SE502182C2 - Fyllning av förpackningsbehållare till en expanderad form varefter fyllgods återsugs så att förpackningen får en förutbestämd volym. - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 502 182 ¿ Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja en metod att färdigställa och fylla av vikbart förpackningsmaterial tillverkade förpackningsbehållare, vilken metod undanröjer ovannämnda svårigheter och möjliggör rationell, hygienisk och eventuellt aseptisk förpackning av förhållandevis små produktvolymer direkt hos livsmedelstillverkaren.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett sätt att färdigställa och fylla förpackningsbehållare, vilket sätt undanröjer behovet av komplicerade, utrymmeskrävande och dyra förpackningsmaskiner som är svåra att sköta och underhålla.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att ombesörja ett sätt att färdigställa och fylla förpackningsbehållare, vilket sätt gör det enkelt att på ett effektivt sätt hantera och fylla i förväg framställda förpackningsbehållare med begränsade volymer av produkter med olika viskositet och sammansättning, t.ex. juice, vin, olivolja eller tomatpasta.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är slutligen att ombesörja ett sätt att färdigställa och fylla förpackningsbehållare, vilket sätt är genomförbart även med begränsade ekonomiska eller personella resurser.

Ovannämnda och andra ändamål har enligt uppfinningen uppnåtts genom att ett sätt att färdigställa och fylla av vikbart förpackningsmaterial tillverkade förpackningsbehållare getts kännetecknen, att förtillverkade, komprimerade förpackningsbehållare anslutes till en fyllgodsledning via vilken fyllgods inmatas till dess att förpackningsbehållaren antagit en expanderad form, varefter fyllgods återsuges tills förpackningsbehållarens volym motsvarar en förutbestämd mängd fyllgods och förpackningsbehållaren förslutes.

Föredragna utföringsformer av sättet enligt uppfinningen har vidare getts de av underkraven framgående kännetecknen.

Genom att i enlighet med uppfinningen tillse att fyllgodset utnyttjas för att expandera de förtillverkade, flatlagda förpackningsbehållarna till önskad form möjliggöres en framställningsprocess som undanröjer behovet av komplicerade formningsmetoder och tillhörande komplicerade och dyra framställningsmaskiner. Den nödvändiga, fullständiga expansionen av förpackningen garanteras genom en viss övermatning av fyllgods, vilket därefter återsuges så att förpackningens nominella volym kan uppnås med stor noggrannhet. Tillförseln av förpackningsbehållarna i förslutet, sterilt tillstånd och fyllning under aseptiska betingelser säkerställer att de färdiga förpackningsbehållarna får lång hållbarhet trots att någon sterilisering av förpackningsbehållarna inte är nödvändig i samband med fyllningen hos livsmedelsproducenten. 10 15 20 25 30 35 g 502 182 _ En föredragen utföringsform av sättet enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade, schematiska ritningar, vilka blott visar de för förståelse av uppfinningen oundgängliga detaljerna.

Fig. 1 visar, i flatlagt tillstànd, en förpackningsbehållare av den typ som är avsedd att hanteras med hjälp av sättet enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar förpackningsbehàllaren enligt figur 1 efter fyllning och slutformning.

Fig. 3 visar schematiskt och stegvis färdigställandet och fyllningen av förpackningsbehållare med hjälp av sättet enligt uppfinningen.

Fig. 4 illustrerar i diagramform ett föredraget formnings- och fyllningsförlopp enligt uppfinningen.

En föredragen utföringsform av en förpackningsbehàllare som är avsedd att användas i enlighet med sättet enligt uppfinningen illustreras i figur 1 och består av ett vikbart, flexibelt förpackningsmaterial av i sig känd typ. Förpackningsmaterialet är ett laminat som innefattar ett huvudsakligen centralt bärarskikt av fibermaterial, t.ex. papper, vilket pà ömse sidor är belagt med homogena skikt av termoplastiskt material, t.ex. polyeten. Polyetenskikten ger förpackningsmaterialet önskad vätsketäthet och gör det dessutom möjligt att värmeförsegla materialet. I de fall då förstärkt ljus- eller gasbarriär önskas innefattar förpackningslaminatet även ett skikt av aluminiumfolie eller annat barriärmaterial, vilket är förbundet med fibermaterialet medelst ett ytterligare skikt av termoplast.

I figur 1 visas förpackningsbehàllaren i komprimerat eller flatlagt tillstànd, vilket gör den lämplig för att pà ett utrymmesbesparande sätt kunna transporteras t.ex. fràn tillverkningsstället till den livsmedelsproducent där förpackningsbehàllaren skall färdigställas och fyllas med önskat fyllgods. Förpackningsbehàllaren 1 är framställd genom att ett ark av förpackningsmaterialet dubbelvikts utmed en bottenlinje 2, varefter arkets längsgående och tvärgàende kanter värmeförseglats insida mot insida i tvà inbördes parallella, längsgående skarvar 3 samt en tvärgàende skarv 4._ Förpackningsmaterialet är även försett med ett mönster av viknings- eller biglinjer 5, vilka gör det möjligt att pà i sig känt sätt omvandla ämnet till en huvudsakligen parallellepipedisk förpackningsform, vilket kommer att beskrivas närmare i det följande.

Vid förpackningsbehàllarens 1 övre ände uppvisar det flatlagda ämnets ena sida en öppningsanordning 6, som företrädesvis bestàr av en utskjutande, rörformig plastdel, som är täckt med ett lock eller en plastfilm.

Av figur 2 framgàr hur förpackningsbehàllaren 1, efter fyllning och förslutning, erhållit sin parallellepipediska form, varvid vikningslinjerna 5 styr bildandet av förpackningsbehàllarens längsgående och tvärgàende kantlinjer 7 samt möjliggör utformningen av fyra flatlagda hörnflikar 8 för att omhänderta det överskottsmaterial, som av geometriska skäl uppkommer vid omformningen av den flatlagda förpackningsbehàllaren till sin parallellepipediska slutform. Tvà övre hörnflikar 8 är 10 15 20 25 30 35 502 182 4 nedvikta mot och förseglade till förpackningsbehållarens sidor, under det att två bottenhörnflikar (ej synliga) är invikta mot och värmeförseglade till förpackningsbehållarens botten. Av figur 2 framgår även hur öppningsanordningen efter förpackningsbehållarens omformning är placerad vid förpackningsbehållarens förhållandevis plana, övre yta mellan en av kantlinjerna 7 och den centralt över förpackningsbehållarens övre yta löpande tvärskarven 4.

Vid genomförande av sättet enligt uppfinningen utgår man således från den visade typen av förpackningsbehållare 1 eller någon annan typ av förpackningsbehållare som är möjlig att efter tillverkning och förslutning i tomt tillstånd komprimera eller flatlägga så att den kan transporteras på ett ekonomiskt sätt. Vid tillverkning av aseptiska förpackningar måste förpackningsbehållaren givetvis även steriliseras, vilket sker i samband med eller efter tillverkningen av förpackningsbehållaren, t.ex. på konventionellt sätt genom kemisk sterilisering eller genom strålningssterilisering. De tomma, komprimerade förpacknlngsbehållarna transporteras därefter i lämpliga samlingsbehållare, t.ex. krympfilmssvepta pappkartonger eller liknande och levereras i denna form direkt till livsmedelsproducenten. Hos livsmedelsproducenten eller t.ex. på något lokalt förpackningsföretag finns en förpackningsmaskin, vilken gör det möjligt att färdigställa och fylla de förtillverkade förpacknlngsbehållarna i enlighet med uppfinningen.

Principen för en dylik maskin visas i figur 3, som samtidigt stegvis illustrerar hur sättet enligt uppfinningen kan genomföras då förpackningsbehållare enligt figur 1 och 2 skall fyllas med i förväg steriliserat fyllgods, t.ex. värmebehandlad juice. Metoden är givetvis även lämplig för framställning av icke aseptiska förpackningar och tillgår då på i princip samma sätt, bortsett från att de för upprätthållande av steriliteten nödvändiga anordningarna och funktionerna kan utgå. Sättet enligt uppfinningen beskrives i det följande såsom det är utformat vid framställning av aseptiska förpackningar med lång hållbarhet.

Förpackningsbehållare 1 inmatas i flatlagt tillstånd i en inmatningsstation 9, vilken medelst t.ex. en icke visad transportör kan vara direkt eller indirekt förbunden med ett magasin för flatlagda förpackningsbehållare 1, alternativt matas manuellt med förpackningsbehållare direkt från den samlingsförpackning i vilken förpacknlngsbehållarna levererats. Förpackningsbehållarna är såsom tidigare nämnts i förväg behandlade på sådant sätt att de har ett sterilt inre, t.ex. genom strålningssterilisering eller genom behandling med konventionella steriliseringsmedel, t.ex. väteperoxid. Förpackningsbehållarna 1 inmatas med de förslutna öppningsanordningarna 6 riktade framåt och uppåt.

Efter inmatningen förflyttas varje förpackningsbehållare till en fyll- och formningsstation 10, vid vilken ett fyllrör 11 sträcker sig huvudsakligen vertikalt nedåt mot den punkt, där en frammatad förpackningsbehållares öppningsanordning 6 r-w 10 15 20 25 30 5 502 182 kommer att vara placerad. Fyllröret 11 är förbundet med en lämplig pump av i sig känd konstruktion, t.ex. en kolvpump, vilken i sin tur har förbindelse med ett förvaringskärl för den produkt som skall förpackas. Produkten har i förväg steriliserats, t.ex. genom värmebehandling, och produkttanken, fylledningen och kolvpumpen måste därför vara av bakterietät, aseptisk typ.

Mellan inmatningsstationen 9 respektive förslutningsstationen 13 sträcker sig en steriltunnel 16, vilken på känt sätt matas med steril luft så att ett visst övertryck uppkommer. Tunneln 16 är vid båda ändar försedd med slussar för att möjliggöra in- respektive utmatning av förpackningsbehållare utan att spoliera steriliteten. I det visade utförandet täcker tunneln enbart den ände av förpackningsbehållaren som är försedd med öppningsanordning, men givetvis kan tunneln även vara så utformad, att hela förpackningsbehållaren matas genom tunneln.

Då en förpackningsbehållare 1 placerats i fyll- och formningsstationen 10 lyftes dess främre ände uppåt till dess att öppningsanordningen 6 kommer i kontakt med och tätande anligger mot fyllrörets 11 undre ände. Med hjälp av t.ex. ett i fyllröret befintligt skärorgan penetreras öppningsanordningens 6 övre yta eller plasthinna (denna penetrering kan även ske då öppningsanordningen passerar i steriltunneln 16 på väg frän station 9 till station 10), varefter kolvpumpen aktiveras och med visst övertryck inmatar önskad mängd fyllgods i förpackningsbehållaren. Fyllgodsinmatningen resulterar i att förpackningsbehållaren expanderar från i huvudsak flatlagt tillstànd till ett i huvudsak kuddformigt tillstånd, i vilket dess volym överstiger den förutbestämda mängd fyllgods (nominell volym) som den färdiga förpackningsbehållaren är avsedd att innehålla. Genom övermatningen, vilken uppgår till 110-140% av förpackningens nomi nella volym säkerställes att förpackningen expanderas så att oönskad veckbildning undvikes och förpackningen delvis omformas och vikes i de försvagade viknings- eller biglinjerna 5. Fyllningen av förpackningen till maximal volym tar ca. 1/2 sekund och följes omedelbart av återsugning av en viss del av fyllgodset så att förpackningsinnehållet med god noggrannhet svarar mot den nominella mängd fyllgods som förpackningen skall innehålla. Återsugningen sker genom att kolvpumpens kolv utför ett begränsat returslag, som företrädesvis uppgår till ca. 20% av det totala slaget (se fig. 3). Vid expanderingen och formningen av förpackningsbehållaren underlättas omformningen av förpackningsbehållaren till huvudsakligen parallellepipedisk form genom att förpackningsbehållaren svänges ca. 900 nedåt (indikeras i fig. 3) samtidigt som den ges ett fyrsidigt tvärsnitt med hjälp av på ömse sidor av förpackningsbehållaren befintliga formplattor 12, vilka i slutfasen av fyllningsförloppet befinner sig på sådant avstånd från varandra att förpackningsbehållaren får den önskade tvärsnittsformen.

Efter fullbordat fyll- och formningsförlopp förflyttas förpackningsbehållaren från stationen 10 till en förslutningsstation 13, i vilken förpackningsbehållarens av fyllröret 11 penetrerade öppningsanordning 6 åter förslutes med hjälp av en 10 15 20 25 30 35 502 182 ¿ värmeförseglingsbar plastremsa 14, vilka appliceras över öppningsanordningen 6 och värmeförseglas på ett bakterie- och vätsketätt sätt till densamma. Plastremsan 14 kan även innehålla skikt av aluminiumfolie. Transporten av förpackningsbehållaren från stationen 10 till förslutningsstationen 13 sker med åtminstone öppningsanordningen 6 innesluten i steriltunneln 16, vilken på konventionellt sätt är försedd med slussanordningar vid in- och utgångsänden och vilken på likaså känt sätt hålles under svagt övertryck genom inblåsning av steril gas. Medan förpackningsbehållaren befinner sig i förslutningsstationen 13 sker även en viss formningsbearbetning av förpackningsbehållarens undre ände genom att de här befintliga bottenflikarna 8 flatpressas samt invikes mot och förseglas till förpackningsbehållarens undre ände.

Denna operation sker på i sig känt sätt, och fastförseglingen av flikarna sker antingen genom tillsats av något lämpligt bindemedel, t.ex. hot-melt, eller genom att förpacknlngsmaterialets utvändiga skikt av termoplast utnyttjas för att värmeförsegla flikarna till förpackningsbehållarens bottenyta.

Efter ovannämnda hantering förflyttas förpackningsbehållaren 1 åter från förslutningsstationen 13 till en utmatningsstation 15, i vilken förpackningsbehållaren placeras på en utmatningsbana eller transportör. Färdigställandet av förpackningsbehållarens övre ände sker härvid genom att de båda vid övre änden belägna hörnflikarna flatpressas samt nedvikes och förseglas till förpackningsbehållarens båda vertikala gavelväggar, vilket sker på i princip samma sätt som tidigare nämnda hantering och formning av bottenänden. Om så önskas kan förpackningsbehållaren, medan den befinner sig i utmatningsstationen, även förses med någon form av öppningsanordningen 6 täckande lock eller en skruvkork 17, vilket möjliggör återförslutning av förpackningsbehållaren sedan den av plastremsan 14 åstadkomna oblaten avlägsnats. Förpackningsbehållaren är därefter färdig för transport från formnings- och fyllningsmaskinen och vidare hantering, t.ex. placering i samlingsbehållare för leverans till försäljningsställen eller konsumenter.

Principen att utnyttja en i förväg färdigställd, flatlagd och steril förpackningsbehållare, vilken fylles genom förpackningsbehållarens öppningsanordning gör det möjligt att i hög grad förenkla såväl färdigställnings- och fyllningsmetoden som maskinen för genomförande av sättet. Om så önskas kan man, t.ex. vid förpackningar med vissa typer av öppningsanordningar, givetvis även fylla förpackningen på något annat sätt, t.ex. genom en i förpackningsmaterialet integrerad, separat fyllningsventil, vilken t.ex. kan vara placerad i förpackningsbehållarens bottenyta. Härigenom blir det möjligt att förse förpackningsbehållaren med mera komplicerade former av öppningsanordningar, vilka ej lämpar sig att använda vid påfyllning av förpackningen.

Såsom tidigare nämnts kan fyllgodset bestå av t.ex. vätskor av olika viskositet, men det är även tänkbart att med hjälp av sättet enligt uppfinningen färdigställa och fylla förpackningsbehållare med andra typer av produkter, t.ex. soppor eller drycker 10 15 20 25 '7 502 1a2_ innehållande mindre partiklar av frukt eller grönsaker, förhållandevis tjockflytande pastaformiga produkter eller annat. Förpackningsbehàllaren som framställts pä ovan angivet sätt blir automatiskt helfylld, d.v.s. saknar luftficka eller s.k. head-space, men givetvis kan även head-space förpackningar framställas genom att fyllgodset t.ex. blandas med viss andel inert gas eller genom att man under överfyllningsförloppet utnyttjar en nominell mängd fyllgods samt en efterföljande inblàsning av inert gas till önskad volym, av vilken en viss del givetvis kan avtappas efter fullbordat formningsförlopp.

I figur 4 illustreras schematiskt fyllningsförloppet vid färdigställning och fyllning av en förpackningsbehàllare i enlighet med sättet enligt uppfinningen. Det visade typexemplet avser en förpackningsbehàllare med en nominell volym av 1 liter, och av kurvan framgår hur kolvpumpen under en tidsrymd av ca. 1/2 sekund fyller förpackningsbehàllaren med en volym av 1,2 liter, vilket säkerställer att tillräckligt innertryck uppkommer för att förpackningsbehàllaren skall forma sig pá lämpligt sätt.

Under ytterligare 1/2 sekund sker en ätersugning av fyllgodsöverskottet genom att pumpkolven gör ett begränsat returslag, varför efter en total fylltid av ca. 1 sekund förpackningsbehàllaren innehåller den önskade, nominella mängden fyllgods med en volym av 1 liter. Beroende pà förpackningsbehàllarens storlek och form samt delvis även i beroende av vilken typ av förpackningsmaterial och vikningslinjer som utnyttjas kan graden av överfyllning behöva varieras, men praktiska prov visar att det i de flesta fall är lämpligt att ha en överfyllningsgrad av mellan 110-140% av förpackningsbehàllarens nominella volym.

Med hjälp av sättet enligt uppfinningen blir det således möjligt att pà ett rationellt och ekonomiskt sätt förtillverka aseptiska förpackningsbehállare som i förslutet skick transporteras till t.ex. en lokal producent av juice, där de under aseptiska betingelser fylles med i förväg steriliserad juice, förslutes och färdigställes för leverans till försäljningsställe eller kund. Principen säkerställer att höga hygienkrav alternativt höga aseptiska krav kan uppfyllas även under förhållandevis primitiva yttre omständigheter.

Claims (6)

10 15 20 25 502 182 g PATENTKRAV

1. Sätt att färdigställa och fylla av vikbart förpackningsmaterial tillverkade förpackningsbehållare, kännetecknat därav, att förtillverkade, komprimerade förpackningsbehållare anslutes till en fyllgodsledning via vilken fyllgods inmatas till dess att förpackningsbehållaren antagit en expanderad form, varefter fyllgods återsuges tills förpackningsbehållarens volym motsvarar en förutbestämd mängd fyllgods och förpackningsbehållaren förslutes.

2. Sätt enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att förpackningsbehållaren i förväg behandlas för att erhålla ett sterilt inre, att förpackningsbehållaren i förslutet tillstànd förflyttas till en formnings- och fyllningsstation, att under aseptiska betingelser fyllgodsledningen anslutes och sterilt fyllgods inmatas i förpackningsbehållaren , samt att förpackningsbehållaren äter förslutes aseptiskt och avlägsnas.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat därav, att fyllgodset inmatas via förpackningsbehållarens öppningsanordning.

4. Sätt enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att förpackningsbehållaren i samband med färdigställandet och fyllningen expanderas frän ett i huvudsak flatlagt tillstànd till ett i huvudsak kuddformigt tillstànd, varefter utvändig formningsbearbetning samt invikning av flatlagda hörnflikar ger förpackningsbehållaren en huvudsakligen parallellepipedisk form.

5. Sätt enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att förpackningsbehållaren under fyllnings- och formningsförloppet fylles till 110-140 % av sin nominella volym.

6. Sätt enligt ett eller flera av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att fyllgodset består av pumpbar vätska och/eller gas.