УПРАВЛЯЮЩИЙ БЛОК ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЦЕЛОСТНОСТИ ОТРЫВНЫХ ЗАКРЫВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ОТВЕРСТИЯ В ПОЛОСОВОМ УПАКОВОЧНОМ МАТЕРИАЛЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ АНТИСЕПТИЧЕСКИХ ЗАПЕЧАТАННЫХ УПАКОВОК ДЛЯ ТЕКУЧИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2004 года по МПК B31B1/74 G01N27/24 

Настоящее изобретение касается управляющего блока для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, установленных на соответствующие отверстия в полосовом упаковочном материале для формирования антисептических упаковок для текучих пищевых продуктов.

Как известно, многие текучие пищевые продукты, такие как фруктовый сок, UHT-молоко (обработанное при очень высокой температуре), вино, томатный соус и т.д., продают в упаковках, выполненных из стерилизованного упаковочного материала.

Типичным примером такой упаковки является параллелепипедная упаковка для жидких или текучих продуктов, известная под зарегистрированным товарным знаком Тетра Брик Асептик, которая образована сгибанием и запечатыванием разматываемой из рулона полосы упаковочного материала. Упаковочный материал имеет многослойную структуру, содержащую слой волокнистого материала, например бумаги, покрытого с обеих сторон слоями термосвариваемого пластикового материала, например полиэтилена. В случае антисептических упаковок для длительного хранения продуктов, таких как UHT-молоко, упаковочный материал содержит слой барьерного материала, образованного, например, алюминиевой пленкой, которая нанесена на слой термопластикового материала и, в свою очередь, покрыта другим слоем термопластикового материала, образующего внутреннюю поверхность упаковки, впоследствии контактирующую с продуктом.

Как известно, такие упаковки производят в полностью автоматических машинах, в которых образуется непрерывная труба из упаковочного материала, подаваемого в виде полосы. Полоса упаковочного материала стерилизуется в упаковочных машинах, например, посредством нанесения химического стерилизующего агента, такого как раствор перекиси водорода; при дальнейшей стерилизации стерилизующий агент удаляется, например, испарением при нагревании с поверхности упаковочного материала; полоса упаковочного материала, стерилизуемого таким образом, удерживается в закрытой стерильной среде, а сгибается и запечатывается продольно в форме трубы.

Трубу заполняют стерилизованным или стерильно обработанным пищевым продуктом и запечатывают через равно разнесенные поперечные участки, вдоль которых ее затем разрезают на подушкообразные упаковки, которые затем механически сгибаются с образованием готовых, например, по существу, параллелепипедных упаковок.

Готовая упаковка содержит отверстие, через которое выливают продукт, и отрывное закрывающее устройство, установленное на отверстие.

Образование отверстий и установку отрывных закрывающих устройств на полосе упаковочного материала осуществляют перед сгибанием материала в вертикальную трубу и заполнением пищевым продуктом.

Более конкретно, каждое отрывное закрывающее устройство содержит "накладной" элемент, образованный небольшим листом термосвариваемого пластикового материала и нанесенный, чтобы закрыть соответствующее отверстие, на поверхность упаковочного материала, которая впоследствии образует внутреннюю поверхность упаковки, отрывной язычок, установленный на противоположной поверхности упаковочного материала и термосваренный с накладным элементом.

Язычок содержит слой алюминия и слой термосвариваемого пластикового материала, обычно полиэтилена, приваренного к накладному элементу. С помощью накладного элемента и язычка, приваренных друг к другу, участок накладного элемента, прикрепленный к язычку, также удаляется, таким образом освобождая отверстие, когда язычок отрывают.

В ходе операции термосваривания могут образовываться разрывы или микроотверстия в перегретом накладном элементе, взаимодействующем с обычно довольно неровными краями отверстия, образованного в упаковочном материале.

Присутствие микроотверстий в накладном элементе может нарушать целостность и антисептичность упаковки из-за попадания в упаковку наружного воздуха.

Техническим результатом изобретения является создание управляющего блока для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, установленных на соответствующие отверстия в полосовом упаковочном материале, который обеспечивает проверку качества установки закрывающих устройств на упаковочный материал и контроль при работе упаковочной машины.

Этот технический результат достигается тем, что управляющий блок предназначен для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, установленных на соответствующие отверстия в полосовом упаковочном материале для формирования антисептически запечатанных упаковок для текучих пищевых продуктов, причем упаковочный материал имеет многослойную структуру, содержащую, по меньшей мере, один электропроводящий лист барьерного материала, покрытый с противоположных сторон соответствующими слоями термосвариваемого пластикового материала, при этом каждое закрывающее устройство содержит листовой накладной элемент, выполненный из термосвариваемого пластикового материала и наложенный таким образом, чтобы закрыть соответствующее отверстие, на поверхность упаковочного материала, образующую впоследствии внутреннюю поверхность упаковки, и отрывной язычок, также выполненный из термосвариваемого пластикового материала, наложенный на противоположную поверхность упаковочного материала и приваренный к накладному элементу. Согласно изобретению управляющий блок содержит, по меньшей мере, одну контактирующую поверхность с рабочим электрическим потенциалом, взаимодействующую с упаковочным материалом на накладных элементах с образованием одной пластины конденсатора, другая пластина которого образована листом барьерного материала и диэлектрик которого образован термосвариваемым пластиковым материалом накладных элементов и слоем упаковочного материала, расположенным между листом барьерного материала и накладными элементами, и детекторное средство, соединенное с контактирующей поверхностью и с листом барьерного материала упаковочного материала для определения электрической величины, связанной с изменениями диэлектрического сопротивления диэлектрика конденсатора и, таким образом, для обнаружения наличия любых микроотверстий в накладных элементах.

Детекторное средство может содержать индикаторное средство для обнаружения протекания электрического тока через диэлектрик конденсатора.

Детекторное средство может также содержать компаратор, имеющий первый вход, принимающий ссылочный сигнал, показывающий ссылочный потенциал, второй вход, принимающий измеряемый сигнал, показывающий измеряемый потенциал, связанный с рабочим электрическим потенциалом, и выход, подающий сигнал состояния, указывающий на наличие микроотверстий в соответствующем накладном элементе в случае заданного соотношения между измеряемым сигналом и ссылочным сигналом. При этом сигнал состояния может представлять собой логический сигнал, принимающий первый логический уровень, указывающий на наличие микроотверстий в соответствующем накладном элементе, когда измеряемый потенциал меньше ссылочного потенциала.

Целесообразно, чтобы контактирующая поверхность была соединена с генератором напряжения, обеспечивающим рабочий электрический потенциал, и детекторное средство содержало резисторное средство, расположенное между генератором напряжения и контактирующей поверхностью.

Возможно, чтобы блок содержал первый и второй неприводные ролики, имеющие соответствующие оси, параллельные упаковочному материалу и взаимодействующие на противоположных сторонах с упаковочным материалом у накладных элементов и язычков соответственно, при этом контактирующая поверхность была образована наружной поверхностью первого неприводного ролика. Каждый из первого и второго неприводных роликов может содержать цилиндрический промежуточный участок и округлые, выпуклые наружу противоположные концевые участки с радиусом кривизны в диапазоне от 0,25 до 0,5 диаметра промежуточного участка.

Блок может содержать третий неприводной ролик, имеющий ось, перпендикулярную упаковочному материалу, взаимодействующий в боковом направлении с периферическим краем материала и заземленный.

Каждый язычок может иметь многослойную структуру, содержащую слой барьерного материала.

Предпочтительный, неограничивающий вариант выполнения настоящего изобретения будет описан ниже в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид сбоку управляющего блока по настоящему изобретению для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, установленных на соответствующие отверстия в полосовом упаковочном материале,

фиг.2 - вид спереди управляющего блока, показанного на фиг.1,

фиг.3 - увеличенный вид в сечении закрывающего устройства, установленного на соответствующее отверстие в упаковочном материале.

На чертежах показан управляющий блок 1 для проверки целостности отрывных закрывающих устройств 2, установленных на соответствующие отверстия 3 в полосовом упаковочном материале 4, подаваемом вдоль пути Р.

Блок 1 может быть объединен с упаковочной машиной (на чертеже не показана) для непрерывного производства из полосового упаковочного материала 4 антисептических запечатанных упаковок (на чертеже не показаны) для текучих пищевых продуктов, таких как пастеризованное или UHT-молоко, фруктовый сок, вино и т.д. В частности, упаковочный материал 4 сгибают и продольно запечатывают известным образом с образованием вертикальной трубы, которую заполняют стерилизованным или стерильно обработанным пищевым продуктом и запечатывают вдоль равно разнесенных участков, а затем механически сгибают с образованием готовых упаковок.

Блок 1 расположен по пути Р упаковочного материала 4, ниже по ходу от известного рабочего места (на чертеже не показано) для установки закрывающих устройств 2 на соответствующие отверстия 3 в упаковочном материале 4 и выше по ходу (т.е. перед) от рабочего места для образования вертикальной трубы упаковочного материала.

Упаковочный материал 4 имеет многослойную структуру и, по существу, содержит слой волокнистого материала, например бумаги, покрытого с обеих сторон соответствующими слоями термосвариваемого пластикового материала, например полиэтилена. Поверхность упаковочного материала 4, впоследствии образующая внутреннюю поверхность упаковки и поэтому контактирующая с пищевым продуктом, также снабжена слоем электропроводящего барьерного материала, образованного, например, алюминиевой пленкой 4а, которая, в свою очередь, покрыта с обеих сторон соответствующими слоями термосвариваемого пластикового материала, например полиэтилена.

Как показано на фиг.3, каждое закрывающее устройство 2 содержит накладной элемент 5, образованный небольшим листом термосвариваемого пластикового материала и наложенный таким образом, чтобы закрыть соответствующее отверстие 3, на поверхность упаковочного материала, впоследствии образующую внутреннюю поверхность упаковки. Отрывной язычок 6, который также выполнен из термосвариваемого материала, наложен на противоположную поверхность упаковочного материала 4 и термосварен с накладным элементом 5. В частности, накладной элемент 5 и язычок 6 соединены вдоль запечатывающей области, проходящей вблизи и внутрь от бокового края соответствующего отверстия 3 и образующей отрывной участок накладного элемента 5, когда отрывают язычок 6.

Язычок 6 также имеет многослойную структуру и содержит слой термосвариваемого пластикового материала, например полиэтилена, одна поверхность которого соединена с накладным элементом 5, и слой барьерного материала, обычно алюминия, который прикреплен к слою термосвариваемого материала на противоположной стороне от накладного элемента 5.

Как показано на фиг.1 и 2, блок 1, по существу, содержит наружный, по существу, параллелепипедный корпус 8, выполненный из пластикового материала и имеющий противоположные боковые отверстия 9, 10 для прохождения полосового упаковочного материала 4, и два неприводных ролика 11, 12, размещенных внутри корпуса 8 со своими соответствующими осями А, В, параллельными упаковочному материалу 4. Ролики 11, 12 поддерживаются вращаемым образом соответствующими парами скоб 13, 14, выступающими из боковой стенки корпуса 8, и взаимодействуют на противоположных сторонах с упаковочным материалом 4 у накладных элементов 5 и язычков 6 соответственно.

Более конкретно, ролик 11 установлен с возможностью вращения вокруг соответствующей оси А на свободных концах скоб 14, тогда как ролик 12 установлен с возможностью вращения вокруг оси В на одном конце рычажного шатуна 15, шарнирно соединенного в промежуточной точке со скобами 14, противоположный конец которого соединен с нижней стенкой корпуса 8 посредством цилиндрической спиральной пружины 16, которая поэтому оказывает вращающий момент на шатун 15 для поддержания ролика 12 в контакте с упаковочным материалом 4.

Каждый ролик 11, 12 содержит цилиндрический промежуточный участок 40 с диаметром d и округлые выпуклые наружу противоположные концевые участки 41 с радиусом кривизны r в диапазоне от 0,25 до 0,5 диаметра d промежуточного участка 40.

Ролик 11 соединен с регулируемым генератором 20 высокого напряжения так, что наружная поверхность 21 ролика 11, контактирующая с упаковочным материалом 4, имеет рабочий потенциал Va, тогда как алюминиевая пленка 4а упаковочного материала 4 имеет потенциал земли (заземлена). Поверхности 21 ролика 11 и алюминиевой пленки 4а упаковочного материала 4 образуют соответствующие пластины конденсатора 23, диэлектрик которого образован термосвариваемым пластиковым материалом накладного элемента 5 и слоем упаковочного материала 4, расположенным между алюминиевой пленкой 4а и накладными элементами 5.

Для обеспечения надежного заземления алюминиевой пленки 4а упаковочного материала 4 имеется дополнительный неприводной ролик 24, который заземлен, размещен внутри корпуса 8 с возможностью вращения вокруг соответствующей оси С, перпендикулярной упаковочному материалу 4, и имеет наружную кольцевую канавку 25, взаимодействующую и контактирующую в боковом направлении с периферическим краем упаковочного материала 4.

Важным признаком настоящего изобретения является то, что блок 1 также содержит детекторное средство 26 для обнаружения изменений диэлектрического сопротивления упаковочного материала 4, оснащенного закрывающими устройствами 2, и таким образом, для выявления наличия любых микроотверстий (фиг.3) в накладном элементе 5.

Более конкретно, вследствие различных изолирующих свойств воздуха и материала, образующего накладной элемент 5, опыты показали, что когда закрывающие устройства 2 совершенно целостны, диэлектрическое сопротивление упаковочного материала 4, оснащенного закрывающими устройствами 2, равно первому значению D1 - в показанном примере 20 кВ/мм - и принимает второе значение D2 - в показанном примере 3 кВ/мм - ниже значения D1, при наличии микроотверстий в накладном элементе 5.

Детекторное средство 26 обеспечивает обнаружение электрического тока через диэлектрик конденсатора 23, возникающего в виде функции значения Va рабочего потенциала, подаваемого генератором 20, и когда диэлектрическое сопротивление упаковочного материала 4, оснащенного закрывающими устройствами 2, изменяется от величины D1 до величины D2, то есть при наличии микроотверстий в накладном элементе 5. В частности, рабочий потенциал Va, подаваемый генератором 20, выбирается таким образом, чтобы не производить электрический ток через диэлектрик конденсатора 23, когда накладные элементы 5 совершенно целостны, но чтобы он был достаточен для производства такого тока при наличии микроотверстий в накладных элементах 5.

Как показано на фиг.1, детекторное средство 26 содержит резистор 28, имеющий первый полюс 29, соединенный с генератором 20, и второй полюс 30, соединенный с роликом 11, и компаратор 31, имеющий первый вход 32, соединенный с полюсом 29 через понижающий трансформатор 33, подающий измеряемый потенциал Vm, связанный с потенциалом полюса 29 и поэтому с рабочим потенциалом Va, второй вход 34, получающий ссылочный потенциал Vf, и выход 35, подающий логический сигнал состояния Sp, указывающий присутствие или отсутствие микроотверстий в соответствующем накладном элементе 5 и принимающий верхний логический уровень (Sp=1), когда измеряемый потенциал Vm ниже ссылочного потенциала Vf, и нижний логический уровень (Sp=0) - при других условиях.

При использовании генератор 20 подает рабочий потенциал Va с прямоугольным импульсом, который принимает верхние значения вблизи каждого закрывающего устройства 2 и нижние значения в областях упаковочного материала 4, расположенных между двумя последовательными отверстиями 3, так, чтобы не производить в таких областях никакого электрического тока, который может вызываться присутствием маленьких трещин в слоях термосвариваемого материала, контактирующего с алюминиевым слоем, и который может повредить упаковочный материал 4.

В случае наличия микроотверстий (фиг.3) в накладном элементе 5, перемещающемся между роликами 11 и 12, диэлектрическое сопротивление материала, расположенного между роликом 11 и алюминиевой пленкой 4а упаковочного материала 4, падает от значения D1 до значения D2 так, чтобы в присутствии высокого значения рабочего потенциала Va от генератора 20 через упаковочный материал 4 шел электрический ток, таким образом приводя к падению измеряемого потенциала Vm. Поскольку измеряемый потенциал Vm падает ниже ссылочного потенциала Vf, сигнал состояния переключается из нижнего в верхний логический уровень, указывая на наличие микроотверстий в накладном элементе 5.

Когда измеряемый потенциал Vf падает ниже минимального порогового значения, связанного с диэлектрическим сопротивлением D2 материала, расположенного между роликом 11 и алюминиевой пленкой 4а упаковочного материала 4, никакой электрический ток не протекает через упаковочный материал 4, так что потенциал возрастает до максимального порогового значения, выше которого электрический ток снова проходит через диэлектрик конденсатора 23. Это явление повторяется до тех пор, пока мимо роликов 11 и 12 не пройдет микроотверстие, то есть в течение периода времени, зависящего от скорости перемещения упаковочного материала 4.

Когда микроотверстие проходит мимо роликов 11 и 12, измеряемый потенциал Vm возвращается к номинальному значению, и следовательно, сигнал состояния Sp принимает нижний логический уровень.

И наоборот, если накладной элемент 5, перемещающийся между роликами 11 и 12, является совершенно целостным, электрический ток не проходит через упаковочный материал 4, оснащенный закрывающими устройствами 2, так что измеряемый потенциал Vm остается в номинальном значении и не падает ниже ссылочного потенциала Vf, а сигнал Sp остается на нижнем логическом уровне (Sp=0).

Преимущества блока 1 по настоящему изобретению будут более понятны из последующего описания.

В частности, блок 1 обеспечивает контроль качества операций, осуществляемых на упаковочном материале 4, по образованию отверстий 3 и по установке соответствующих закрывающих устройств 2. Информацию, содержащуюся в сигнале состояния Sp, указывающем на наличие микроотверстий в накладных элементах 5, можно использовать для выбрасывания на последующих стадиях рабочего цикла упаковочной машины, по меньшей мере, тех упаковок, которые были образованы из того участка упаковочного материала 4, который содержит поврежденные накладные элементы 5.

Понятно, возможны модификации блока 1, описанного и показанного здесь, однако не выходя из объема заявленного изобретения.

В частности, ролик 11, соединенный с генератором 20, может быть соединен с корпусом 8 посредством рычажного шатуна 15 и пружины 16, а ролик 12 может быть прикреплен к корпусу 8.

Управляющий блок для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, взаимодействующий с упаковочным материалом, имеет многослойную структуру, содержащую, по меньшей мере, один электропроводящий лист барьерного материала, покрытый с противоположных сторон соответствующими слоями термосвариваемого пластикового материала. При этом каждое закрывающее устройство содержит листовой накладной элемент, выполненный из термосвариваемого пластикового материала и наложенный таким образом, чтобы закрыть соответствующее отверстие, на поверхность упаковочного материала, образующую впоследствии внутреннюю поверхность упаковки. При этом отрывной язычок, также выполненный из термосвариваемого пластикового материала, наложенный на противоположную поверхность упаковочного материала и приваренный к накладному элементу, содержит, по меньшей мере, одну контактирующую поверхность с рабочим электрическим потенциалом, взаимодействующую с упаковочным материалом на накладных элементах с образованием одной пластины конденсатора. Другая пластина конденсатора образована листом барьерного материала, диэлектрик которого образован термосвариваемым пластиковым материалом накладных элементов и слоем упаковочного материала, расположенным между листом барьерного материала и накладными элементами. При этом детекторное средство, соединенное с контактирующей поверхностью и с листом барьерного материала упаковочного материала, предназначено для определения электрической величины, связанной с изменениями диэлектрического сопротивления диэлектрика конденсатора, и для обнаружения, таким образом, наличия любых микроотверстий в накладных элементах. Предложенное устройство обеспечивает проверку качества установки закрывающих устройств на упаковочный материал и контроль при работе упаковочной машины. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Управляющий блок для проверки целостности отрывных закрывающих устройств, установленных на соответствующие отверстия в полосовом упаковочном материале для формирования антисептически запечатанных упаковок для текучих пищевых продуктов, причем упаковочный материал имеет многослойную структуру, содержащую, по меньшей мере, один электропроводящий лист барьерного материала, покрытый с противоположных сторон соответствующими слоями термосвариваемого пластикового материала, при этом каждое закрывающее устройство содержит листовой накладной элемент, выполненный из термосвариваемого пластикового материала и наложенный таким образом, чтобы закрыть соответствующее отверстие, на поверхность упаковочного материала, образующую впоследствии внутреннюю поверхность упаковки, и отрывной язычок, также выполненный из термосвариваемого пластикового материала, наложенный на противоположную поверхность упаковочного материала и приваренный к накладному элементу, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одну контактирующую поверхность с рабочим электрическим потенциалом, взаимодействующую с упаковочным материалом на накладных элементах с образованием одной пластины конденсатора, другая пластина которого образована листом барьерного материала, и диэлектрик которого образован термосвариваемым пластиковым материалом накладных элементов и слоем упаковочного материала, расположенным между листом барьерного материала и накладными элементами, и детекторное средство, соединенное с контактирующей поверхностью и с листом барьерного материала упаковочного материала для определения электрической величины, связанной с изменениями диэлектрического сопротивления диэлектрика конденсатора и, для обнаружения таким образом наличия любых микроотверстий в накладных элементах.2. Блок по п.1, отличающийся тем, что детекторное средство содержит индикаторное средство для обнаружения протекания электрического тока через диэлектрик конденсатора.3. Блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что детекторное средство содержит компаратор, имеющий первый вход, принимающий ссылочный сигнал, показывающий ссылочный потенциал, второй вход, принимающий измеряемый сигнал, показывающий измеряемый потенциал, связанный с рабочим электрическим потенциалом, и выход, подающий сигнал состояния, указывающий на наличие микроотверстий в соответствующем накладном элементе в случае заданного соотношения между измеряемым сигналом и ссылочным сигналом.4. Блок по п.3, отличающийся тем, что сигнал состояния представляет собой логический сигнал, принимающий первый логический уровень, указывающий на наличие микроотверстий в соответствующем накладном элементе, когда измеряемый потенциал меньше ссылочного потенциала.5. Блок по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что контактирующая поверхность соединена с генератором напряжения, обеспечивающим рабочий электрический потенциал, и детекторное средство содержит резисторное средство, расположенное между генератором напряжения и контактирующей поверхностью.6. Блок по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что содержит первый и второй неприводные ролики, имеющие соответствующие оси, параллельные упаковочному материалу и взаимодействующие на противоположных сторонах с упаковочным материалом у накладных элементов и язычков, соответственно, при этом контактирующая поверхность образована наружной поверхностью первого неприводного ролика.7. Блок по п.6, отличающийся тем, что каждый из первого и второго неприводных роликов содержит цилиндрический промежуточный участок и округлые, выпуклые наружу противоположные концевые участки с радиусом кривизны в диапазоне 0,25-0,5 диаметра промежуточного участка.8. Блок по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что содержит третий неприводной ролик, имеющий ось, перпендикулярную упаковочному материалу, взаимодействующий в боковом направлении с периферическим краем материала и заземленный.9. Блок по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что каждый язычок имеет многослойную структуру, содержащую слой барьерного материала.