EP0090955B1

EP0090955B1 - Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels

Info

Publication number: EP0090955B1
Application number: EP83102227A
Authority: EP
Inventors: Erhardt Krämer; Dieter Möller; Ralph Brauer
Original assignee: Benz and Hilgers GmbH
Current assignee: Benz and Hilgers GmbH
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1986-09-03
Also published as: DE3365782D1; EP0090955A3; US4505311A; DE3212292A1; JPH0242721B2; JPS58216508A; EP0090955A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels, das durch mindestens eine Förderschnecke aus einem Schneckentrog über einen Leitkanal einer Dosiervorrichtung und über einen anschließenden Formkanal (Mundstück) mindestens einem Verpackungsbehälter zugeführt wird, der nach Füllen und Verschließen mit einer Mehrzahl gleicher Verpackungsbehälter in einer Großpackung verpackt wird. Solche Maschinen gehören zum Stand der Technik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Maschine mit höherer Verpackungsleistung anzugeben.
Insbesondere bei teigigen oder pastösen Nahrungsmitteln ist die Steigerung der Verpackungsleistung mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden, da der Förderung des zu verpackenden Nahrungsmittels von einem Vorratsgefäß über Leitkanäle eine Dosiervorrichtung und ggf. einen anschließenden Formkanal zum Verpackungsbehälter aufgrund der speziellen Konsistenz des Nahrungsmittels ein beträchtlicher Widerstand entgegengesetzt wird. Es könnte nun daran gedacht werden, diesen Widerstand durch Installation einer größeren Antriebsleistung der Fördermittel zu überwinden.
Dieser Weg erweist sich jedoch nicht als zweckmäßig, da der Herstellungspreis der Maschine durch den stärkeren Antrieb steigt und auch während der Laufzeit der Maschine ständig höhere Energiekosten für den stärkeren Antrieb in Kauf genommen werden müssen.
Die Erfindung weist einen neuartigen Weg, mit dem es möglich ist, trotz Beibehaltung üblicher Antriebsleistungen, die Verpackungsleistung der Maschine zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Aus der US-PS 3,879,917 ist zwar schon eine Abfüllvorrichtung bekanntgeworden, bei der das Abfüllgut mittels einer Förderschnecke einer Dosiervorrichtung und von dort in den Verpackungsbehälter gebracht wird. Dort handelt es sich jedoch nicht um das Dosieren und Abfüllen sowie Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels, sondern um das Verpacken von pulverförmigen Materialien, die über die Förderschnecke nach unten über einen aus Kunststoff bestehenden über die Dosiervorrichtung gezogenen Beutel abgefüllt wird. Hinter der Förderschnecke ist ebenfalls ein Leitkanal vorhanden, der jedoch direkt in ein sich erweiterndes Mundstück übergeht, aus dessen unterem Ende das pulverförmige Material austritt. Eine trichterförmige bzw. obeliskartige Erweiterung des Leitkanals ist dort nicht vorhanden. Auch eine reibungsvermindernde Beschichtung zumindest des Leitkanals ist nicht vorgesehen. Eine solche Vorrichtung ist daher nicht geeignet zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels.
Eine solche Vorrichtung geht zwar aus der FR-PS 2 o86 969 (7013573) hervor, jedoch ist dort im Prinzip nur das unmittelbar über dem Verpackungsbehälter angeordnete Mundstück dargestellt, das aus einem Gehäuse und einem darin beweglich gelagerten Verschließkörper besteht. Ein Leitkanal im Sinne des Anmeldungsgegenstandes oder sogar eine Beschichtung dieses Leitkanals ist aber auch dort nicht vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, dabei zeigt:

Fig. 1: eine schematische, nicht maßstäbliche Darstellung einer Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken;
Fig. 2: einen Querschnitt des Leitkanals eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Linie 2 - 2 von Fig. 1;
Fig. 3: einen Querschnitt durch die Verbindungsstelle zwischen Fördertrog und Leitkanal gemäß Linie 3 - 3 der Fig. 1;
Fig. 4: einen Querschnitt durch den Fördertrog entlang Linie 4 - 4 gem. Fig. 1;
Fig. 5: eine Darstellung des in der Dosiervorrichtung enthaltenen Drehschiebers mit seinem Lagergehäuse;
Fig. 6: eine Vorderansicht auf die Stirnfläche des Drehschiebers mit Blickrichtung B aus Fig. 5;
Fig. 7: eine schematische Seitenansicht einer Fördervorrichtung zur Fortbewegung der Verpackungsbehälter mit auf dem Umfang eines Zahnriemens angeordneten Mitnehmern;
Fig. 8: eine vergrößerte Detaildarstellung des Bereichs X der Fördereinricbtung gem. Fig. 7;
Fig. 9: eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teilstücks des Mitnehmer tragenden Zahnriemens der Fördereinrichtung.

Fig. 1 zeigt in schematischer, nicht maßstäblicher Darstellung eine Maschine 10 zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels 12, das über einen Einmittels einer Förderschnecke 14 über einen Leitkanal 15 einer Dosiervorrichtung 16 zugeführt, dort nich Gewicht bzw. Volumen portioniert und schließlich über einen Formkanal 17 (Mundstück) in einen Verpackungsbehälter 18 eingefüllt wird.
Die Verpackungsbehälter 18 werden der Dosierstation 17' über einen in einer horizontale Ebene rotierenden Drehtisch 19 zugeführt. Alternativ können Verpackungsbehälter auch unmittelbar vor dem Verpackungsvorgang in einer unterhalb der Dosierstation 17' liegenden,in Fig. 1 nicht dargestellten Faltstation hergestellt werden. Nach Füllen und Verschließen der Verpackungsbehälter 18 werden diese über eine Fördervorrichtung 70 einer Sammelverpackungsstation 80 zugeführt, in der mehrere gleichartige Verpackungsbehälter 18 zu einer größeren Packung zusammengefaßt werden.
Die Förderung teigiger oder pastöser Nahrungsmittel 12 von dem Einfülltrichter 11 durch die Maschine 10 in Richtung auf den zu füllenden Verpackungsbehälter 18 stößt in der Praxis insbesondere dann auf sehr große Schwierigkeiten, wenn sich das Nahrungsmittel 12 mehr oder weniger einer festen Konsistenz annähert. Bei herkömmlichen Maschinen wurde beispielsweise beobachtet, daß abhängig vom jeweiligen Zustand des Nahrungsmittels 12,eine drastische Reduzierung der Verpackungsleistung auftrat bzw. eine Füllung der Verpackungsbehälter 18 überhaupt nicht mehr stattfand, weil die innerhalb der Maschine 10 verlaufenden Förderungswege verstopften und die üblicherweise installierten Antriebsaggregate nicht in der Lage waren, den sich dem Nahrungsmittelfluß bietenden Widerstand zu überwinden. Möglicherweise könnte eine wesentlich verstärkte Antriebsleistung dieses Problem überwinden, wobei jedoch erhöhte Herstellungskosten der Maschine und wesentlich höhere laufende Kosten infolge des höheren Energiebedarfs in Kauf zu nehmen wären. Demgegenüber geht die Erfindung einen andersartigen zum Erfolg führenden Weg, indem sie nämlich vorsieht, daß zumindest der zwischen Schneckentrog 13 und Dosiervorrichtung 16 angeordnete Leitkanal 15 und der sich an die Dosiervorrichtung 16 anschließende Formkanal 17 sich in Förderungsrichtung des Nahrungsmittels 12 trichterförmig bzw. obeliskartig erweiternd ausgebildet sind, und daß zumindest der Leitkanal 15 mit einer reibungsvermindernden Beschichtung ausgekleidet ist. Eine trichterförmige Erweiterung des Leitkanals 15 oder des Formkanals 17 kommt dann in Betracht, wenn diese Teile der Maschine 10 eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Eine obeliskartige Erweiterung ist zweckmäßig dann vorzusehen, wenn diese Maschinenbauteile - wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt - eine rechteckförmige oder auch quadratische Querschnittsfläche 22 aufweisen. Fig. 2 zeigt ein Schnittbild des Leitkanals 15 eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei handelt es sich um eine Maschine, bei der dieser Leitkanal 15 nur einen einzigen Förderweg aufweist, dessen Innenquerschnitt 22 zudem rechteckförmig ausgebildet ist. Unter einer trichterförmigen bzw. obeliskartigen Erweiterung ist zu verstehen, daß an Stelle von auf der jeweiligen Grundfläche senkrecht stehenden Mantelflächen Mantelflächen vorgesehen werden, die in Förderungsrichtung des Nahrungsmittels 12 gleichmäßig unter einem bestimmten Winkelwert auseinanderstreben. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, unter etwa 2° liegende Winkelwerte zwischen einer als Bezugsebene angenommenen, auf der Grundfläche senkrecht stehenden Ebene und der nach auswärts gerichteten Innenmantelfläche des Leitkanals 15 oder des Formkanals 17 vorzusehen.
Durch eine derartige Maßnahme wird eine Staubildung entlang der Förderstrecke des Nahrungsmittels 12 vermieden und ein gleichbleibenderNahrungsmittelfluß sichergestellt.
Die Fortbewegung des zu verpackenden Nahrungsmittels 12 innerhalb der Maschine 10 ksnn vorteilhaft weiter dadurch erleichtert werden, daß zumindest der Leitkanal 15, der zudem noch die Aufgabe hat, das zu fördernde Nahrungsmittel 12 in eine andere Richtung umzulenken, mit einer reibungsvermindernden Beschichtung 21 (Fig. 2) ausgekleidet ist. Als reibungsvermindernde Beschichtung 21 eignet sich insbesondere ein für nahrungsmittelverarbeitende Maschinen zugelassener Kunststoff, wie beispielsweise Polytetraäthylenfluorid (PTFE). Unter Umständen ist es zweckmäßig, auch zumindest noch den sich an die Dosiervorrichtung 16 anschließenden Formkanal 17 mit einer solchen reibungsvermindernden Beschichtung auszukleiden. Es ist selbstverständlich möglich, auch weitere Innenräume der Maschine 10, die mit dem Nahrungsmittel 12 in Berührung kommen, mit einer reibungsvermindernden Beschichtung auszukleiden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Schneckentrog 13 zwei gegenläufig rotierende Förderschnecken 14 angeordnet, die das Nahrungsmittel 12 in Richtung auf den Leitkanal 15 fortbewegen. Um ein für den Fördervorgang hinderliches, der Drehrichtung der Förderschnecken 14 folgendes Verdrehen der geförderten Nahrungsmittelstränge zu verhindern, sind im Innenraum 40 (Fig. 4) des Schneckentrogs 13, der im wesentlichen die Gestalt parallel nebeneinander gelagerter Hohlzylinder hat, Führungsrillen 41 vorgesehen, die vornehmlich in die außenseitig gegenüberliegenden Flächenbereiche der Innenmantelfläche 42 eingebracht sind. Vorzugsweise erstrecken sich die Führungsrillen 41 in Längsachsenrichtung der Hohlzylinder. Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Schneckentrog 13 entlang Linie 4 - 4 von Fig. 1. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche an der Führungsrille 41 Teil einer Kreißfläche.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der Leitkanal 15 zwei räumlich voneinander getrennte Förderwege, die mit einer nierenförmigen Öffnung 30 das aus dem Schneckentrog 13 herangeförderte Nahrungsmittel 12 aufnehmen (Fig. 3). Jede der beiden Erweiterungen der nierenförmigen Öffnung 30 fluchtet dabei mit der Querschnittsfläche der in Förderrichtung zuvor angeordneten Förderschnecke 14.
Nach Durchqueren des Leitkanals 15 gelangt das Nahrungsmittel 12 in die Dosiervorrichtung 16, in der es nach Gewicht und/ oder Volumen portioniert und anschließend einem Formkanal 17 (Mundstück) zugeführt wird. Der Formkanal 17 hat die Aufgabe, das portionierte Nahrungsmittel 12 in den Verpackungsbehälter 18 einzuleiten und es dabei ggf. schon in eine der Gestalt des Verpackungsbehälters 18 angepaßten Form zu bringen. Beispielsweise kann der Formkanal 17 eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweisen, um einen quaderförmigen Strang des Nahrungsmittels 12 zu erzeugen.
Die Dosiervorrichtung 16 selbst umfaßt einen an sich bekannten Drehschieber 50, der näher anhand der Fig. 5 und 6 erläutert wird. In an sich bekannter Weise nimmt der vorzugsweise fliegend gelagerte Drehschieber 50 zwei nicht zeichnungsmäßig erläuterte Stellungen ein. In einer ersten Stellung ermöglicht er den Durchtritt des Nahrungsmittels 12 zu einem ersten in Fig. 1 lediglich schematisch angedeuteten Dosierzylinder 16' bzw. 16". Während dieses Arbeitstakts besteht keine Verbindung zwischen diesem Dosierzylinder und dem Formkanal 17. In einer darauffolgenden Stellung des Drehschiebers 50 wird eine Verbindung zwischen dem ersten Dosierzylinder 16' bzw. 16" zu dem Formkanal 17 hergestellt, so daß das zunächst im Dosierzylinder 16' befindliche Nahrungsmittel 12 in den Verpackungsbehälter 18 ausgestoßen werden kann.
Zugleich wird aus dem nachgeförderten Nahrungsmittelvorrat der andere Dosierzylinder 16" gefüllt. Die Dosierzylinder werden auf an sich bekannte Weise hydraulisch, elektrisch oder mechanisch betätigt. Wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht, ist der in seinem Gehäuse 51 (Fig. 5) fliegend gelagerte Drehschieber 50 auf jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten einerseits von ebenen Flächen 53 und andererseits von Zylindermantelflächen 52 derart begrenzt und scheibenförmig ausgebildet, daß die Zylindermantelflächen 52 nur einen, vorzugsseise unter etwa 120° liegenden Teil eines Kreisumfangs ausmachen. Dadurch wird erreicht, daß nur eine verhältnismäßig kleine Mantelfläche des Drehschiebers 50 der ihm zugeordneten Gehäusewandung gegenüberliegt, wodurch sich eine Reibungsverminderung während der Drehbewegung das Drehschiebers erzielen läßt. Diese Reibungsverminderung trägt ebenfalls zur Steigerung der Förderungsleistung bei.
Im Bereich der Dosierstation 17' wird der Verpackungsbehälter 18 mit einer wohlbestimmten Menge des Nahrungsmittels 12 gefüllt und verschlossen. Nach dem Verschließen wird er einer in Radialrichtung 18' auswärts wegführenden Transportvorrichtung 70 (Fig. 1) übergeben, die ihn zu einer Sammelverpackungsstation 80 der Maschine 10 überführt und die oberhalb des Drehtisches 19 angeordnet ist. In dieser Sammelverpackungsstation werden mehrere gleichartige Verpackungsbehälter 18 zu einer größeren Sammelverpackung zusammengestellt. Die Transportvorrichtung 70 wird ausführlich anhand der Fig. 7, 8 und 9 erläutert. Die Transportvorrichtung 70 umfaßt einen endlos umlaufenden Zahnriemen 73, der in gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt paarweise einander zugeordnete Mitnehmer 71, 72 trägt.
Diese sind - wie insbesondere aus den vergrößerten Darstellungen der Fig. 8 und 9 hervorgeht - parallel zueinander ausgerichtet und erstrecken sich quer zur Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens 73. Die paarweise einander zugeordneten Mitnehmer 71, 72 sind ebenfalls mit Abstand voneinander angeordnet, und zwar derart, daß sie mit je einer ihrer Seitenkanten 74, 75 fluchtend ausgerichtet sind. Dabei verfügt der in Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens 73 vorlaufende Mitnehmer 71 über eine wesentlich kleinere Mitnehmerfläche als der zugeordnete nachlaufende Mitnehmer 72. Dies hat folgende Bewandtnis. Der die kleinere Mitnehmerfläche aufweisende Mitnehmer 71 greift exzentrisch an einer Seitenkante des einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Verpackungsbehälters 18 an und dreht diesen um etwa 90°. Unmittelbar anschließend greift der in Laufrichtung des Zahnriemens 73 folgende Mitnehmer 72 an der nun hinten liegenden Kante des Verpackungsbehälters 18 an und fördert diesen in Pfeilrichtung auf die Verpackungsstation 80. Die zuvor beschriebene Maßnahme ist deshalb erforderlich, weil die Verpakkungsbehälter 18 im Bereich der Dosierstation 17 eine andere Lage einnehmen, als in der Sammelverpackungsstation 80.

Claims

1. Maschine zum Dosieren, Abfüllen und Verpacken eines teigigen oder pastösen Nahrungsmittels, das durch mindestens eine Förderschnecke aus einem Schneckentrog über einen Leitkanal einer Dosiervorrichtung und über einen anschließenden Formkanal (Mundstück) mindestens einem Verpackungsbehälter zugeführt wird, der nach Füllen und Verschließen mit einer Mehrzahl gleicher Verpackungsbehälter in einer Großpackung verpackt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der zwischen Schneckentrog (13) und Dosiervorrichtung (16) angeordnete Leitkanal (15) und der sich an die Dosiervorrichtung (16) anschließende Formkanal (17) sich in Förderungsrichtung des Nahrungsmittels (12) trichterförmig bzw. obeliskartig erweiternd ausgebildet sind und daß zumindest der Leitkanal (15) mit einer reibungsvermindernden Beschichtung (21) ausgekleidet ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (40) des Schneckentrogs (13) im wesentlichen die Gestalt parallel nebeneinander gelagerter Hohlzylinder hat, in deren Innenmantelfläche (42) vornehmlich auf den außenseitig gegenüberliegenden Flächenbereichen Führungsrillen (41) eingelassen sind, die sich in Längsachsenrichtung erstrecken.

3. Maschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkanal (15) zwei räumlich getrennte Förderwege umfaßt, die mit einer nierenförmigen Öffnung (30) das über den Schneckentrog (13) herangeförderte Nahrungsmittel aufnehmen.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (16) mindestens einen in einem Gehäuse (51) fliegend gelagerten Drehschieber (50) umfaßt, der auf jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten einerseits von ebenen Flächen (53) und im übrigen von Zylindermantelflächen (52) derart begrenzt und scheibenförmig ausgebildet ist, daß die Zylindermantelflächen (52) nur einen vorzugsweise unter 120° liegenden Teil eines Kreisumfangs ausmachen.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übernahme der gefüllten Verpackungsbehälter (18) von der Dosierstation (17') und für ihren Weitertransport zur Sammelverpackungsstation (80) ein endlos umlaufender Zahnriemen (73) vorgesehen ist, der in gleichen Abständen auf dem Umfang verteilt paarweise einander zugeordnete Mitnehmer (71, 72) trägt.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise einander zugeordneren Mitnehmer (71, 72) parallel ausgerichtet sind und sich quer zur Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens (73) erstrecken.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise einander zugeordneten Mitnehmer (71, 72) mit je einer ihrer Seitenkanten (74, 75) fluchtend ausgerichtet sind, und daß der in Fortbewegungsrichtung des Zahnriemens (73) vorlaufende Mitnehmer (71) eine wesentlich kleinere Mitnehmerfläche aufweist als der zugeordnete nachlaufende Mitnehmer (72).