.7 - в увеличенном виде укупорочный узел в форме выполнения согласно фиг.6.

На фиг.1 схематично на виде сверху изображена конструкция разливочной машины, согласно первому варианту выполнения изобретения. При этом установленный с возможностью вращения вокруг оси R вращения круговой ротор 1 содержит несколько ячейко- или карманообразных стерильных камер 2, снабженных обрабатывающими агрегатами. В изображенном и предпочтительном примере выполнения круговой ротор содержит шестнадцать таких агрегатов из стерилизующего, сушильного, разливочного и укупорочного узлов. Как показано, в частности, на фиг.2, стерилизующий узел состоит при этом, в основном, из сопла 3 для Н₂O₂, сушильный узел - из сопла 4 для горячего пара, разливочный узел - из разливочной головки 5, а укупорочный узел - из волновода-концентратора 6А и упора 6В. После наполнения и укупорки комбинированной упаковки Р, введенной в круговой ротор по стрелке Р1, ее вывод происходит затем вертикально вниз через лишь схематично обозначенное отверстие 7.

Стерильная камера 2 закрыта наружу неподвижной наружной стенкой 8 и герметизирована уплотнительными манжетами (не показаны). То же относится к верхней неподвижной крышке (не показана). Дно не предусмотрено, поскольку смесь Н₂О ₂ и воздуха после продувки и перед наполнением емкости должна улетучиваться из камеры вниз.

Сопло для Н ₂O₂ и сопло для горячего пара активируют последовательно. В то время как, например, стерилизация S происходит по двум «станциям», сушка Т, т.е. продувка смесью Н ₂О₂ и воздуха, может выполняться на большем числе станций, например трех.

После стерилизации комбинированную упаковку Р посредством движущейся заодно с ней подающей шины 9, расположенной под радиальной, также движущейся заодно с ней несущей шиной 10, подают радиально внутрь под разливочную головку 5. Ее для наполнения F в изображенном и предпочтительном примере выполнения активируют по пяти станциям, что обеспечивает непрерывный розлив продукта с малым пенообразованием.

Можно также заменить подающую шину 9 неподвижным кулачком 11, выполненным в соответствии с направленным радиально внутрь движением комбинированной упаковки Р.

После наполнения происходит предпочтительно дополнительное движение комбинированной упаковки Р внутрь, с тем чтобы она попала под термосварочные колодки 6А, 6В. Укупорка V происходит по трем станциям.

За счет парового сопла 12 упаковочный материал во время укупорки можно еще больше нагреть на головке комбинированной упаковки Р после наполнения, чтобы путем последующего охлаждения минимизировать неизбежное количество воздуха в закрытой комбинированной упаковке Р.

На последней станции наполненную и укупоренную комбинированную упаковку Р в заключение еще раз перемещают в направлении оси R вращения, где известным образом прикрепляют упаковочные ушки. После этого готовую комбинированную упаковку выводят из кругового ротора 1 через отверстие 7 вниз и отводят по ленточному транспортеру (не показан).

В предпочтительном примере для одного производственного цикла требуется вращение на 360°. У кругового ротора соответственно больших габаритов возможно также удвоение до 2×180°, причем тогда оба подводящих и выводящих отверстия противоположны.

По сравнению с использовавшейся до сих пор разливочной машиной с продольным ротором периодического действия разливочная машина с круговым ротором обладает тем преимуществом, что все процессы происходят с комбинированной упаковкой, неподвижной по отношению к агрегатам. За счет этого существует больше времени для отдельных процессов, осуществляемых интенсивнее (стерилизация), с меньшим пенообразованием (наполнение) и надежнее (запечатывание).

Если потребуется погрузить отдельные агрегаты 3, 4 или 5 в комбинированную упаковку Р, то это вполне возможно за счет кулачкового управления (цилиндрический кулачок) над вращающимися узлами.

Для пояснения этого на фиг.3 и 4 показано расположение отдельных агрегатов внутри стерильной камеры 2 при виде сбоку и сверху соответственно.

На фиг.5-7 показана возможная другая форма выполнения разливочной машины, согласно изобретению. При этом укупорочный узел находится не на собственно круговом роторе, а в корпусе 13 в форме сегмента окружности, установленного с возможностью вращения на заданный угол вокруг оси R вращения. Здесь происходят стерилизация, сушка и наполнение комбинированных упаковок Р на круговом роторе 1, как и в описанном выше примере.

На фиг.5 схематично при виде сверху показан принцип работы этой разливочной машины, согласно изобретению. В изображенном и предпочтительном примере выполнения корпус 13 содержит три укупорочные станции, снабженные укупорочными узлами 6А, 6В каждая. Наполненные внутри кругового ротора 1 комбинированные упаковки транспортируют радиально наружу в корпус 13, для чего корпус 13 движется по стрелке 14 с той же окружной скоростью, что и круговой ротор 1, как показано в положении . В положении схематично показано, что укупорочные узлы 6А, 6В укупорили комбинированные упаковки и происходит укупорка комбинированной упаковки, в то время как сегмент 13 движется по стрелке 15 снова навстречу вращению кругового ротора 1. В положении снова удаляют термосварочные инструменты 6А, 6В, приваривают упаковочные ушки и снова реверсируют направление вращения по стрелке 16. Затем процесс начинается заново, как в положении , соответствующем положению . Во время радиального продвигания открытых, уже наполненных комбинированных упаковок готовые комбинированные упаковки выводят по стрелкам (не показаны) радиально наружу из корпуса 13 и известным образом транспортируют дальше.

Для лучшего понимания процесс укупорки показан на фиг.6 и 7 еще раз в увеличенном масштабе в перспективе. Для того чтобы корпус 13 в форме сегмента окружности также поддерживать стерильным, по обозначенным лишь схематично трубопроводам 17 в камеры 18 для стерильного воздуха, расположенные над комбинированной упаковкой, вдувают стерильный воздух, чтобы надежно исключить проникновение микроорганизмов внутрь упаковки во время укупорки. Для лучшего обзора такая камера 18 для стерильного воздуха показана лишь на самой правой станции. Увеличенное изображение на фиг.7 показывает, что камера для стерильного воздуха проходит по всему пути транспортировки комбинированной упаковки Р. Выходящий из кругового ротора 1 стерильный воздух течет при этом одновременно внутрь корпуса 13, так что и здесь присутствует повышенное давление.

Настоящее изобретение не ограничено изображенными примерами его выполнения; здесь, напротив, на двух возможных альтернативах показано, что для более длительного пребывания наполняемой комбинированной упаковки во время ее непрерывной транспортировки за счет правильного расположения и соответствующего наложения вращательных или поступательных движений возможно использование машин в обозреваемом пространстве.