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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Evakuierung und
Rückbegasung von unverpackten Produkten nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1. Derartige Produkte sind insbesondere Produkte
der Lebensmittelindustrie, die in einer schutzbegasten, sauerstoffarmen
Atmosphäre verpackt werden sollen. Solche Produkte sind
vor allem Pizzen, Teigwaren, Kuchen und dgl.
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Mit
dem Gegenstand der
WO
2004/045951 A1 ist eine Maschine und ein dazugehörendes
Verfahren bekannt geworden. Es handelt sich im Wesentlichen um ein
einlaufseitig angeordnetes Band, über das die unverpackten
Produkte unter abgehängte Glocken gefördert werden.
Jedem Produkt ist eine solche Unterdruckglocke zugeordnet, die von oben
her auf das Produkt in Richtung auf das das Produkt tragende Band
abgesenkt wird. Damit erfolgt ein abdichtender Abschluss am Rand
jeder Unterdruckglocke auf der Oberfläche des Bandes, auf
dem die Produkte aufliegen.
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Im
Innenraum jeder Unterdruckglocke wird ein Schutzgas eingeführt,
und unter Beibehaltung dieser Schutzgasbeaufschlagung wird das Produkt (bei
abdichtend abgesenkter Unterdruckglocke) in den Einlaufbereich einer
nachgeschalteten Verpackungsmaschine gebracht.
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Nachteil
dieses bekannten Verfahrens ist jedoch, dass jedem Produkt eine
gesonderte Unterdruckglocke zugeordnet werden muss, was mit einem
hohen Maschinenaufwand verbunden ist. Weiterer Nachteil ist die
geringe Produktionsleistung, denn es muss stets gewartet werden,
bis der Unterdruck in der Unterdruckglocke hergestellt wird und
das Schutzgas einströmt. Außerdem ist der Übergang von
der Schutzgasatmosphäre der Unterdruckglocke in die Verpackungsmaschine
fehlerbehaftet, denn es besteht die Gefahr, dass während
des Einschleusens des mit Schutzgas behafteten Produktes in die
Verpackungsmaschine unbeabsichtigt Luft zu dem Produkt hinzutritt
und mit der Verpackung mitverpackt wird.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass bedingt durch Verunreinigungen,
die durch Produktablagerungen auf dem Transportband entstehen können,
nicht sichergestellt ist, dass die jeweilige Saugglocke eine abdichtende
Anlage an dem Transportband findet. Damit wird der gesamte Prozess
in Frage gestellt.
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Im Übrigen
ist die Produktionsleistung – wie obenstehend angegeben – nur
gering, weil nur ein serieller Einlauf der Produkte in die nachgeschaltete Verpackungsmaschine
vorgenommen werden kann und hierbei stets dazwischen liegende Begasungs- und
Entlüftungsschritte in der jeweiligen Unterdruckglocke
eingebaut werden müssen.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass
bei wesentlich geringerem Maschinenaufwand und sicherer Betriebsweise
eine schnellere Produktion (Zuführung zur Verpackungsmaschine)
gewährleistet ist.
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Zur
Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die
technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal einer Vorrichtung nach der Erfindung ist die Tatsache, dass
die Evakuierung und Begasung der zu verpackenden Produkte in jeweils
mindestens zwei parallel zueinander angeordneten Vakuumkammern stattfindet
und dass bei der Befüllung der einen Kammer in der anderen
Kammer die Evakuierung und Begasung stattfindet. Damit kann die
Produktionsgeschwindigkeit verdoppelt werden. Damit kann ein quasi
kontinuierlicher Zustrom der zu verpackenden Produkte in die nachgeschaltete
Verpackungsmaschine gewährleistet werden.
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Wesentliches
Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist,
dass ausgehend von zwei parallel zueinander angeordneten, jeweils
mit einem Längsförderer ausgerüsteten
Vakuumkammern einlauf- und auslaufseitig der beiden Vakuumkammern
jeweils eine umschaltbare Wippe als Längsförderer
angeordnet ist, die wahlweise den oberen und den unteren Längsförderer
der jeweiligen Vakuumkammer versorgen kann und dass beim Befüllen
der oberen Vakuumkammer die untere Vakuumkammer bereits mit Produkten
gefüllt ist, hermetisch dicht abgeschlossen wird, evakuiert
wird und mit einem Schutzgas rückbegast wird und dass nach
erfolgter Begasung der Produkte in der unteren Vakuumkammer der
gleiche Vorgang in der oberen Vakuumkammer stattfindet.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre wird also eine Doppel-Unterdruckkammer
mit Rückbegasung beschrieben, wobei die zu begasenden Produkte
abwechselnd in der oberen und der unteren Unterdruckkammer bearbeitet
werden.
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Damit
ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass die Produktionsleistung
verdoppelt werden kann, denn es findet stets eine Bearbeitung entweder in
der oberen oder in der unteren Unterdruckkammer statt, und je nach
dem wird das Produkt an der Auslaufseite entweder von der oberen
Unterdruckkammer in den Einlaufteil einer nachgeschalteten Verpackungsmaschine
geschleust oder von der unteren Unterdruckkammer ebenfalls in den
gleichen Einlaufteil der nachgeschalteten Verpackungsmaschine.
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Wenn
nachfolgend und vorstehend von einer „oberen" und „unteren"
Vakuumkammer gesprochen wurde, handelt es sich lediglich um ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf welches die vorliegende
Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. In einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung kann es nämlich vorgesehen sein, dass die
beiden Vakuumkammern nebeneinander angeordnet sind und deshalb eine
einlauf- und auslaufseitig angeordnete Wippe mit einem zugeordneten
Längsförderer nicht in vertikaler Richtung verschwenkbar
ist, sondern in horizontaler Richtung.
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Ferner
ist es gleichgültig, wie die Einschleusung der Produkte
an der Einlauf- und Auslaufseite vorgenommen werden kann. Es ist
deshalb nicht erforderlich, umschaltbare Längsförderer
an der Einlauf- oder Auslaufseite zu verwenden.
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Statt
derartiger Längsförderer können auch andere
Fördermedien verwendet werden, wie z. B. Bestückungsroboter
und dergleichen mehr.
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Wichtig
bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass zwei vollkommen autark
und unabhängig voneinander arbeitende Vakuumkammern vorhanden
sind und dass in diesen Vakuumkammern stirnseitig jeweils Verschlussplatten
verschiebbar angeordnet sind, die ermöglichen, dass ein
absolutes Vakuum in den Vakuumkammern, z. B. bis zu einem Betrag
von 100 Millibar hergestellt werden kann.
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Besonders
vorteilhaft hierbei ist im Vergleich zu den eingangs genannten Saugglocken,
dass man nicht mehr auf eine Abdichtung zwischen einer Saugglocke
und einem Transportband angewiesen ist, denn es handelt sich um
eine vollkommen geschlossene, als Behälter ausgebildete
Vakuumkammer, in der die Produkte eingeschleust werden. Auf diese Weise
können eine Vielzahl von Produkten in eine solche Vakuumkammer
eingeschleust werden und die Evakuierung und Rückbegasung
ist wesentlich einfacher als vergleichsweise eine Anordnung, bei der
jedem Produkt eine eigene Vakuumglocke zugeordnet ist.
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Derartige,
bekannte Vakuumglocken ermöglichen es im Übrigen
nicht, relativ niedrige Unterdrücke im Bereich z. B. von
100 Millibar zu erreichen, weil hierzu die Zeit zur Evakuierung
zu lange ist, um vergleichsweise noch einen akzeptierbaren Produktionsrhythmus
zu erreichen. Es würden dann zu lange Verweilzeiten des
Produktes auf dem Transportband in Kauf genommen werden müssen.
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Ein
wichtiger Vorteil der Erfindung ist, dass die zu begasenden Produkte
bereits schon beim Eintritt in die jeweilige Vakuumkammer eine verminderte Sauerstoffatmosphäre
vorfinden, in der bereits schon teilweise Schutzgas vorhanden ist,
um so den natürlich vorhandenen Sauerstoffanteil in der
Umgebung des Produktes zu reduzieren. Es wurde festgestellt, dass
nur noch Anteile von 1 bis 2% der Umgebungsluft der stirnseitig
und endseitig offenen Vakuumkammer vorhanden sind und dass dadurch
eine wesentlich bessere und schnellere Evakuierung im Innenraum
des Vakuumkammer gegeben ist. Bei der sich daran anschließenden
Rückbegasung mit einem Schutzgas ist deshalb nur noch ein
verschwindend geringer Rest von Sauerstoff von z. B. 0,5% vorhanden,
was bei den Saugglocken nach dem Stand der Technik nicht erreicht
werden konnte.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass man mit Vakuumkammern
nach der Erfindung einen gasdichten Anschluss an die nachgeschaltete Verpackungsmaschine
erreichen kann, was bei den bekannten Saugglocken nicht möglich
ist. Damit können erstmals Restsauerstoffmengen von nur
noch 0,5% in der Endverpackung erreicht werden, was beim Stand der
Technik nicht möglich war.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern
auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit
sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der
Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert eine Anordnung nach der Erfindung in einem bestimmten
Verfahrensschritt
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2:
die Draufsicht auf die Anordnung nach 1
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3:
Schnitt durch eine Doppelkammer nach 1
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4:
eine vergrößerte Seitenansicht der Anordnung nach 1
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5:
die Draufsicht auf die Anordnung nach 4
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6:
die nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte für die
beiden Vakuumkammern
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7:
ein schematisiertes Zeitdiagramm bezüglich der Synchronisierung
zwischen den beiden Vakuumkammern
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In 1 ist
dargestellt, dass zwei übereinander angeordnete Vakuumkammern 12, 13 vorhanden sind,
wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die beiden Vakuumkammern 12, 13 bereits
schon jeweils mit einem Produkt 3, 3' gefüllt
sind.
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An
der Einlaufseite der beiden Vakuumkammern 12, 13 ist
ein Produktverteiler 1 angeordnet, der im Wesentlichen
aus einer in Pfeilrichtung 17 verstellbaren Wippe 2 besteht.
Die Wippe kann in die Stellung 2, 2' verstellt
werden und entsprechend der Produktlaufrichtung 18 können
auf der Wippe 2 ruhende Produkte entweder in die obere
oder in die untere Vakuumkammer 12, 13 eingeschleust
werden.
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Jeder
der beiden Vakuumkammern ist ein Verschlussplattengehäuse 7 zugeordnet,
in dem unterschiedlich antreibbare Verschlussplatten 4a, 6a angeordnet
sind.
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Einzelheiten
des Antriebes der Verschlussplatten ergeben sich aus den 4 und 5.
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Es
ist erkennbar, dass die der Einlaufseite zugeordnete Verschlussplatte 4 von
einem Hubzylinder 21 beaufschlagt wird, der abdichtend
die Verschlussplatte 4a vor die Einlaufseite der oberen
Vakuumkammer 12 schieben kann. Er kann diese auch von der
Einlaufseite entfernen, um die Produkte von der Wippe 2a auf
das Transportband der oberen Vakuumkammer 12 zu fördern.
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In
analoger Weise ist eine untere Hubeinheit 9a vorgesehen,
die eine Verschlussplatte 6a betätigt, die dem
stirnseitigen Verschluss der unteren Vakuumkammer 13 dient.
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Der
unteren Verschlussplatte 6a ist das Verschlussplattengehäuse 10 gemäß 1 zugeordnet.
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In
analoger Weise befinden sich auf der Auslaufseite der beiden Vakuumkammern 12, 13 ebenfalls
solche ussplatten, die in gleicher Weise angetrieben und mit dem
Bezugszeichen 4b und 6b bezeichnet sind. Es ist
dort jeweils für die untere Verschlussplatte 6b die
Hubeinheit 9b vorhanden, während der Hubantrieb
für die endseitige Verschlussplatte 4b nicht dargestellt
ist.
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Auch
auf der Auslaufseite ist eine Wippe 2b angeordnet, die
in einem entsprechenden Produktverteiler angeordnet ist, der noch
auslaufseitig Leitbleche 19 zur besseren Ausschleusung
der dort ausgeschleusten Produkte aufweist.
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Auch
hier ist die Wippe 2b in die Stellungen nach oben und unten
in den Pfeilrichtungen 17 verschwenkbar ausgebildet. Die
ganze Maschine ruht auf einem Untergestell 11.
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Die
jeweiligen Verschlussplatten 4 und 6 sind demgemäß in
den Pfeilrichtungen 5 vertikal einstellbar ausgebildet.
In gleicher Weise wie das obere Transportband 14 in der
oberen Vakuumkammer 12 weist auch die untere Vakuumkammer 13 ein
zugeordnetes Transportband 15 auf.
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Es
laufen nun folgende Verfahrensschritte ab:
- 1.
Befüllen der oberen Vakuumkammer (12), hierbei
ist Verschlussplatte (4a) geöffnet
- 2. Während des Schrittes 1: Begasung der oberen Vakuumkammer
(12) mit einem Schutzgas
- 3. Während des Schrittes 1: Öffnen auch der
endseitigen Verschlussklappe (4b)
- 4. Vollständige Befüllung der oberen Vakuumkammer
(12)
- 5. Öffnen der einlauf- und endseitigen Verschlussklappen
(9a + 9b) der unteren Vakuumkammer (13)
- 6. Umschaltung der ein- und auslaufseitigen Wippen (2a, 2b)
- 7. Verschluss der oberen Vakuumkammer (12) durch Schließen
beider Verschlussklappen (4a, 4b)
- 8. Evakuierung der oberen Vakuumkammer (1)
- 9. Während Schritt 8 erfolgt der Schritt 1 für
die untere Vakuumkammer (13)
- 10. Während des Schrittes 9 erreicht die obere Vakuumkammer
(12) ihren Zielunterdruck (z. B. 200 mbar)
- 11. Während Schritt 10 wird Vakuum wieder auf Normaldruck
unter Zuführung von Schutzgas hergestellt
- 12. Produkte in der oberen Verschlusskammer (12) verweilen
unter Schutzgas, solange bis die untere Verschlusskammer (13)
mit neuen Produkten gefüllt ist. Die Verweilzeit ist abhängig
vom Befüllungsgrad der anderen Kammer.
- 13. Die Verschlussklappen (4a, 4b) der oberen Verschlusskammer
(12) werden geöffnet.
- 14. Die Wippen 2a, 2b schalten auf die obere
Verschlusskammer (12) um.
- 15. Auf der Einlaufseite wird neues Produkt in die Verschlusskammer
(12) eingeführt, während das in der Verschlusskammer
(12) ruhende Produkt auslaufseitig ausgeführt
wird und unter Schutzgasberieselung der Verpackungsmaschine zugeführt
wird.
- 16. Nach dem Verfahrensschritt 15 wird die untere Verschlusskammer
(13) evakuiert (siehe Schritt 7) und alle Schritte 7 bis
15 laufen für die untere Verschlusskammer (13)
ab.
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Die 1 zeigt
deshalb einen Produktionsablauf, bei dem erkennbar ist, dass auf
dem einlaufseitigen Produktverteiler 1 bereits schon neue
Produkte zur Einschleusung in die obere Vakuumkammer 12 vorbereitet
werden, während in der oberen Vakuumkammer die dort angegebenen
Produkte 3 für die Ausschleusung vorbereitet werden.
Es wird hierbei angenommen, dass in einem vorherigen Schritt die auf
dem auslaufseitigen Produktverteiler 1b ausgeschleusten
Produkte bereits schon evakuiert und rückbegast sind und
in Pfeilrichtung 18 ausgeschleust werden und dass ferner
die obere Vakuumkammer mit den Verschlussplatten 4a, 4b offen
ist, sodass die Verschlussplatten 4a, 4b angehoben sind.
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Das
mit 3 bezeichnete Produkt ist neues, unvorbereitetes Produkt,
das gerade in die obere Vakuumkammer 12 eingeschleust wurde
und die sich rechts vor dem Bezugszeichen für 3' befindlichen weiteren
Produkte sind für die Verpackung fertig vorbereitet und
werden gerade in Pfeilrichtung 16 ausgeschleust. Dies erfolgt über
den auslaufseitigen Produktverteiler 1b in Richtung auf
die nachgeschaltete Verpackungsmaschine.
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Die
Zeichnung nach 1 zeigt also gerade die Befüllung
der linken Hälfte der oberen Vakuumkammer und gleichzeitig
die Entleerung der rechten Hälfte der oberen Vakuumkammer
in Richtung auf die nachgeschaltete Verpackungsmaschine, während
in der unteren Vakuumkammer 13 die stirnseitigen Verschlussplatten 6a, 6b die
Vakuumkammer 13 abdichtend verschließen und das
dort enthaltene Produkt 3' wird gerade der Evakuierung
ausgesetzt, um dann nachfolgend mit einem Schutzgas begast zu werden.
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Die 2 zeigt
die Draufsicht auf die obere Vakuumkammer 12, wobei die
dort gezeigten Teile bereits schon beschrieben wurden.
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Die 4 und 5 zeigen
die jeweilige einlaufseitige Seite der beiden Vakuumkammern 12, 13 im
Ausschnitt, während 6 die hintereinander
laufenden Verfahrensschritte zeigt, wie sie vorstehend bereits schon
beschrieben wurden.
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Wichtig
ist, dass nach dem Verfahrensschritt 7 gemäß 6 die
Befüllung der unteren Vakuumkammer 13 bei Position 26 beginnt.
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Alle
Verfahrensschritte laufen dann in der unteren Vakuumkammer 13 genauso
ab, wie sie vorstehend anhand der oberen Vakuumkammer 12 erläutert
wurden.
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Hierbei
gibt es eine Synchronisierung, wie es beispielsweise bei Position 24 dargestellt
ist, d. h. die Verfahrensschritte in der Vakuumkammer 13 laufen in
Abhängigkeit von der Verweildauer und dem Zeitablauf der
Verfahrensschritte in der oberen Vakuumkammer 12 ab.
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Wichtig
ist jedoch, dass nach dem Verfahrensschritt 12 (Verweilen
der Produkte 3 in der oberen Vakuumkammer 12)
eine Verweilzeit 25 vergeht, die individuell einstellbar
ist. Es kann in Abhängigkeit vom Produkt und von anderen
Parametern bestimmt werden, wann die entsprechenden Verfahrensschritte
in der unteren Vakuumkammer 13 weiterlaufen, so wie dies
in 6 mit dem gekrümmten Pfeil bei 25 dargestellt
ist.
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Demzufolge
steuert die Verweilzeit 25 den Fortgang des Verfahrensschrittes
4 für die untere Vakuumkammer 13.
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Die
Verweilzeit ist also eine Art Zeitpuffer, der abhängig
ist vom Befüllungsgrad der jeweiligen Vakuumkammer 12, 13.
Sie kann auch 0 sein.
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Wenn
die letzte Packung in die untere Kammer einläuft und die
obere Vakuumkammer sich gerade im Verfahrensschritt der Verweilzeit
befindet, wird die Verweilzeit abgebrochen und die Schotten der
oberen Vakuumkammer geöffnet.
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Dies
zeigt auch die 7, wo schematisiert dargestellt
ist, dass die Ablaufzeit aller Verfahrensschritte der unteren Vakuumkammer
unterschiedlich sein kann in Bezug auf die Ablaufzeit aller Verfahrensschritte
bei der oberen Vakuumkammer und hierbei eine Differenz im Bereich
der Verweilzeit 25 besteht. Die Zeit, eine Kammer zu befüllen,
muss deshalb immer größer sein als die Zeit, die
notwendig ist, um die andere Kammer zu evakuieren und rückzubegasen.
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Die 3 zeigt
im Übrigen einen Querschnitt durch die beiden übereinander
angeordneten Vakuumkammern, wo erkennbar ist, dass das Transportband 14 als
Band ausgebildet ist. Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt.
Es kann ein beliebiger Längsförderer verwendet
werden, wie z. B. ein Bandförderer, ein Kettenförderer
oder andere Längsförderer, weil es nicht darauf
ankommt, dass das Produkt abdichtbar auf einem Längsförderer
angeordnet ist, wie es der Stand der Technik erfordert.
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Die
beiden Vakuumkammern 12, 13 sind also bevorzugt
als Vakuumgehäuse 22, 23 ausgebildet
und insbesondere aus Blechgehäusen gebildet.
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Die 4 zeigt,
dass sowohl an der Einlaufseite als auch an der Auslaufseite der
jeweilige Produktverteiler 1 mit der umschaltbaren Wippe 2, 2' in einer
vertikalen Führung 20 läuft, um ein geordnetes Umschalten
von der angehobenen in die abgesenkte Position zu erreichen.
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Es
handelt sich hierbei um eine reinigungsfreundliche Ausführung,
denn es kann aufgrund des Vorhandenseins dieser Führung 20 der
komplette Längsförderer in dem Produktverteiler 1 entnommen und
gereinigt werden.
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- 1
- Produktverteiler
(Einlauf) 1a, 1b
- 2
- Wippe
a, b
- 3
- Produkt 3'
- 4
- Verschlussplatte
a, b
- 5
- Pfeilrichtung
- 6
- Verschlussplatte
a, b
- 7
- Verschlussplattengehäuse
- 8
- Verschlussplattengehäuse
- 9
- Hubeinheit
a, b
- 10
- Verschlussplattengehäuse
- 11
- Untergestell
- 12
- Vakuumkammer
(oben)
- 13
- Vakuumkammer
(unten)
- 14
- Transportband
oben
- 15
- Transportband
unten
- 16
- Pfeilrichtung
- 17
- Pfeilrichtung
- 18
- Produktlaufrichtung
- 19
- Leitblech
- 20
- Führung
- 21
- Hubzylinder
- 22
- Vakuumgehäuse
- 23
- Vakuumgehäuse
- 24
- Position
- 25
- Verweilzeit
- 26
- Position
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/045951
A1 [0002]