ЛИНИЯ ДЛЯ ФАСОВКИ И УПАКОВКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Предложение относится к фасовочно-упаковочному автоматическому оборудованию и может быть использовано в пищевой отрасли промышленности для упаковки различной продукции, преимущественно жидких и пастообразных, в том числе молочных продуктов в пластиковую тару, например бутылки, запаянные алюминиевой фольгой.
Предложение применимо для дозировочного розлива жидких и вязких продуктов, как при производстве продуктов питания, так и в здравоохранении, в частности для розлива лечебных напитков для детей, в том числе цельномолочных, кисломолочных, сметанообразных, в молочных кухнях детского лечебного питания.
Предпочтительно использование заявляемого технического решения в горизонтальных линиях розлива пищевых продуктов, включающих стадию ополаскивания тары перед ее наполнением.
Актуальное значение для пищевой промышленности имеет разработка технологий и оборудования, способствующих повышению сроков хранения продуктов, сохранению их химических и физических свойств, что обеспечивается главным образом в результате воздействия на микрофлору, а возможность продления срока хранения продуктов во многом зависит от степени чистоты тары.
Из уровня техники известен способ розлива напитков в емкость и устройство для его реализации, включающий наполнение емкости горячим напитком [1].
Способ реализуется посредством устройства, содержащего конвейер для подачи пустых емкостей, разливочную машину, укупорочную машину, конвейер укупоренных емкостей.
Недостатками данного способа, а, следовательно, устройства является то, что для соблюдения микробиологической чистоты разлитой и укупоренной жидкости (соки; напитки, содержащие сок, молоко, молочные напитки; напитки, содержащие натуральные добавки) требуется достаточно высокая температура разливаемой жидкости, при которой горячий розлив напитка гарантирует микробную стабилизацию. И термическая обработка внутренней поверхности стенки наполняемой емкости происходит за счет того, что напиток имеет температуру порядка 85-97°С.
Данное решение имеет ограниченное применение, так как у многих пищевых продуктов при такой температуре происходит ухудшение показателей качества. Также ясно, что розлив продукта в емкость занимает непродолжительный промежуток времени, поэтому даже после остывания емкости внутри ее нельзя гарантировать отсутствие бактерий и микроорганизмов.
Известны также устройства бутылкомоечных машин АММ-1, ОМГ-3Т1-ОМД-6, АММ-6-1-12, используемых в линиях ОЛ-1, ИЛ2-ОЛ2-3, ИЛ-ОЛ2-6, И2-ОЛ4-6, ИЛ-ОЛ2-12 для розлива молока и кисломолочных напитков [2].
Известные линии розлива состоят из последовательно установленных, связанных между собой модульными транспортерами машин (мойки, розлива, укупорки) и предусматривают ополаскивание тары перед ее наполнением. Однако машины, производящие операцию ополаскивания тары, представляют собой крупногабаритные, сложные, энергоемкие (электрические приводы 20 кВт) и металлоемкие (масса 12100 кг) конструкции.
Следует отметить, что существует много известных устройств, относящихся к фасовочно-упаковочному оборудованию, в которых операцию ополаскивания полой тары выполняют отдельные агрегаты (модули),
взаимодействующие с упаковочной машиной. Помимо того, что сами машины для мойки бутылок или других полых изделий имеют ряд определенных недостатков, необходимо обеспечить взаимодействие этих модулей с упаковочной машиной посредством транспортных конвейеров, а также с автоматическим оборудованием и энергоснабжением.
Известна, например, машина для мойки бутылок роторного типа, содержащая устройство с носителями для бутылок, которые выполнены поворотными [3].
Недостатком этого устройства является сложность конструкции, кроме того, неподвижные посадочные места требуют кругового обслуживания несколькими операторами, что вызывает и необходимость неоправданной большой площади обслуживания вокруг устройства по всему его периметру с расположением по всему этому периметру и тарных корзин для выгрузки и загрузки бутылок.
Известна машина для мойки детских бутылочек МБ-1200, изготовленная на заводе технологического оборудования медицинской промышленности в г. Жданове, включающая ополаскивающий агрегат [4].
Устройство содержит электроприводную карусель с золотниковым водораспределителем, соплами носителями бутылочек на диске, ванну для сбора воды и стока ее в канализацию, устройство для внешнего ополаскивания, манометр, термометр, вентильную запорную арматуру.
Недостатками этого устройства являются: неоправданно большие габариты, сложность конструкции, состоящей из двух агрегатов, стоящих порознь, каждый из которых занимает самостоятельную площадь на полу.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является автоматическая линия SpectraPak 5000 для разлива воды компании Norland Int'l [5].
Данная линия предназначена для розлива воды в бутылки и укупорки их крышками. Розлив основан на ополаскивании емкостей и подачи на модульном транспортере к разливочной машине, где осуществляется
наполнение жидким продуктом в емкость, далее емкость укупоривают. Автоматическая линия SpectraPak 5000 включает: стол для подачи бутылок, автоматический ополаскиватель бутылок, дозатор, этикетировочную машину с блоком установки крышек, устройство закручивания крышек, накопительный конвейер и стол.
Это известная линия снабжена простым устройством обработки внутренней поверхности тары, а именно автоматическим ополаскивателем бутылок Norland BR3000. Сначала бутылки позиционируются, затем переворачиваются горлышком вниз, где они споласкиваются изнутри технологической или чистой водой. После того, как вода стечет из бутылок, они переворачиваются в правильное положение и возвращаются на конвейер линии, где высвобождаются механизмом захвата и транспортируются к автоматической дозировочной машине BF 3000. Верхняя панель, выполненная из прозрачного плексигласа, позволяет оператору в любое время контролировать процесс cполаскивания.
Недостатками данной линии являются большие габариты, ее нельзя назвать компактной, так для установки полной линии потребуется около 140 кв.м. площади. Для обслуживания линии необходимо 3-4 оператора, и на стадии ополаскивания тары также необходим контроль человека.
Модульная компоновка данной линии требует точного согласования работы отдельных модулей, которые должны быть синхронизированы очень точно, поэтому изготовление, настройка, включение и сам технологический процесс требует высококвалифицированного персонала и снижает эффективность производства. Так при смене, например, тары, требуется настройка каждого модуля линии. Также следует учитывать, что отдельные модули связаны между собой транспортерами, наличие которых, во-первых, усложняет линию в целом, а во-вторых, на них достаточно сложно создать и сохранить условия для чистоты продукта и тары.
Таким образом, при определенных известных достоинствах модульной компоновки использование линейных модульных машин для фасовки и
упаковки пищевых продуктов не всегда целесообразно, и поэтому задача создания компактной и высокоэффективной линейной машины, включающей стадию ополаскивания тары перед ее наполнением, является актуальной.
Технический результат предложения заключается в повышении эффективности устройства путем универсальности использования, упрощения технологического процесса при его требуемой высокой биологической чистоте, сокращения необходимой площади помещения с сохранением производительности, безопасности, сокращении числа работников-операторов, материальных эксплуатационных затрат электроэнергии.
Для достижения указанного технического результата в линии для фасовки и упаковки пищевых продуктов, содержащей транспортеры, подающий и отводящий емкости, и взаимосвязанные между собой бесконечным транспортным контуром системы ополаскивания емкостей, фасовки продукта в емкости и укупорки емкостей, согласно предложению, транспортный контур выполнен из соединенных между собой в набор кареток с захватами для емкостей, перемещающихся в первом направлении движения в первой технологической плоскости и транспортирующихся назад во второй плоскости возвратного движения во втором направлении перемещения, которое параллельно относительно первого направления перемещения, причем система ополаскивания емкостей расположена на возвратном движении транспортного контура во втором направлении, а транспортеры, подающий и отводящий емкости, установлены параллельно друг другу на расстоянии от геометрических концов транспортного контура, при этом направление перемещения емкостей по ним перпендикулярно их перемещению на транспортном контуре.
Наличие отличительных признаков, а именно, выполнение транспортного контура из соединенных между собой в набор кареток с захватами для емкостей, перемещающихся в первом направлении движения в первой технологической плоскости и транспортирующихся назад во второй
плоскости возвратного движения во втором направлении перемещения, которое параллельно относительно первого направления перемещения, размещение системы ополаскивания емкостей на возвратном движении транспортного контура во втором направлении, размещение транспортеров, подающего и отводящего емкости параллельно друг другу, на расстоянии от геометрических концов транспортного контура с направлением перемещения емкостей по ним перпендикулярно их перемещению на транспортном контуре, свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
В известных линиях фасовки и упаковки продуктов, включая прототип, традиционно используют технологическую схему, при которой тара движется в одном направлении от одной позиции технологического процесса к другой посредством одного направляющего пути, включающего один основной или несколько конвейеров. Как правило, все транспортные механизмы линейных машин вытянуты в одну горизонтальную линию, расположены один за другим в одной плоскости.
В заявляемом решении использована «холостая» (обратная) ветвь технологического транспортера для создания замкнутого транспортного контура. При этом нет разрыва потока емкостей по отдельным модулям, перемещение емкостей происходит в двух ярусах, причем емкость сохраняет свое положение относительно кареток, из которых состоит транспортный контур. Это, в свою очередь позволило отказаться от отдельного кантователя емкостей, который необходим при операции ополаскивания водой, так как обратная ветвь линии естественным путем переворачивает емкости, находящиеся в захватах кареток.
За счет транспортировки емкостей по замкнутому направляющему пути операция ополаскивания емкостей, согласно предложению, интегрирована непосредственно в сам производственный цикл и расположена на возвратном движении транспортного контура. Это позволило синхронизировать все
процессы на одном транспортном контуре, по существу, осуществлять их с постоянной скоростью.
Встроенная в замкнутый транспортный контур операция ополаскивания бутылок является энергосберегающей операцией, уменьшает габаритные размеры машины, позволяет снизить объем и площадь, занимаемые машиной, материалоемкость и эксплуатационные расходы, сохраняя при этом производительность. Поэтому особенно эффективно ее использование в условиях стесненности габаритов помещения, малого числа обслуживающего персонала.
Таким образом, предложение позволяет за счет универсального использования «холостой» ветви транспортного механизма создать компактную и эффективно действующую машину, которая обеспечивает осуществление полного цикла производства наполненной и закупоренной стерильной упаковочной тары без перемещения упаковочной тары в отдельное устройство (модуль) для ее ополаскивания, что дает оптимальный результат.
Из вышесказанного следует, что технический результат достигается новой совокупностью существенных признаков, состоящей как из известных, так и вновь введенных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предложение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид линии для фасовки и упаковки пищевых продуктов в аксонометрии; на фиг.2 изображен вид сверху предлагаемой линии; на фиг.3 представлена пространственно-технологическая схема работы предлагаемой линии.
Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Заявляемая линия для фасовки и упаковки пищевых продуктов предназначена для автоматической фасовки (дозирования по объему) молочных и других жидких пищевых продуктов в пластиковые бутылки и укупорки их крышками из фольги.
Линия для фасовки и упаковки пищевых продуктов в емкости (фиг.1, 2) включает технологически взаимосвязанные между собой и смонтированные на металлическом каркасе 1 механизмы транспортировки емкостей и системы: ополаскивания емкостей, наполнения емкостей, укупорки емкостей.
Механизмы транспортировки емкостей включают транспортер 2, подающий емкости (пустые), транспортер 3, выдающий емкости (готовую продукцию), геометрически замкнутый в вертикальной плоскости транспортный контур 4. Транспортеры 2 и 3 установлены параллельно друг другу, на некотором расстоянии от концов транспортного контура 4 и в плоскости ему перпендикулярной.
При этом транспортный контур 4 представляет собой набор кареток, соединенных между собой при помощи цепи, причем каждая из кареток снабжена двумя захватами для удержания емкостей за горлышко. Каретки расположены, по существу, в два яруса, на двух ветвях (верхней и нижней) транспортного контура 4, который установлен с возможностью перемещения посредством привода 5 в горизонтальной плоскости машины по часовой стрелке, начиная от транспортера 2, подающего емкости. При этом привод 5 является электромеханическим приводом прерывистого действия, снабженного мальтийским крестом.
Таким образом, емкости, находясь в захватах кареток, получают возможность перемещаться в первом направлении движения (от транспортера 2 по часовой стрелке) в первой технологической плоскости (верхняя ветвь) и затем назад во второй плоскости (нижняя ветвь) возвратного движения во втором направлении перемещения, которое параллельно относительно первого направления перемещения.
Система ополаскивания емкостей включает поддон 6 для сбора воды, две форсунки 7 для ополаскивания и три форсунки 8 обдува горячим воздухом. Данная система расположена на возвратном движении транспортного контура 4 во втором направлении, а по существу, под нижней его ветвью. Форсунки 7 направлены непосредственно на транспортируемую каретками емкость и соединены с питающим резервуаром с озонированной водой.
Система наполнения емкостей включает накопительный (продуктовый) бак 9, дозатор 10, клапан дозатора 11 и продуктовые шланги (на чертежах не показаны). Бак 9 для продукта снабжен системой поддува стерильного воздуха и герметически закрыт. Линия также оснащена системой обеззараживания воздушного пространства камеры для фасовки и укупорки.
Система укупорки наполненных емкостей включает узел подачи фольги 12, узел запайки 13. Электрооборудование расположено в электрическом шкафе 14.
Устройство работает следующим образом.
После включения линии транспортный контур 4 начинает непрерывное перемещение в горизонтальном направлении от привода 5.
Емкости, например, бутылки, подают в стоячем положении горлышком вверх подающим транспортером 2 в захваты кареток на первую технологическую плоскость, а именно, на верхнюю ветвь транспортного контура 4 (фиг.3). После фиксации бутылки захватом за горлышко, ее постепенно, пошагово перемещают также горлышком вверх в первом горизонтальном направлении по часовой стрелке от подающего транспортера 2 на нижнюю ветвь транспортного модуля 4. Здесь бутылка, находясь в захвате, занимает «подвешенное» положение уже горлышком вниз за счет перемещения вместе с каретками назад во второй плоскости возвратного движения во втором горизонтальном направлении. На нижней ветви транспортного контура 4 бутылки ополаскивают озонированной водой из форсунок 7. Затем бутылки высушивают посредством обдува горячим
воздухом из форсунок 8. После этого бутылки опять подают на верхнюю ветвь транспортного контура 4, при этом они опять естественным путем без каких-либо дополнительных механических средств, перемещаясь в каретках, занимают положение в пространстве горлышком вверх. Затем выполняют дозирование продукта в бутылку из продуктового бака 9 посредством дозатора 10, укладку на нее крышки из фольги и запечатывание (запайку) фольги. После заполнения и укупорки, поступившую на выдающий транспортер 3, бутылку освобождают от захвата и выдают готовую продукцию, например на групповую упаковку.
На этом работа устройства закончена.
Устройство разработано на машиностроительном заводе «ТАУРАС-ФЕНИКС», был изготовлен опытный образец, который успешно прошел испытания на предприятии заказчика.
Из вышесказанного следует, что изготовление данного устройства промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Источники информации:
1. Патент RU №2255039, В 67 С 3/14, 2005 г.;
2. Каталог УДК 621.799.32: 637.135; ОКП 51 3227, производства Мелитопольского завода продовольственного машиностроения им. Воровского, Аргунского завода пищевого машиностроения, часть VIII, разд. 1 ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1979 г., с.7;
3. Авторское свидетельство СССР №939376, В67С 1/08, 1989, БИ №24;
4. ПаспортЦ2319.00.000.ПС, Донецк, облполиграфиздат, 1978 г.;
5. Рекламные проспекты линии SpectraPak 5000 для разлива воды компании Norland Int'l, 2003.