DK154129B - Fremgangsmaade og apparat til eliminering af skum paa en vaeskeoverflade, navnlig paa overfladen af flydende aftapningsgods, f.eks. maelk - Google Patents

Description

DK 154129 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til eliminering af skum på en væskeoverflade, navnlig på overfladen af flydende aftapningsgods, f.eks. mælk i en beholder efter dennes fyldning.

Inden for mange områder af teknikken er det ønskeligt at 5 eliminere skumdannelse på overfladen af væsker eller at ødelægge opstået skum. Dette er f.eks. tilfældet inden for flotationsteknikken eller ved fordampning af væsker, hvor skum, som befinder sig oven over væskespejlet, forstyrrer transport og fordampning. Således kendes fra beskrivelsen til britisk patent nr. 1.354.678 en fremgangsmåde til 10 eliminering af skum af detergenter, vaskemidler og lignende, hvor skummet uden en skumbærende væske transporteres ind i et skumnedbrydning s kammer, der foroven har en transducer til afgivelse af lydenergi med en frekvens på 20-20.000 Hz. For at opnå en effektiv nedbrydning af skummet kan kammeret ved hjælp af deri anbragte skyde-15 elementer afstemmes således i sit rumfang, at det kan bringes i resonans med den af transduceren i kammerets indre udsendte lydenergi. Endvidere begrænses kammeret forneden af en reflektorpiade med en gennemstrømningsåbning for skummet. Denne fremgangsmåde kan ikke anvendes til fjernelse af skum, der ved aftapning af væsken i en em-20 ballagebeholder dannes på væskeoverfladen.

Fra beskrivelsen til britisk patent nr. 1.236.803 kendes desuden en fremgangsmåde, ved hvilken skumdannelser i en strømmende væske nedbrydes ved, at den strømmende væske ved hjælp af en ved bunden af den strømmende væske anbragt ultralydkilde udsættes for 25 påvirkning med ultralyd og herunder ved hjælp af ledeplader bringes til at strømme i retning mod ultralydkilden og atter bort fra denne. Heller ikke denne fremgangsmåde kan anvendes til fjernelse af skum, der ved aftapning af væsken i en emballagebeholder dannes på væskeoverfladen.

Den foreliggende opfindelse angår navnlig eliminering af 30 skum, der under aftapning af flydende aftapningsgods, f.eks. mælk eller frugtsaft i beholdere, som derpå skal lukkes, har dannet sig oven over væskespejlet under og/eller på grund af aftapningsprocessen.

Dette skum er navnlig forstyrrende, dersom aftapningen sker i beholdere af formstofbelagt karton, der til lukningen varmforsegles eller 35 sammenklæbes ved overkanten. Dersom der befinder sig skum mellem klæbefladerne, opnås der i de områder, som er befugtede af skum, ingen rigtig klæbeforbindelse mellem fladerne, og ved en varmefor-segling er den proteinrest, som bliver siddende på forsegiingsfladerne, ødelæggende for forseglingen.

DK 154129B

2

Da beholderens dimensioner af økonomiske grunde ikke gøres væsentligt større end passende til voluminet af den mængde aftapningsgods, som den skal indeholde, og skummet på væskeoverfladen derfor er tilbøjeligt til at løbe over kanten f.eks. ved foldning af beholderens 5 øverste del til lukning af denne, således at både ydersiden af beholderen og lukkeværktøjerne tilsnavses, er det i aftapningsanlæg nødvendigt at anbringe en særskilt sugestuds til fjernelse af det skum, der ligger oven pi aftapningsgodset, og som kan føres ned i den beholder, der skal lukkes, samt et udsugningsanlæg til fjernelse af skummet. For at 10 opnå en sikker lukning anvendes blæsedyser, der blæser dråber og skumrester bort fra forseglings- eller klæbefladerne.

Den kendte metode til fjernelse af skum er ikke fri for ulemper: For det første fjernes ved bortsugningen af skum en betydelig mængde aftapningsgods, f.eks. mælk, der ikke atter må anvendes som 15 aftapningsgods, men kun kan anvendes som fodermælk. Dette betyder et tab af aftapningsgods. For det andet er tilbøjeligheden til skumdannelse forskellig ved forskelligt aftapningsgods, og er ved mælk også afhængig af mælkens tilstand (frisk mælk eller varmebehandlet mælk) samt af mælkens fedtindhold, af dens temperatur og af aftapningshastigheden.

20 Selv fra beholder til beholder kan skumdannelsen være forskellig. Dette medfører, at indholdet af den resterende mælk i beholderen er varierende efter bortsugningen af skummet. For det tredie kan ved aftapning af sterilt aftapningsgods, f.eks. af steril mælk, de sterile betingelser forringes på grund af skumbortsugnmgen, idet sugestudsen kommer i 25 berøring med skummet og derfor kræver overvågning og rengøring for at imødegå kimdannelser.

Formålet med opfindelsen er derfor at foreslå en fremgangsmåde og et apparat, der navnlig ved aftapning af flydende aftapningsgods i beholdere muliggør fjernelse af skum på enkel måde, uden at der 30 herved opstår tab af aftapningsgods.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at en højfrekvent bølgestråling med en frekvens på mindst 20.000 Hz ovenfra rettes mod og gennem skummet og mod væskespejlet.

Opfindelsen bygger på den erkendelse, at det ved påvirkning 35 af skumstrukturen ved hjælp af en højfrekvent bølgestråling er muligt uden anvendelse af resonansrum eller lignende foranstaltninger at ødelægge skummet på stedet, således at det falder sammen i sig selv. Derved forbliver den andel af flydende påfyldningsgods, som udgøres af skummet, i påfyldningsgodset og går ikke tabt.

3

DK 154129 B

Det har vist sig, at ødelæggelsen af skummet effektivt kan ske både ved påvirkning med elektromagnetiske bølger, f.eks. mikrobølger, eller infrarød bestråling, og ved påvirkning med trykbølger, f.eks. lydbølger. Det vil forstås, at alt efter arten af den anvendte 5 bølgestråling skal begrebet "højfrekvent" forstås på forskellig måde. Således skal der herunder ved anvendelse af mikrobølgestråling forstås et frekvensområde på 0,3-300 GHz. Ved infrarød bestråling ligger frekvensen tilsvarende højere på grund af den endnu kortere bølgelængde. Ved ultralydbølger ligger frekvensområdet i størrelsesordenen 10 20.000 Hz.

Opfindelsen angår også et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge kravene 1-5, hvilket apparat ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved det i krav 6's kendetegnende del angivne.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen og det tilhørende apparat 15 har vist sig at være meget fordelagtig, fordi alle krav om aseptiske betingelser her kan overholdes, idet apparatet til afgivelse af bølgestrålingen ikke skal neddyppes i skumstrukturen, men kan anbringes oven over det skumlag, der vil opstå. Ved alle udførelsesformer for dette apparat er dette kun forbundet med omgivelserne over en elek-20 trisk forbindelse, således at heller ikke driftsafbrydelse eller standsning vil forårsage nogen forringelse af de sterile omgivelser.

En yderligere fordel er, at ved afgivele af ultralydbølger med stor svingningsamplitude af sonotroden, f.eks. op ti! 60 μ, kan varigheden af skumnedbrydningen forkortes væsentligt, således at den ligger 25 i en størrelsesorden på kun 0,2 - 0,3 sek. Dette er navnlig vigtigt, dersom en til anlægget hørende ultralydgenerator samtidig betjener forseglingsbakker til lukning af beholdere og sonotroden til nedbrydning af skummet, idet der ved denne forkortelse af tiden til nedbrydning af skummet både kan foretages en forsegling af emballagebeholde-30 ren og efter omskiftning af ultralydgeneratoren en fuldstændig nedbrydning af skummet inden for en takttid af aftapningsmaskinen.

Det er ifølge opfindelsen fordelagtigt, dersom der ved hjælp af flere enkeltsonotroder, der er samlede til en sonotrodegruppe, frembringes flere ultralydbølgefelter, der overlejrer hinanden og strækker 35 sig i det væsentlige i samme retning og indvirker på skumstrukturen. Herved muiiggøres en styring af varigheden af påvirkningen af skummet til dettes fuldstændige nedbrydning.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til en på tegningen skematisk anskueliggjort udførelsesform. På tegningen viser:

DK 154129 B

4 fig. 1 et sidebillede af en til optagelse af flydende aftapningsgods, f.eks. mælk, bestemt beholder, fig. 2 et skematisk billede af en transportør til transport af med aftapningsgods fyldte men endnu ikke lukke-5 de beholdere, som den i fig. 1 viste, samt anbrin gelsen af et apparat ifølge opfindelsen til ødelæggelse af skum, og fig. 3, 4 billeder set henholdsvis i retningen forfra og fra siden af en sonotrode i apparatet til frembringelse 10 af ultralydbølgefelter og anbringelsen af en med flydende aftapningsgods fyldt beholder, som den i fig. 1 viste, i forhold til sonotroden.

Den i fig. 1 viste beholder 1 til optagelse af flydende aftapningsgods, f.eks. mælk, består af karton, som er belagt med form-15 stof. Den har et rektangulært eller kvadratisk tværsnit og er i lukke stilling gavlformet foldet ved sin øverste ende og ved denne lukket langs en forsegiingsflig 2 ved hjælp af varmforsegling af formstofbe-lægningen.

Fig. 2 viser rent skematisk, hvorledes transporten af be-20 holderne 1 med flydende aftapningsgods, f.eks. mælk, foregår. Som det ses, er beholderne optaget i et transportapparat i form af en cellekæde, hvor hver celle griber om en beholder 1 og sikrer den mod at vælte. Cellekæden 3 transporterer beholderne 1 i pilretningen. I en foregående, ikke-vist aftapningsstation fyldes de tomme beholdere med aftap-25 ningsgods. Alt efter aftapningsgodsets skumdannelsestilbøjelighed dannes der under samt på grund- af aftapningsprocessen et mere eller mindre tykt skumlag 5 oven på væskespejlet 4 (se fig. 4). Skumlaget 5 strækker sig op til varmeforseglingsfladerne 6, der til dannelse af svejsefligen 2 skal forbindes med hinanden ved varmeforsegling. I fig.

30 2 er skumlaget 5 antydet ved hjælp af prikker.

Cellekæden 3 transporterer beholderne 1 til en varmeforseg-lingsstation 7, i hvilken der er anbragt forseglingsbakker 8, som her kun er skematisk antydede. Forseglingsbakkerne 8 udfører en tangformet åbne- og lukkebevægelse og kan desuden ved hjælp af ikke-viste 35 organer bevæges i lodret op- og nedadgående retning. De er enten ultralydpåvirkede, således at de selv udgør en ultralyd-sonotrode, eller kan opvarmes. På denne måde fører de i lukket stilling, i hvilken de trykker beholderen 1's varmeforseglingsflader 6 mod hinanden, en tilstrækkelig varmemængde til formstoflaget på varmeforseglingsfladerne

DK 154129 B

5 6, således at disse røder tryk og varme sammensvéjses med hinanden. Varmeforseglingsbakker af denne art er kendte og béhøver derfor ikke forklares nærmere.

Sonotroden 9 med en gruppe på otte enkelteonotroder er, set 5 i transportretningen, anbragt stationært oven over raellekæden 3 foran varmeforseglingsstationen 7 og efter nogle efter den ikke viste aftapningsstation følgende "fristationer". Enderne af enkeltsonotroderne 10 befinder sig lidt oven over overkanten af beholderne '1.

Sonotroden 9 med enkeltsonotroderne 10 ær vist i større 10 målestok i fig. 3 og 4. Det ses her, at der til undersiden af en af aluminium bestående kvaderformet metalblok 12 er fastgjort en gruppe på otte tapformede enkéltsonotroder 10. Enkeltsonotroderne 10 består af titan og har tilnærmelsesvis ved midten af deres længde en indsnævret diameter, således at de er tyndere ved deres nederste ende end i det 15 område, hvormed de er fastgjorte til metalblokken 12. 'Enkeltsonotroderne 10 er fordelt på en sådan måde på undersiden af metalblokken 12, at de tilnærmelsesvis udfylder tværsnittet af beholderen såvel i dennes bredde som i dens længde (fig. 4). Metalblokken 12 er forbundet på ikke vist måde med en såkaldt booster af ultralydapparatet med en til-20 hørende konvertor og en ultralydgenerator. Den principielle opbygning af et ultralydapparat af denne art er kendt og behøver derfor ligeledes ikke forklares nærmere.

Metalblokken 12 og de dertil fastgjorte enkeltsonotroder 10 påvirkes med en frekvens på 20.000 Hz og en tilstrækkelig høj energi 25 til at opnå en svingningsamplitude på ca. 60 μ for enkeltsonotroderne 10. Derved afgives fra enderne af enkeltsonotroderne 10 i retningen mod væskespejlet 4 i beholderen 1 otte med hinanden .tilnærmelsesvis parallelle ultralydbølgefelter, der trænger ind i skumstrukturen og ødelægger denne. En bearbejdningstid på 0,2 sek. er tilstrækkelig til 30 fuldstændigt at ødelægge et skumlag på 7,5 cm's højde ved mælk som aftapningsgods.

Det kan eksempelvis angives, at metalblokken 12 af aluminium er 60 mm bred, 150 mm lang og 124 mm høj, medens enkeltsonotroderne 10 i deres tykke område har en diameter på 23 mm og ii deres tynde om-35 råde har en diameter på 16 mm.

Antallet af enkeltsonotroder kan være et andet end i det viste udførelseseksempel. Det har imidlertid vist sig, at den ødelæggende påvirkning på skumstrukturen forstærkes ved et stigende antal af enkeltsonotroder, således at der kan regnes med kortere skumsammen- 6

DK 154129 B

faldstider. Sonotroderne behøver heller Ikke være anbragt i den viste regelmæssige form, hvor enkeltsonotroderne 10 er anbragt parvis og fordelt i ens indbyrdes afstand over undersiden af metalblokken 12. Dette er imidlertid hensigtsmæssigt for at holde overlejringen af de fra 5 enkeltsonotroderne afgivne ultralydbølgefelter ens ved alle steder af skumstrukturen, således at der også opnås samme effekt.

10 15 20 25 30 35

Claims (17)

1. Fremgangsmåde til eliminering af skum ?på en væskeoverflade, navnlig på overfladen af flydende aftapningsgøds, f.eks. mælk, i 5 en beholder (1) efter fyldning af denne med væsken,, ‘kendetegn-e t ved, at en højfrekvent bølgestriling med en frekvens på mindst 20.000 Hz ovenfra rettes mod og gennem skummet og mod væskespejlet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendæ tegnet ved, at skummet bringes til at falde sammen med påvirkning med ultralydbøl- 10 ger.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skummet bringes til at falde sammen ved påvirkning med mikrobølger.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skummet bringes til at falde sammen ved påvirkning med infrarød 15 stråling.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 2, ved hvilken beholdere fyldes med flydende aftapningsgods i en aftapningsmaskine med en bestemt arbejdstakt, kendetegnet ved, at ultralydJaølger med en så stor svingningsamplitude rettes ind i beholderne, atiten tid, som ultra- 20 lydbølgerne skal indvirke på skummet for at eliminere dette fuldstændigt, kun er en brøkdel af aftapningsmaskinens takttiid.

6. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5 til eliminering af skum på overfladen af en væske i en beholder, navnlig pi overfladen af aftapningsgods, 25 f.eks. mælk, kendetegnet ved, at apparatet (9) er indrettet til afgivelse af en højfrekvent bølgestråling med en Trekvens på mindst 20.000 Hz mod væskeoverfladen (4) og er anbragt i en højde over væskeoverfladen (4), der mindst svarer til højden afskummet.

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at 30 apparatet (9) til eliminering af skummet er en sonotrode til afgivelse af ultralydbølger.

8. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at apparatet til eliminering af skummet er et retningsstrålingsapparat til afgivelse af mikrobølger.

9. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at apparatet til eliminering af skummet er et strålings^pparat til afgivelse af infrarød stråling.

10. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 6-9, kendetegnet ved, at apparatet til eliminering af skummet er DK 154129 B tilpasset efter beholderens tværsnitsform ved væskeoverfladen (4).

11. Apparat ifølge krav 7 eller 10, kendetegnet ved, at flere, f.eks. otte, enkeltsonotroder (10) er samlede til en sono-trodegruppe.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegnet ved, at enkeltsonotroderne (10) er tapformede og er fastgjort parallelt med hinanden til en overførselsblok (12) af metal.

13. Apparat ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at enkeltsonotroderne (10) har et cirkelrundt tværsnit og i deres 10 længderetning er aftrappede til en mindre diameter i retningen mod deres frie ende.

14. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-11, kendetegnet ved, at de frie ender af enkeltsonotroderne (10) alle ligger i samme højde.

15 . 15. Apparat ifølge krav 13, kendetegnet ved, at enkeltsonotroderne (10) er afrundede i deres overgangsområde fra den større til den mindre diameter.

16. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 12-15, kendetegnet ved, at enkeltsonotroderne (10) er anbragte 20 ensartet fordelt på undersiden af den metalliske overførselsblok (12).

17. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 6-16, kendetegnet ved, at apparatet til eliminering af skummet er anbragt bevægeligt i retningen opad og nedad oven over væskespejlet (4). 25 30 35