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CN116133810A - 用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法 - Google Patents

用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法 Download PDF

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CN116133810A
CN116133810A CN202180060966.2A CN202180060966A CN116133810A CN 116133810 A CN116133810 A CN 116133810A CN 202180060966 A CN202180060966 A CN 202180060966A CN 116133810 A CN116133810 A CN 116133810A
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CN
China
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containing means
laser emitter
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portions
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Application number
CN202180060966.2A
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詹尼·明甘蒂
菲奥伦佐·帕里内洛
阿尔贝托·迪·贾科莫
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Sacmi Imola SC
Original Assignee
Sacmi Imola SC
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Publication date
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Abstract

一种用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备(1)，包括：至少一个装置(2)，用于形成由聚合材料制成的片材(10)，以便提供具有至少一个出入口(12)的多个容纳器具(11)；至少一个填充单元(3)，适于通过出入口(12)用至少一种食品填充容纳器具(11)；以及至少一个密封单元(4)，适于通过封闭膜(13)对出入口(12)进行密封；设备(1)包括：用于去除多个待去除部分的至少一个装置(5)；以及至少一个激光发射器(6)，用于在至少两个邻近的容纳器具(11)之间的相应的连接边缘(22)处提供至少一个弱化部(21)，聚合材料从包括以下项的组中选择：–PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；–PP(聚丙烯)及其共聚物；设备(1)包括：设备(1)的第一区段(100)，该第一区段容纳至少一个填充单元(3)、至少一个密封单元(4)和用于去除多个待去除部分的至少一个装置(5)；以及设备(1)的第二区段(110)，该第二区段容纳至少一个激光发射器(6)，该至少一个第二区段(110)与第一区段(100)分离。

Description

用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法
本发明涉及用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法。
典型地，用于生产和填充食品的方法由以下步骤提供：
–形成片材(通常由PS或聚苯乙烯制成)以提供具有至少一个出入口的多个容纳器具的步骤；
–通过出入口用至少一种食品填充器具的步骤；
–通过从卷筒解开的封闭膜或者片材对出入口进行密封的步骤；
–通过刀片或刀具对器具的组进行切割的步骤；
–在同一组的至少两个邻近的容纳器具之间的连接边缘处提供相应的弱化和分离部分的步骤。
提供弱化部的步骤还通过使用通常操作成在连接边缘处提供切口的刀片或刀具来执行。
这种类型的方法以及所使用的设备具有两种类型的缺点：使用切割刀片或刀具来执行分组不是特别灵活，而且在设备级别上改变组的尺寸或者弱化部的延伸是相当复杂的。除此之外，还存在其他问题，特别是在希望用PET或PP替换PS来提供容纳器具的情况下。
在这种情况下，事实上，观察到刀片或刀具的寿命显著缩短，要承担的成本显著增加。
此外，如果使用透明的或有色的PET或PP作为材料，由于它们的特点是有较大的韧度，因此实际上不可能提供能够允许多个器具在不使用剪刀或刀具的情况下通过相互弯曲来相互分离的弱化部。
具体地，具有初始结晶度高达10％的片材形式(即，厚度大于250微米的板)的PET是弹性且韧性的材料，因此，为了利用刀具通过切口在至少两个不同的容纳器具之间的连接边缘处形成弱化部，有必要沿着系统的刀具相互靠近的方向前进并且必须形成切开基本上全部材料厚度的切口；尽管如此，仍然无法确保实现预期的目标。
此外，这一方面使得应用于PET上的刀具的寿命更短，因此要承担的成本较高。
最后，该过程变得难以复制。
本发明的目标是提供能够在上述一个或多个方面中对背景技术进行改进的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法。
在这一目标内，本发明的目的是提供允许降低维护成本的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法。
本发明的另一目的是发明一种用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法，该设备和方法极其灵活的且可容易地改变相互连接的容器的组的形状和弱化部的形状。
本发明的并非最不重要的目的是提供一种用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法，该设备和方法高度可靠、相对容易提供且具有竞争性成本，并且维持较高的工业生产率，该设备和方法目前专用于提供由PS制成的容器。
这一目标以及在下文中将变得显而易见的这些和其他目的通过根据独立权利要求并可选地设置有从属权利要求的一个或多个特性的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法来实现。
从根据本发明的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备和方法的优选的但非详尽的实施方式的描述中，本发明的其他特性和优点将变得更加显而易见，这些实施方式在附图中通过非限制性的实例的方式示出，在附图中：
图1是根据本发明的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备的示意图；
图2是在用于去除待去除部分的装置处的设备的截面俯视图；
图3是沿着由图2的III-III线限定的布置平面截取的截面图；
图4是在激光发射器处的容器的俯视图。
参考附图，大体上用参考标记1来表示的用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备包括：至少一个装置2，用于形成由聚合材料制成的片材10，以便提供具有至少一个出入口12的多个容纳器具11；至少一个填充单元3，适于通过相应的出入口12用至少一种食品填充容纳器具11；以及至少一个密封单元4，适于通过封闭膜13对出入口12进行密封。
根据本发明，设备1包括：至少一个装置5，用于去除多个待去除部分；以及至少一个激光发射器6，用于在至少两个邻近的容纳器具11之间的连接边缘22处提供弱化部21。
方便地，待去除部分包括在相应的相邻的容纳器具11之间形成的成角度的连接部50。
待去除部分还可以包括在纵向方向上延伸的侧向部分。
具体地，聚合材料由具有高韧度的材料构成。
优选地，所使用的聚合材料在包括以下项的组中选择：
–PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；
–PP(聚丙烯)及其共聚物。
根据优选的实施方式，设备1包括：第一区段100，该第一区段容纳至少一个填充单元3、至少一个密封单元4和用于去除多个待去除部分，并且特别地用于去除成角度的连接部50的至少一个装置5；以及第二区段110，该第二区段容纳至少一个激光发射器6。
具体地，第二区段110与第一区段100分离。
具体地，第一区段100和第二区段110之间的分离通过分离壁或隔板来确保，该分离壁或隔板允许容纳器具11的穿过，但是能够隔离分别存在于第一区段100和第二区段110中的装置操作的环境。
这使得可以提供由区段110构成的区域，在该区域中不存在由填充和可选的清洁操作引起的湿度，并且在该区域中激光发射器6可以在最佳条件下操作。
第二区段110相对于容纳器具11的移动流布置在第一区段100的下游。
设备1设置有本身已知的移动装置200，用于沿着移动方向201将容纳器具11从第一区段100传递至第二区段110。
这种移动装置200，例如由带202构成，构造成将容纳器具从形成装置2传递至填充单元3、传递至密封单元4以及传递至用于去除多个待去除部分(并且特别地用于去除成角度的连接部50)的装置5。
有利地，用于去除多个成角度的连接部50的装置5包括模切单元5a或者冲孔单元5b。
具体地，装置5设置有例如由模切机或者冲头构成的工具，该工具可以根据指令沿着基本上垂直于待去除的成角度的连接部50的布置平面的工作方向移动，这种工具设计成穿透材料内部，以便突出到待去除的成角度的连接部50的布置平面下方，切割并向下排出待去除部分，并且特别地去除的成角度的连接部50(如图3的截面图中所示)。
有利地，激光发射器6以至少部分地由聚合材料吸收的波长发射。
举个例子，可以使用波长等于10.6微米、10.2微米或9.3微米的CO2激光。激光发射器6配置成沿着弱化部21提供连接边缘22的横向截面的局部减小。
横向截面的局部减小被理解为意味着连接边缘22的截面的减小，该连接边缘的截面沿着弱化部21的纵向延伸基本上恒定，但也意味着提供多个开口，这些开口穿过连接边缘并且相互间隔以提供弱化部21。
此外，沿着连接边缘22的截面的减小也可以通过厚度的恒定减小或者通过不同厚度的减小顺序而具有交错的通孔。
举个例子，横向截面的局部减小至少等于初始截面的50％，优选地至少等于70％，并且甚至更优选地至少等于80％。
当然，无法阻止提供不同百分比的横向截面减小以获得不同的断裂强度。
设备1包括用于将容纳器具11分成组31的设备。
有利地，在同一组31的邻近的容纳器具11之间形成相应的弱化部21。
方便地，要在其上执行提供弱化部21的步骤的连接边缘22的厚度包括在300微米至1800微米之间，并且更优选地在700微米和1300微米之间。
根据优选的实际实施方式，分离设备包括激光发射器6。
在这种情况下，容纳在第二区段110中的一个激光发射器6或多个激光发射器6配置成在容纳器具11之间的连接边缘处提供弱化部21和切口23二者，以便提供组31。
设备1可以包括位于用于去除多个待去除部分的装置5的上游的用于储存密封的容纳器具11的第一盒。
此外，或者作为替代方式，设备1可以具有位于至少一个激光发射器6的上游的第二储存盒。
设备1还可以具有介于设备1的第一区段100与设备1的第二区段110之间的中间储存盒。
储存盒(理解为第一储存盒、第二储存盒和中间储存盒)可以由设置在设备1的其他装置布置在其中的同一环境内的区域构成。在任何情况下，不能禁止将储存盒定位在与设备1的各种装置布置在其中的区域分开的不同区域中。
此外，组成设备1的各种装置可以位于不同的环境、位置或工业建筑物中。
例如，第一区段100和第二区段110可以布置在不同的工业建筑物中或者同一工业建筑物的相互远离的区域中。
用于将容纳器具11分成组31的装置可以沿着设备1的延伸布置在各种位置中。
例如，分离装置可以布置在用于去除多个待去除部分的装置5的上游。
以这种方式，可以直接提供组31，然后借助于装置5对该组执行多个待去除部分的去除，并且通过激光发射器来提供弱化部。
此外，用于将容纳器具11分成组31的装置还可以布置在装置5和激光发射器6之间，以便提供至少一个弱化部21。
最后，如已经说明的，用于分成组31的装置可以布置在激光发射器6的下游和装置5的下游，以便提供弱化部21。
根据另一方面，本发明涉及用于生产和填充设计成容纳食品的容器的方法，该方法包括：
–形成由聚合材料制成的片材10，以提供具有至少一个出入口12的多个容纳器具11的形成步骤；
–通过出入口12，用至少一种食品填充容纳器具11的填充步骤；
–通过封闭膜13对出入口12进行密封的密封步骤；
–通过模切或冲孔去除多个待去除部分的去除步骤；
–在至少两个相邻的容纳器具11之间的相应的连接边缘22处提供至少一个弱化部21的提供步骤，提供步骤包括：在连接边缘22的至少一部分处发射激光辐射40，以沿着弱化部21提供连接边缘22的横向截面的局部减小的发射步骤；
–将容纳器具11分成容纳器具11的组31的分离步骤。
去除步骤期间的待去除部分至少包括在相应的相邻的容纳器具11之间形成的相应的成角度的连接部50。
此外，待去除部分还可以包括在纵向方向上延伸的侧向部分。
聚合材料优选地是具有高韧度的聚合材料。
方便地，聚合材料从包括以下项的组中选择：
–PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；
–PP(聚丙烯)及其共聚物。
方便地，就PP而言，聚合材料在其共聚物中包含PP。
有利地，分离步骤通过设计成在容纳器具11之间的连接边缘处执行相应的切割23的激光束来执行。
方便地，连接边缘22的厚度包括在300微米至1800微米之间。
更优选地，由聚合材料制成的片材包括由PET制成的片材，该PET的初始结晶度小于或等于10％。
优选地，由PET制成的片材10包括由透明的PET制成的片材。
不能禁止使用由透明的PP制成的片材。
在根据本发明的方法的最后，获得容纳器具11的组(称为多包)31；弱化部21分别形成在同一组31的相互邻近的容纳器具11之间，并且这些弱化部适于允许同一组31的每个容纳器具11与其他容纳器具11分离。
使用激光来提供弱化部21允许根据本发明的方法极其灵活，使得在容纳器具11的尺寸或者组31的形状或者弱化部21的几何特性改变的情况下，易于编程。
此外，根据本发明的方法提供了在热成形步骤的上游或下游执行的消毒步骤。
该方法还提供了在排放步骤中执行的提取烟气和挥发性物质的步骤。
该提取步骤使得可以从排放区域消除烟气、挥发性物质，但同时提高了激光作用的效率。
根据本发明，可以提供大量颜料和颜色的使用，这些颜料和颜色去除或降低由PET或PP及其共聚物制成的成品片材的透明度。
此外，不能禁止使用可回收的或可部分回收的聚合材料，例如PET。
也不能禁止使用具有不同韧度的不同聚合材料，例如PS(聚苯乙烯)。
事实上，已经发现，本发明实现了预期的目标和目的，提供了极其灵活的并且即使在由特别高韧度的聚合材料制成的容器上也能够提供弱化部的设备和方法，这允许容器的实际且简单的相互分离。
此外，所发现的解决方案容易从目前用于提供例如由PS(聚苯乙烯)制成的用于食品的容器的组的已知系统开始实施。
事实上，可以例如通过提升刀具来使正常使用的切割组件适于允许去除待去除部分，并且在设备的下游增加容纳激光发射器6的第二区段110，以便获得根据本发明的设备1。
这样构思的本发明易于进行许多修改和变化，所有这些修改和变化均在所附权利要求的范围内；所有细节还可以用其他在技术上等效的元件来替换。
事实上，所使用的材料可以是根据要求和现有技术的任何材料，只要它们与特定用途以及偶然的形状和尺寸兼容。
事实上已经发现，本发明实现了预期的目标和目的，提供了极其灵活并且即使在由诸如PET或PP的高韧性聚合材料制成的容器上也能够允许提供弱化部的方法，这允许容器的实际且简单的相互分离。
本申请要求优先权的意大利专利申请第102020000017290号和第102021000002801号中的公开内容通过引证结合于此。
在任何权利要求中提及的技术特征之后附有参考标号的情况下，包括这些参考标号仅出于增加权利要求的可理解性的目的，因此，这些参考标号对通过这些参考标号举例标识的每个元件的解释不具有任何限制性影响。

Claims (17)

1.一种用于生产和填充设计成容纳食品的容器的设备(1)，包括：至少一个装置(2)，用于形成由聚合材料制成的片材(10)，以便提供具有至少一个出入口(12)的多个容纳器具(11)；至少一个填充单元(3)，适于通过所述出入口(12)用至少一种食品填充所述容纳器具(11)；至少一个密封单元(4)，适于通过封闭膜(13)对所述出入口(12)进行密封，其特征在于所述设备包括：用于去除多个待去除部分的至少一个装置(5)；以及至少一个激光发射器(6)，用于在至少两个邻近的容纳器具(11)之间的相应的连接边缘(22)处提供至少一个弱化部(21)，所述聚合材料从包括以下项的组中选择：
–PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；
–PP(聚丙烯)及其共聚物；
所述设备(1)包括：所述设备(1)的第一区段(100)，所述第一区段容纳所述至少一个填充单元(3)、所述至少一个密封单元(4)和用于去除多个待去除部分的所述至少一个装置(5)；以及
所述设备(1)的第二区段(110)，所述第二区段容纳所述至少一个激光发射器(6)，所述至少一个第二区段(110)与所述第一区段(100)分离。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述待去除部分包括在所述相应的相邻的容纳器具(11)之间形成的相应的成角度的连接部(50)。
3.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括位于用于去除多个待去除部分的所述至少一个装置(5)的上游的用于储存所述密封的容纳器具(11)的第一盒。
4.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括位于所述至少一个激光发射器(6)的上游的第二储存盒。
5.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括介于所述设备(1)的所述第一区段(100)与所述设备(1)的所述第二区段(110)之间的中间储存盒。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，用于去除多个待去除部分的所述装置(5)包括模切单元(5a)或冲孔单元(5b)。
7.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述激光发射器(6)构造成沿着所述弱化部(21)提供所述连接边缘(22)的横向截面的局部减小。
8.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括：用于将所述容纳器具(11)分成组(31)的装置，同一组(31)的邻近的容纳器具(11)之间形成相应的弱化部(21)。
9.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，用于将所述容纳器具(11)分成组(31)的所述装置布置在用于去除多个待去除部分的所述至少一个装置(5)的上游。
10.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，用于将所述容纳器具(11)分成组(31)的所述装置布置在用于去除多个待去除部分的所述至少一个装置(5)与用于提供至少一个弱化部(21)的所述至少一个激光发射器(6)之间。
11.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，用于将所述容纳器具(11)分成组(31)的所述装置布置在用于提供至少一个弱化部(21)的所述至少一个激光发射器(6)的下游。
12.根据前述权利要求中一项或多项所述的设备(1)，其特征在于，所述分离装置包括所述激光发射器(6)或附加的激光发射器。
13.一种用于生产和填充设计成容纳食品的容器的方法，其特征在于，所述方法包括：
–形成由聚合材料制成的片材(10)以提供具有至少一个出入口(12)的多个容纳器具(11)的形成步骤；
–通过所述出入口(12)用至少一种食品填充所述容纳器具(11)的填充步骤；
–通过封闭膜(13)对所述出入口(12)进行密封的密封步骤；
–通过模切或冲孔去除多个待去除部分的去除步骤；
–在至少两个邻近的容纳器具(11)之间的连接边缘(22)处提供至少一个弱化部(21)的提供步骤，所述提供步骤包括：在所述连接边缘(22)的至少一部分处发射激光辐射(40)以沿着所述弱化部(21)提供所述连接边缘(22)的横向截面的局部减小的发射步骤；
–将所述容纳器具(11)分成容纳器具(11)的组(31)的分离步骤；
所述聚合材料从包含以下项的组中选择：
–PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；
–PP(聚丙烯)及其共聚物。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述去除步骤期间的所述待去除部分包括在所述相应的容纳器具(11)之间形成的相应的成角度的连接部(50)。
15.根据权利要求13至14中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述分离步骤通过设计成在所述容纳器具(11)之间的连接边缘(22)处执行相应的切割的激光束来执行。
16.根据权利要求13至15中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述连接边缘的厚度包括在300微米至1800微米之间。
17.根据权利要求13至16中一项或多项所述的方法，其特征在于，由聚合材料制成的所述片材(10)包括由PET或透明的PP制成的片材。
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