СПОСОБ И КОМПЛЕКТ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗА ВНУТРИ УПАКОВКИ
METHOD AND SET FOR CONTROLLED VARIATION OF GAS CONTENT INSIDE PACKAGE

Область изобретения
Изобретение относится к способу контролируемого изменения содержания газа внутри упаковки, включающему в себя, по крайней мере, одну стадию откачки газа, содержащегося в упомянутой упаковке (такой как вакуумная упаковка, заполненная продуктом, например орехами), причем упаковка, по крайней мере, частично выполнена из упаковочной пленки, в котором (способе) используется имеющее всасывающее отверстие отсасывающее устройство для вакуумирования упаковки через отверстие в упаковочной пленке.
Изобретение, кроме того, относится к упаковочному комплекту и жесткому элементу для осуществления указанного способа, набору деталей, включающему отсасывающее устройство и жесткий элемент, существенно жесткому элементу из набора деталей и его применению.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Способ вакуумирования упаковки известен из ЕР 0626312. В этом способе воздухонепроницаемую упаковку протыкают иглой и вакуумируют через образовавшееся при этом отверстие. Для этой цели отсасывающее устройство соединяют герметичным образом с крышкой камеры, в которой упаковку перед проведением вакуумирования сжимают.
Однако такой способ имеет недостатки. Для вакуумирования упаковки необходима камера для помещения в нее и сжатия внутри нее упаковки. Для упаковок бóльших размеров с объемом, например, 1000 литров необходима, соответственно, большая камера, которая непрактична и нуждается в дорогостоящем оборудовании (камерах).
В US-A-3026556 предлагается помещение на внутреннюю сторону упаковочной пленки этикетки или усиливающей пластинки типа целлофана или бумаги, покрытых термопластичным материалом и имеющих отверстие. Участок упаковочной пленки в пределах периметра названной этикетки или усиливающей пластинки имеет отверстие, сдвинутое по отношению к отверстию этикетки. К наружной стороне упаковочной пленки на участке этикетки подводят вакуумную камеру и с помощью вакуумного насоса удаляют из упаковки воздух. После вакуумирования отводное отверстие в упаковочной пленке может быть укупорено путем прижима к упаковочной пленке с этикеткой нагретого инструмента. Проблемой такого решения является то, что этикетка или усиливающая пластинка являются относительно гибкими материалами, которые не могут обеспечить достаточно ровную контактную поверхность для получения плотного контакта с вакуумной камерой в том случае, когда в упаковке находится относительно крупный гранулярный продукт.
В US-A-3026556 предлагается решение указанной выше проблемы путем замены названной выше этикетки или усиливающей пластинки относительно жесткой накладкой. Воздух из упаковки удаляется через перфорации в накладке, обеспечивающие выход к отверстию в упаковочной пленке. Перфорация в накладке должна быть достаточно малой для того, чтобы не позволить проходить через нее частицам гранулированного или порошкового содержимого пакета. Изготовление таких накладок может стать проблемой в случае применения тонких порошков и привести к неприемлемо высоким потерям давления при вакуумировании упаковки. Кроме того, такой тип накладок легко забивается гранулированными или порошковыми материалами: с одной стороны, чем уже отверстие(я) в накладке, тем больше вероятность забивки тонкими порошками, а с другой стороны, более крупные гранулы или частицы могут легко закупорить отверстие, снижая тем самым эффективность вакуумирования или даже полностью его прекращая.
Кроме того, существующие системы позволяют вакуумировать упаковку однократно, после чего упаковку необратимо герметизируют с помощью горячего герметизирующего устройства. Однако в некоторых случаях бывает желательно иметь обратимо герметизированную упаковку, что позволило бы проводить многоступенчатые операции вакуумирования, а в некоторых случаях может оказаться необходимо вводить в упаковку какой-либо газ.
Таким образом, в технике остается потребность иметь возможность быстрой смены газового содержимого и состава газа в упаковке вне зависимости от ее размера, применимой к широкому выбору упаковываемых продуктов и требующей небольших капитальных расходов и малоразмерного оборудования.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение определено в приложенных независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах. В частности, настоящее изобретение относится к способу контролируемого изменения содержания газа внутри упаковки, пригодной для сохранения вакуума и наполненной продуктом, причем эта упаковка, по крайней мере, частично выполнена из упаковочной пленки, а способ включает в себя, по меньшей мере, одну стадию вакуумирования, включающую следующие операции:
(a) выполнение, по меньшей мере, одного отверстия в указанной упаковочной пленке;
(b) подготовка существенно жесткого элемента, имеющего первую и вторую главные поверхности, разделенные толщиной элемента, и включающего, по меньшей мере, одно отверстие, соединяющее по текучей среде, упомянутую первую главную поверхность с упомянутой второй главной поверхностью;
(c) помещение указанного жесткого элемента внутрь упаковки таким образом, чтобы первая главная поверхность жесткого элемента плотно контактировала с внутренней поверхностью упаковочной пленки, и так, чтобы, по меньшей мере, одно отверстие пленки находилось в пределах периметра жесткого элемента;
(d) подготовка отсасывающего устройства, соединенного со средством создания вакуума типа вакуумного насоса и имеющего всасывающее отверстие, периметр которого соответствует периметру жесткого элемента;
(e) плотное прижатие отсасывающего устройства к наружной поверхности упаковочной пленки так, чтобы периметр отверстия отсасывающего устройства полностью помещался на жестком элементе, будучи отделенным от него толщиной упаковочной пленки.
(f) откачивание подлежащей откачке текучей среды (газа) из упаковки через отверстие после запуска вакуумного насоса,
в котором существенно жесткий элемент выполнен так, чтобы он был проницаем для откачиваемой текучей среды и существенно непроницаем для продукта, находящегося в упаковке, не подвергаясь при этом забивке зернистым материалом.
Изобретение относится также к комплекту, включающему в себя упаковку, по крайней мере, частично выполненную из упаковочной пленки, и существенно жесткий элемент, помещенный с внутренней стороны упаковочной пленки. Изобретение относится также и к набору деталей, включающему отсасывающее устройство и существенно жесткий элемент, как было указано выше, а также к существенно жесткому элементу, предназначенному для описанного выше способа. Описывается применение существенно жесткого элемента для вакуумирования упаковки. Наконец, предложено отсасывающее устройство для создания вакуума в упаковке и введения в нее газа, например инертного газа или функционального газа, причем указанное устройство включает в себя камеру с отверстием, периметр которого подходит для соответствия периметру жесткого элемента, как описано выше, и при этом указанная камера соединена с вакуумным насосом, отличающееся тем, что оно (отсасывающее устройство) дополнительно включает в себя трубопровод, соединенный с источником газа и установленный с возможностью скольжения по плоской стенке камеры так, чтобы его можно было протолкнуть вниз через отверстие в упаковочной пленке до фиксации в выемке на первой поверхности жесткого элемента, когда в упаковку должен впускаться газ (инертный или функциональный), и чтобы его можно было вывести из отверстия в упаковочной пленке, когда упаковка должна быть вакуумирована. Вводимым газом может быть любой газ, такой, например (но не ограничиваясь этим), как инертный газ или функциональный газ, обладающий свойствами, такими как дезодорирующее, ароматизирующее, стерилизующее, химически активирующее, пассивирующее и т.п.
Согласно способу настоящего изобретения, упаковка снабжается существенно жестким элементом, который в значительной своей части прилегает к внутренней поверхности упаковочной пленки, будучи предпочтительно прикрепленным к ней с помощью, например, сварки или приклеивания, причем отверстие в упаковочной пленке выполнено в месте, расположенном в пределах периметра существенно жесткого элемента, и при этом способ дополнительно включает в себя: плотное прижатие отверстия отсасывающего устройства к наружной поверхности упаковки в том месте, где существенно жесткий элемент находится в контакте с внутренней поверхностью упаковочной пленки, таким образом, чтобы отверстие в пленке оказалось соединенным по текучей среде с всасывающим отверстием. В результате этого всасывающее отверстие плотно прилегает к наружной поверхности упаковки, и нет необходимости помещать всю упаковку целиком в камеру. Существенно жесткий элемент может при этом помочь установить местоположение отверстия. Кроме того, существенно жесткий элемент способствует уплотнению контакта всасывающего отверстия с упаковкой простым способом вне зависимости от природы находящегося в упаковке продукта. Поверхность упаковки, к которой примыкает всасывающее отверстие, не будет значительно деформироваться, в то время как пленка на участке, где продукт непосредственно контактирует с пленкой, может при вакуумировании сильно деформироваться по причине, например, того, что пленка прижимается к продукту. Фактором, который может определять деформацию пленки, является размер, консистенция и тип продукта, находящегося в упаковке. Крупнозернистый продукт, такой как орехи, может в такой степени деформировать пленку, что плотное прилегание всасывающего отверстия к пленке без существенно жесткого элемента станет практически невозможным.
В том месте, где существенно жесткий элемент прилегает к внутренней стороне упаковочной пленки, он может образовать первую контактную поверхность, лежащую, например, в плоскости, к которой примыкает внутренняя сторона упаковочной пленки, таким образом, что наружная сторона упаковочной пленки образует на участке первой контактной поверхности вторую контактную поверхность, отделенную от первой контактной поверхности толщиной пленки, благодаря чему всасывающее отверстие будет плотно прилегать ко второй контактной поверхности. Таким образом, благодаря существенно жесткому элементу упаковочная пленка образует вокруг отверстия вторую контактную поверхность.
Откачиваемой текучей средой может быть любая текучая среда, которая содержится в упаковке, такая как масло, влага, воздух или другие газы. Наиболее очевидные применения настоящего изобретения относятся к удалению из упаковки воздуха. Каждый раз далее при упоминании воздуха следует иметь в виду, что изобретение может быть взаимозависимым образом применено к любой другой откачиваемой текучей среде.
Существенно жесткий элемент преимущественно включает в себя существенно жесткий опорный элемент, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие, и слоистый фильтр (40), наложенный на вторую главную поверхность опорного элемента, которая обращена в сторону от упаковочной пленки, причем этот фильтр является проницаемым для текучей среды и в существенной степени непроницаемым для находящегося в упаковке продукта. Благодаря этому можно простым способом вакуумировать упаковку при гарантии того, что при вакуумировании продукт внутри упаковки не будет из нее просачиваться и/или забивать отверстие. Можно также вакуумировать упаковку, в которой находится очень тонкий порошок, такой, например, как порошок какао, в случае чего порошок не будет просыпаться из упаковки и/или забивать отверстие. Такое решение позволяет использовать для быстрой откачки воздуха из упаковки вне зависимости от ее содержимого стандартный базовый элемент, включающий, по меньшей мере, одно отверстие достаточного размера и пропускаемости, и подбирать фильтр в зависимости от размера и свойств находящегося в упаковке продукта. Такое в высокой степени универсальное решение является более экономичным и обеспечивает намного меньшие потери давления по сравнению с жестким элементом существующего уровня техники, имеющим малые отверстия, размер которых нужно подбирать для находящегося в упаковке продукта.
Вторая поверхность существенно жесткого элемента, обращенная в сторону от упаковочной пленки, имеет преимущественно, по меньшей мере, одну канавку, сообщающуюся по текучей среде с, по меньшей мере, одним отверстием названного элемента. Эта канавка в существенной степени предотвращает закупорку продуктом прохода текучей среды между первой и второй главными поверхностями существенно жесткого элемента. Если упаковка содержит крупнозернистый продукт, крупные зерна будут прилегать к прямым стенкам, по меньшей мере, одной канавки, но не смогут эту канавку закупорить полностью, благодаря чему сообщение по текучей среде останется открытым. Если же упаковка содержит мелкозернистый продукт, этот продукт будет в существенной степени образовывать пористую массу, которая не нарушит соединения по текучей среде.
Наиболее предпочтительно, чтобы слоистый фильтр, который проницаем для текучей среды и непроницаем для продукта, был закреплен на второй поверхности существенно жесткого элемента, который имеет, по меньшей мере, одну канавку, сообщающуюся по текучей среде с, по меньшей мере, одним отверстием этого элемента. Такая многослойная геометрия особенно выгодна в том отношении, что она оптимизирует протекание воздуха через жесткий элемент, одновременно предотвращая проход частиц наиболее тонкого порошка. Этот эффект усиливается, если система канавок, покрывающая всю площадь второй поверхности, сообщается по текучей среде с, по меньшей мере, одним отверстием. Может быть создана любая структурированная поверхность, которая бы образовывала систему сообщения по текучей среде, соединенную с, по меньшей мере, одним отверстием.
Предпочтительно, чтобы существенно жесткий элемент имел на стороне, примыкающей к упаковочной пленке, поверхностную сетку. Благодаря этому между пленкой и существенно жестким элементом может образоваться открытое пространство, через которое текучая среда во время вакуумирования может проходить из упаковки к отсасывающему устройству.
Существенно жесткий элемент, как правило, целиком располагается внутри упаковки. Преимуществом этого является то, упаковочная пленка (за исключением отверстия) может быть практически без пропусков расположенной вплотную к существенно жесткому элементу, что, в частности, снижает вероятность протечки и/или повышает шанс успешного вакуумирования. Однако не исключено, что существенно жесткий элемент может выступать за пределы упаковки, но этот вариант осуществления менее предпочтителен. Отверстие в упаковочной пленке может быть выполнено после герметизации упаковки, делающей ее непроницаемой для текучей среды. Упаковочная пленка может быть проколота в месте расположения существенно жесткого элемента с целью последующего вакуумирования упаковки.
Согласно одному из вариантов осуществления, способ дополнительно включает в себя герметизацию отверстия после вакуумирования упаковки, например с помощью клеящего средства и/или смазки, и/или путем соединения упаковочной пленки с существенно жестким элементом, например с помощью уплотнения, сварки и/или склеивания. В результате этого получают герметичную вакуумированную упаковку.
Существенно жесткий элемент является проницаемым для текучей среды, такой как воздух или масло, и непроницаемым для продукта. Отсюда вытекает возможность отсасывания текучей среды из упаковки через отверстие и существенно жесткий элемент. Для этой цели, например, в существенно жестком элементе выполняют по меньшей мере одну перфорацию, которая проходит от одной стороны существенно жесткого элемента и выходит к упаковочной пленке на участке существенно жесткого элемента, который не находится в контакте с упаковочной пленкой. В результате этого создается канал, через который текучая среда может отсасываться из пространства, ограниченного упаковкой.
Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна перфорация была смещена по отношению к отверстию в упаковочной пленке. Преимуществом этого является то, что когда упаковка оказывается под давлением, давление наружного воздуха может плотно прижимать отверстие к существенно жесткому элементу, что позволяет упаковке герметизироваться автоматически.
Предпочтительно, чтобы отсасывающее устройство имело на одной из своих внешних сторон расположенную по окружности непрерывную кромку, которая при выполнении операции прилегала бы к наружной стороне упаковки в том месте, где существенно жесткий элемент довольно плотно прилегает к внутренней стороне упаковочной пленки. Таким простым путем достигается герметичность между упаковочной пленкой и отсасывающим устройством.
Предпочтительно, чтобы существенно жесткий элемент был выполнен в виде тела плоской формы, такой, например, как (но не ограничиваясь ими) диск, эллипс, многоугольник с закругленными углами или без них или любая другая специально подобранная форма, адаптированная под геометрию упаковки. Особенно предпочтительной геометрической формой является круглый диск.
С помощью адаптированного отсасывающего устройства до или после откачивания текучей среды, например воздуха, в упаковку может быть введен какой-либо инертный или функциональный газ.
Далее изобретение более подробно описывается с помощью чертежей и детального описания.
Описание фигур
Фиг.1a - схематическое представление первого варианта осуществления комплекта упаковки и отсасывающего устройства для вакуумирования упаковки в неработающем состоянии;
фиг.1b - схематическое представление комплекта фиг.2 в первом рабочем состоянии;
фиг.1с - схематическое представление комплекта фиг.2 во втором рабочем состоянии;
фиг.2 - схематическое представление второго варианта осуществления комплекта упаковки и отсасывающего устройства для вакуумирования упаковки;
фиг.3а - схематическое представление вида снизу одного из вариантов осуществления существенно жесткого элемента комплекта согласно изобретению;
фиг.3b - схематическое представление поперечного вдоль линии А-А существенно жесткого элемента на фиг.3а;
фиг.4 - вариант осуществления ввода инертного или функционального газа в упаковку до или после того, как она была по крайней мере частично вакуумирована.
Детальное описание изобретения
На фиг.1а-1с дано схематическое представление первого варианта осуществления комплекта (1) упаковки (2) и отсасывающего устройства (4) для вакуумирования упаковки (2). На фиг.1а-1с показана упаковка, в которой находится продукт и текучая среда, такая как воздух, которую необходимо откачать. Упаковка (2) по крайней мере, частично выполнена из упаковочной пленки (6). Пленка (6) является, например, гибкой и/или эластичной. Существенно жесткий элемент (8) прилегает к внутренней стороне пленки (6). В данном примере существенно жесткий элемент (8) выполнен в виде плоского тела, например диска, эллипса, многоугольника с закругленными углами или без них, или любой другой специально предложенной формы, адаптированной под геометрию упаковки. В этом примере существенно жесткий элемент (8) имеет перфорацию (10). На фиг.1а-1c упаковочная пленка (6) на участке существенно жесткого элемента (8) имеет отверстие (12). Перфорация (10) и отверстие (12) в этом примере сдвинуты друг по отношению к другу. Это означает, что проекции на пленку (6) перфорации (10) и отверстия (12) не перекрываются.
Отсасывающее устройство (4) на фиг.1а-1c примыкает к наружной стороне упаковки (2) в том месте, где существенно жесткий элемент (8) в существенной степени примыкает к внутренней стороне упаковочной пленки (6). Отсасывающее устройство (4) имеет жесткий корпус (14) и включает в себя открытую сторону, которая плотно примыкает к упаковке, не пропуская текучую среду. Открытая сторона в этом примере образует собой всасывающее отверстие. В этом примере отсасывающее устройство (4) имеет, кроме того, со своей открытой стороны уплотнительную кромку (16), выполненную, например, из резины. Внутреннее пространство (18) отсасывающего устройства (4), которое в данном примере заключено в корпус (14) и упаковочную пленку (6), сообщается по текучей среде, например, с пневматическим клапаном (20) и вакуум-насосом (22). Кроме того, всасывающее отверстие отсасывающего устройства (4) на фиг.1а-1c сообщается по текучей среде с отверстием (12) в пленке (6).
Описанный выше комплект далее может использоваться следующим образом для осуществления способа вакуумирования упаковки.
Отсасывающее устройство (4) сближают с имеющим всасывающее отверстие существенно жестким элементом (8) с помощью, например, прижатия. В результате этого пленка (6) оказывается, по крайней мере, частично расположенной между отсасывающим устройством (4) и существенно жестким элементом (8) (см. фиг.1а). Вслед за этим открывают клапан (20) и включают вакуумный насос (22). Вакуумный насос (22) понизит давление во внутреннем пространстве (18) отсасывающего устройства. В результате этого, по крайней мере, часть воздуха в упаковке (2) будет отсосана из упаковки (2) через перфорацию (10), отверстие (12), внутреннее пространство (18), клапан (20) и вакуум-насос (22). В примере на фиг.1b пленка (6) вздувается в направлении отсасывающего устройства (4) от существенно жесткого элемента (8) по причине, например, того, что давление во внутреннем пространстве (18) ниже давления в упаковке (2), и/или из-за потока воздуха из упаковки в направлении к отсасывающему устройству (4). Вздутие пленки (6) полезно в том отношении, что происходит увеличение перпендикулярного поперечного сечения площади между существенно жестким элементом (8) и пленкой (6), через которую во время вакуумирования проходит воздух, что облегчает откачку упаковки. После того как из упаковки (2) будет откачено достаточное количество воздуха, насос (22) может быть отключен. С помощью открытия выпускного клапана (24), который после открытия создает соединение по текучей среде между внутренним пространством (18) и окружающей средой, давление во внутреннем пространстве (18) может быть возвращено к атмосферному. Это позволит легко удалить отсасывающее устройство (4) из упаковки (2). Это заставит также пленку (6) в месте расположения существенно жесткого элемента (8) прижаться к существенно жесткому элементу (8). Поскольку в данном примере перфорация (10) в существенно жестком элементе (8) и отверстие (12) в пленке (6) расположены со смещением по отношению друг к другу, прижатие пленки (6) к существенно жесткому элементу (8) приведет к тому, что отверстие (12) будет прижато к неперфорированной части существенно жесткого элемента (8), что сделает упаковку (2) непроницаемой для воздуха.
В одном из наиболее перспективных вариантов осуществления после откачки упаковки (2) отверстие (12) дополнительно уплотняется с помощью укупоривающих средств, например с использованием наклейки и/или смазки. Отверстие может также уплотняться путем соединения упаковочной пленки (6) воздухонепроницаемым образом с существенно жестким элементом (8) с помощью уплотнения, сварки или склеивания, например, вдоль непрерывного соединительного шва, причем этот непрерывный соединительный шов охватывает по окружности отверстие (12), а перфорация (10) выходит за переделы соединительного шва. Благодаря этому осуществляется герметичное уплотнение между отверстием (12) и перфорацией (10).
На фиг.1а-1c показано средство уплотнения (26). В данном примере средства уплотнения (26) выполнены в виде уплотнительного кольца (28) для приварки пленки (6) к существенно жесткому элементу (8). В этом примере уплотнительное кольцо (28) соединено с подвижным устройством. Подвижное устройство в этом примере включает в себя пневматический цилиндр (32) и стержень (30) пневматического цилиндра (32). Цилиндр (32) может известным образом регулироваться с помощью клапанов управления (34) и/или (36). После вакуумирования упаковки (2) пленку (6) прижимают к существенно жесткому элементу (8) с помощью цилиндра (32) и уплотнительного кольца (28), которое затем нагревают (см. фиг.1c). После того как пленка (6) воздухонепроницаемо приварена вокруг отверстия (12), уплотнительное кольцо (28) может быть удалено с пленки (6) с помощью цилиндра (32).
Отсасывающее устройство (4) в примерах фиг.1а-1c включает в себя, кроме того, датчик давления (38). Датчик давления (38) может применяться для определения давления во внутреннем пространстве (18). Давление во внутреннем пространстве (18) может быть мерой давления внутри упаковки. Датчик (38) давления может, таким образом, применяться для установления достаточности вакуумирования упаковки. Датчик давления может также использоваться для выявления протечки упаковки.
В данном примере объем внутреннего пространства (18) намного меньше объема упаковки (2). Это позволяет производить очень точное измерение давления. Другим достижением при этом является то, что внутренне пространство (18) не имеет или имеет всего лишь очень небольшое влияние на требуемую производительность насоса для вакуумирования упаковки с заданной скоростью.
В примерах фиг.1а-1c существенно жесткий элемент (8) имеет дополнительно фильтр (40). Этот фильтр проницаем для текучей среды и в существенной степени непроницаем для продукта внутри упаковки. Фильтр располагается между продуктом и отверстием (12) упаковки (в направлении потока). В данном примере фильтр (40) расположен на стороне существенно жесткого элемента, которая обращена в сторону от пленки (6) так, чтобы фильтр (40) проходил между существенно жестким элементом (более конкретно, перфорацией (10) существенно жесткого элемента) и пространством, заключенным в упаковке (2). Фильтр предотвращает просачивание продукта из упаковки и/или забивку им отверстия (12) во время вакуумирования. Кроме того, фильтр предотвращает застревание продукта между существенно жестким элементом и пленкой, в случае чего продукт может препятствовать герметичному уплотнению упаковки после вакуумирования. Таким путем можно также вакуумировать упаковку, содержащую (очень тонкий) порошок, такой, например, как порошок какао, в случае чего порошок не просачивается из упаковки и/или не забивает отверстие и/или не препятствует герметичному уплотнению упаковки. В приведенном примере слоистый фильтр (40) в значительной степени проходит через всю поверхность существенно жесткого элемента. Следует иметь в виду, что фильтр может также проходить через часть поверхности, например, только вблизи перфорации (10).
На фиг.2 дается схематическое представление комплекта второго варианта осуществления упаковки (2) и отсасывающего устройства (4) для вакуумирования упаковки (2).
В варианте осуществления фиг.2 в упаковке (2) отсутствует отверстие (12), до того как отсасывающее устройство (4) начнет прилегать к упаковке. В данном примере отсасывающее устройство (4) включает в себя прокалывающее устройство. В этом примере прокалывающее устройство имеет иглу (42). В этом примере игла (42) соединена с подвижным устройством (30), (32), предназначенным для перемещения иглы (42).
На фиг.2 существенно жесткий элемент (8) имеет сквозную перфорацию (10) и глухое отверстие (44). Глухое отверстие (44) расположено на стороне существенно жесткого элемента (8), которая обращена в сторону пленки (6) и преимущественно помещается в положении на воображаемой линии, вдоль которой может перемещаться игла (42). Следует принять во внимание, что показанный на фиг.2 существенно жесткий элемент может также иметь фильтр, как это описано для случая фиг.1а-1c.
Показанный на фиг.2 комплект (1) может быть следующим образом использован при осуществлении способа контролируемого изменения содержания газа внутри упаковки.
Упаковку заполняют продуктом и помещают внутрь упаковки существенно жесткий элемент (который более детально будет описан ниже) таким образом, чтобы одна из двух главных его поверхностей оказалась в контакте с упаковочной пленкой. Существенно жесткий элемент может быть введен в контакт с упаковочной пленкой либо до, либо после того, как упаковка будет заполнена продуктом. В случае использования призматической упаковки типа упаковок для кофе или сахара существенно жесткий элемент помещают преимущественно на верхнюю поверхность упаковки с целью более легкого подвода отсасывающего устройства. Отсасывающее устройство (4) упирается в существенно жесткий элемент (8) так, что пленка (6) по крайней мере частично оказывается между существенно жестким элементом (8) и всасывающим отверстием. Теперь можно вначале проверить, герметично ли в отношении текучей среды (например, воздуха) прилегает к упаковке (2) всасывающее отверстие. С этой целью открывают клапан (20) и снижают давление во внутреннем пространстве (18) отсасывающего устройства с помощью насоса (22). Давление во внутреннем пространстве (18) определяют с помощью датчика давления (38). После этого клапан (22) закрывают. Если давление во внутреннем пространстве (18) остается по существу постоянным, можно сделать заключение о том, что отсасывающее устройство было установлено герметично в отношении текучей среды.
Затем для вакуумирования упаковки (2) с целью создания отверстия (12) иглу (42) продавливают с помощью подвижного устройства (30), (32) через пленку (6). Глухое отверстие (44) в существенно жестком элементе (8) облегчает создание отверстия. Игла (42) может быть после этого вновь приведена в движение с целью того, чтобы она не оставалась в пленке (6).
После образования с помощью иглы (42) отверстия (12) упаковка может быть вакуумирована, как описано для случая фиг.1а-1c.
Следует принять во внимание, что игла (42) в примере фиг.2 может также быть полой иглой, сообщающейся по текучей среде с внутренним пространством (18). В этом случае, как только игла (42) проколет пленку (6), текучая среда сможет переходить из упаковки к измерительной камере и обратно. Возможно также и то, что существенно жесткий элемент (8) будет выполнен из материала, который может быть проколот иглой (42), например, из существенно жесткой резины. В одном из специальных вариантов осуществления используемые полая игла и/или существенно жесткий элемент имеют такие размеры, что полая игла полностью прокалывает существенно жесткий элемент (8) так, что полая игла образует соединение по текучей среде между пространством, заключенным в упаковке (2) и внутренним пространством (18) отсасывающего устройства. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы существенно жесткий элемент (8) заранее имел перфорацию (10). В настоящей работе возможно, чтобы материал существенно жесткого элемента (8) выбирался таким, чтобы создаваемая иглой (42) перфорация закрывалась после удаления иглы из существенно жесткого элемента. Благодаря этому после удаления иглы (42) упаковка (2) укупоривается, становясь в существенной степени непроницаемой для текучей среды.
«Существенно жесткий» применительно к элементу (8) в настоящем контексте означает, что элемент должен обладать структурными свойствами, достаточными для обеспечения достаточно ровной контактной поверхности на упаковочной пленке (6) для образования газонепроницаемого контакта с отверстием в отсасывающем устройстве (4). Существенно жесткий элемент (8) может, например, представлять собой пластиковую пластинку. Толщина пластинки зависит от жесткости, необходимой для обеспечения гладкой поверхности, которая варьирует в зависимости от типа находящегося в упаковке продукта, например для молотого кофе и орехов не требуется одной и той же жесткости. Как правило, толщина существенно жесткого элемента может быть в пределах от 0,5 до 5 мм, предпочтительно от 1 до 4 мм и, наиболее предпочтительно, от 1 до 3 мм. Существенно жесткий элемент (8) в основном выполняется в виде плоского тела, периметр которого описывает диск, эллипс, многоугольник с закругленными углами или без них или любую другую специально подобранную форму, адаптированную под геометрию упаковки (2). Предпочтительно, чтобы поверхность существенно жесткого элемента была такой, чтобы она могла уплотнять всасывающее отверстие.
На участке, где существенно жесткий элемент контактирует с внутренней стороной упаковочной фольги, он образует преимущественно первую контактную поверхность, которая в примерах проходит в плоскости, к которой примыкает внутренняя сторона упаковочной пленки таким образом, что наружная сторона упаковочной пленки образует на участке первой поверхности контакта вторую контактную поверхность для герметичного наложения на нее всасывающего отверстия.
2
3
Всасывающее отверстие может быть, например, круглым. Размер всасывающего отверстия зависит от размера вакуумируемой упаковки и может, например, составлять от 20 до 100 мм, преимущественно от 25 до 50 мм. Предпочтительно, чтобы размер всасывающего отверстия был достаточен для обеспечения того, чтобы при пуске вакуум-насоса камера находилась в плотном контакте с поверхностью упаковочной пленки без необходимости применения каких-либо прижимных средств. Например, если площадь всасывающего отверстия равна 25 см, разность давления, равная 20 мбар (20 г/см), между атмосферой и внутренней частью камеры всасывания обеспечит прижимное усилие 500 г, которого во многих случаях достаточно для самоподдержки отсасывающего устройства без необходимости применения каких-либо внешних прижимных средств. Наиболее предпочтительно, чтобы всасывающее отверстие геометрически соответствовало существенно жесткому элементу, и предпочтительно, чтобы последний имел по своему периметру относительно неглубокую канавку для помещения в нее всасывающего отверстия.
Существенно жесткий элемент (8) может обладать поверхностной структурой на стороне, прилегающей к упаковочной пленке (6). Существенно жесткий элемент (8) может быть, например, гофрированным. В этом случае перед вакуумированием упаковки упаковочная пленка будет в существенной степени прилегать к пикам гофров, в результате чего между пиками гофров и, соответственно, между существенно жестким элементом и пленкой, через которую во время вакуумирования текучая среда может проходить из упаковки к отсасывающему устройству, возникнет свободное пространство.
Существенно жесткий элемент может также иметь поверхностную структуру на одной из сторон, обращенной в сторону от упаковки. Это в значительной степени предотвратит скольжение продукта вдоль существенно жесткого элемента. Преимуществом этой структуры будет также уменьшение риска того, что продукт в упаковке закупорит перфорацию в существенно жестком элементе.
Существенно жесткий элемент в примерах прилегает к упаковке в основном всей своей поверхностью. Возможно также и то, чтобы существенно жесткий элемент имел уменьшенную площадь, в результате чего между пленкой и, по крайней мере, частью существенно жесткого элемента также образуется свободное пространство, через которое текучая среда во время вакуумирования проходит из упаковки к отсасывающему устройству.
В примерах фиг.1a, 1b, 1c и 2 существенно жесткий элемент (8) имеет перфорацию (10). Однако существенно жесткий элемент может также иметь и множество перфораций. Существенно жесткий элемент может быть также выполнен, например, в виде решетки. Существенно жесткий элемент может также иметь, по меньшей мере, одну канавку на той из своих сторон, которая прилегает к упаковке, благодаря чему текучая среда в упаковке сможет проходить по канавке к пространству между пленкой и существенно жестким элементом. Возможно также и то, чтобы существенно жесткий элемент не имел перфораций, например в том случае, когда существенно жесткий элемент имеет канавку, которая проходит по стороне, прилегающей к упаковочной пленке, причем эта канавка сообщается по текучей среде с, по меньшей мере, одним участком на существенно жестком элементе, который не контактирует с упаковочной пленкой, таким, например, участком, как боковая поверхность диска.
На фиг.3а и 3b дается схематическое представление одного из вариантов осуществления существенно жесткого элемента комплекта согласно изобретению. В этом варианте осуществления существенно жесткий элемент (8) выполнен в виде лежащего в некоторой плоскости диска 50. На стороне, обращенной в сторону от пленки, диск 50 имеет множество канавок 54.i (i=1, 2, 3…). В данном примере канавки 54.i располагаются, таким образом, на стороне диска 50, которая противоположна обращенной к пленке стороне 58. В этом примере диск 50 включает в себя как канавки (54.1)-(54.5), которые проходят в тангенциальном направлении, так и канавки 54.6, которые проходят в радиальном направлении. В этом примере диск 50 имеет, кроме того, перфорации (56.j) (j=1, 2, 3…). В процессе применения перфорации (56.j) образуют соединения по текучей среде между канавками и отверстием (12). В данном примере обращенная к пленке сторона (58) диска 50 является в существенной степени плоской и ровной и при этом перфорации (56.j) выходят на плоскость, обращенную к пленке. Множество перфораций, которое сообщается по текучей среде с множеством канавок, дает то преимущество, что при этом достигается относительно низкое сопротивление потоку текучей среды и в то же время обеспечивается достаточная поддержка пленки для плотного прилегания к ней всасывающего отверстия, и что обеспечивается достаточная жесткость существенно жесткого элемента для предотвращения деформации, обусловленной пониженным давлением в упаковке и/или структурой (например, зернистостью) продукта внутри упаковки.
Канавки существенным образом препятствуют забивке продуктом соединения по текучей среде между отверстием (12) и заключенным в упаковке пространством. Если в упаковке находится крупнозернистый продукт, например орехи, крупные зерна будут упираться в прямые стенки между канавками, но не смогут полностью забить эти канавки, благодаря чему соединение по текучей среде сохранится.
На фиг.3b в целях иллюстрации показана также пленка (6). Однако пленка (6) не является частью существенно жесткого элемента. Кроме того, в целях ясности пленка показана на некотором расстоянии от существенно жесткого элемента. В процессе применения пленка (6) преимущественно войдет в контакт с обращенной к пленке стороной (58) существенно жесткого элемента.
В примере фиг.3b диск (50) на участке отверстия (12) в пленке (6) включает в себя плоскую часть (60), к которой может герметично прилегать пленка, как это описано для случая фиг.1c. В данном примере обращенная к пленке сторона (58) диска (50) является в существенной степени плоской и ровной и при этом перфорации (56.j) выходят на плоскость, обращенную к пленке, в данном примере за пределами плоской части (60).
При желании показанный на фиг.3а и 3b диск (50) может быть снабжен слоистым фильтром (40). В целях ясности фильтр (40) на фиг.3b показан на некотором расстоянии от диска (50). На практике фильтр (40) может примыкать к диску (50). В этом случае слоистый фильтр (40) будет покрывать, например, канавки (54.i).
Изобретение ни в коем случае не ограничивается описанными выше примерами. Можно, например, проводить вакуумирование упаковки в несколько стадий, например, если вакуумирование проводится на автоматической линии, где предоставляемая для вакуумирования длительность цикла короче времени, необходимого для адекватного вакуумирования упаковки. С учетом этого, на первой стадии способа упаковка может быть вакуумирована частично через отверстие с использованием первого отсасывающего устройства. После удаления первого отсасывающего устройства отверстие может быть в существенной степени закрыто воздухонепроницаемым образом, например с помощью пленки вокруг отверстия, прижимаемой к существенно жесткому элементу за счет разницы в давлении во внутренней части упаковки и снаружи ее. Далее, на второй стадии способа упаковка может быть дополнительно вакуумирована через отверстие с использованием второго отсасывающего устройства.
Далее существенно жесткий элемент (8) может быть приложен к внутренней стороне упаковки (2), например, без каких-либо механических соединений. Однако существенно жесткий элемент (8) может быть соединен с упаковкой (2), например, путем склеивания или уплотнения.
В одном из специальных вариантов осуществления к существенно жесткому элементу (8) добавляется текст, например, если пленка (6) является в существенной степени прозрачной.
Возможно также, чтобы к существенно жесткому элементу (8) были добавлены отметки, когда отсасывающее устройство, например, по крайней мере, частично прозрачное отсасывающее устройство, может быть помещено на существенно жесткий элемент в нужном положении, например по центру. Возможно также добавление отметок, которые могут считываться с помощью измерительного робота в автоматизированной системе. При использовании непрозрачной пленки отметка может быть выполнена на наружной стороне упаковки с целью указания положения существенно жесткого элемента.
Существенно жесткий элемент может быть также изготовлен из материала, обладающего свойством, которое можно было бы идентифицировать, например, путем добавления к пластику специфической добавки, которая позволила бы идентифицировать природу существенно жесткого элемента. К существенно жесткому элементу может быть также добавлено устройство типа ретранслятора радиочастотной идентификации, которое позволило бы идентифицировать природу существенно жесткого элемента.
2
2
На фиг.4 показан особо предпочтительный вариант осуществления, который позволяет наполнять упаковку инертным или функциональным газом после того, как она была частично вакуумирована. В этом варианте осуществления существенно жесткий элемент (8) имеет выемку или глухое отверстие (44) для подсоединения трубопровода (45), соединенного с источником газа (46) и расходомером (47), установленного с возможностью скольжения по плоской стенке камеры таким образом, чтобы его можно было протолкнуть вниз через отверстие (12) в упаковочной пленке (6) до фиксации в выемке (44) на первой поверхности жесткого элемента в тот момент, когда в упаковку нужно вводить инертный газ, например CO, N, Ar и т.д., и можно было бы его извлечь из отверстия (12) в упаковочной пленке (6) в тот момент, когда упаковку нужно вакуумировать. Когда упаковку нужно вакуумировать, трубопровод (45) вытягивается вверх, и система функционирует, как описано выше. Когда требуется ввести в упаковку инертный или функциональный газ, трубопровод (45) проталкивается вниз, пока он не достигнет выемки (44) на первой поверхности жесткого элемента. Важно, чтобы соединение между трубопроводом (45) и выемкой (44) не было газонепроницаемым, чтобы позволить подаваемому через трубопровод (45) инертному или функциональному газу проникать в упаковку.
Такой способ является особенно выгодным, поскольку, если все, что во многих случаях требуется, - это уменьшить в упаковке количество кислорода и химически активных веществ, то легче поддерживать в заполненной инертным или функциональным газом упаковке легкий вакуум, например 800 мбар, чем поддерживать глубокий вакуум, например 100 мбар. Способ становится еще эффективнее, если относительно короткие циклы вакуумирования с последующей продувкой инертным или функциональным газом повторяются несколько раз, пока уровень кислорода в упаковке не понизится до, например, ниже 0,1%.
Настоящее изобретение может применяться для широкого ряда продуктов с различным размером и текстурой. В частности, его можно применять для любого продукта, являющегося твердым, порошкообразным, пастообразным или жидким, упаковывание которого под вакуумом обеспечивает этому продукту сохранение, уменьшение объема, целостность (например, против подделки), защиту от влаги, насекомых, окисления, заражения, окрашивания, загрязнения и т.д. Продукт может, например, принадлежать к любым группам пищевых продуктов, потребительских товаров, фармацевтических, косметических, медицинских, гигиенических и промышленных продуктов.
Неограничивающие изобретения примеры пищевых продуктов включают напитки, порошки для приготовления из них напитков, мясные, фруктовые, овощные специи на основе яиц, пищевые добавки типа красителей, вяжущих и коагулянтов, муку, дрожжи, детское питание, диетические и органические продукты, вареные блюда, морские пищевые продукты, молочные продукты, замороженные продукты, животные продукты и т.д.
Примеры потребительских товаров включают текстиль, ткани, белье, домашнее и офисное оборудование, документы, бумагу, банкноты, художественные изделия, электронные компоненты и т.п.
Фармацевтические, косметические, медико-санитарные и гигиенические продукты включают среди прочего лекарства и обрабатывающие продукты в форме паст, кремов, пилюль, таблеток, порошков, жидкостей, сиропов.
Наконец, промышленные продукты включают, например, чистящие продукты, детали для любого типа оборудования в области транспортирования, электроэнергии, электроники, производства, химии; тяжелой промышленности, сельского хозяйства, например зерно и удобрения, упаковка типа пробок для винных бутылок и т.д. Изобретение может также использоваться для применения вакуума для упаковок, содержащих упакованные продукты с целью экономии пространства, и, соответственно, расходов на транспортирование и хранение.
Применения не имеют ограничений и могут быть реализованы, начиная от небольших лабораторных масштабов до больших лабораторных размеров, охватывая промежуточные масштабы от домашних и офисных применений до малых и средних потребностей компаний. Все, что для этого требуется, - это адаптировать размер и мощность насоса под размер упаковки. Заявленный способ прост в выполнении и может применяться как для больших партий, так и в отдельных применениях.