MÉTODO Y SISTEMA PARA EL SELLADO POR ULTRASONIDO DE ENVASES PARA PRODUCTOS ALIMENTICIOS.

Sistema (100) para el sellado por ultrasonido de envases para productos alimenticios,

donde dicho sistema incluye: una caja de conformación de envasado directo sobre el producto (116) que conforma un envase para el producto alimenticio directamente alrededor del producto alimenticio (121), en un sistema de sellado por ultrasonido para formar un producto parcialmente envasado (118); una unidad de sellado de aleta del envase del producto alimenticio por ultrasonido (130), para realizar el sellado de aleta por ultrasonido de dicho envase del producto alimenticio parcialmente envasado (118) para formar un envase del producto aliementicio parcialmente sellado (122) alrededor de dicho producto alimenticio, y una unidad de sellado de los extremos del envase del producto alimenticio por ultrasonido (140, 300), para sellar por ultrasonido los extremos del envase del producto alimenticio parcialmente sellado (122) para formar un envase del producto alimenticio completamente sellado alrededor de dicho producto alimenticio, donde la unidad de sellado por ultrasonido de los extremos del envase del producto (140, 300) consta de una unidad de sonotrodo ultrasónico giratoria (310), con al menos dos sonotrodos de sellado ultrasónico (315) y un yunque giratorio (320) con al menos dos bordes de sellado del yunque (322), en donde el yunque giratorio (320) y la unidad de sonotrodo giratoria (310) están adaptados para girar alrededor de un eje de rotación, respectivamente

Antecedentes de la invención

La presente invención hace referencia en general a un método y sistema para el sellado por ultrasonidos de envases para productos alimenticios. En particular, la presente invención hace referencia a un método y un sistema para el conformado directo y el sellado por ultrasonidos del envase para productos alimenticios alrededor de un producto alimenticio.

Los productos alimenticios son envasados habitualmente en materiales de envasado para su distribución en los mercados de consumo. Los materiales de envasado de los productos alimenticios pueden incluir, de manera habitual, láminas de plástico, envolturas de aluminio, o materiales de envasado a base de papel. En la práctica, los productos alimenticios se introducen en el material de envasado y el material de envasado es entonces sellado para contener el producto alimenticio. De forma convencional, pueden ser empleados varios métodos para el sellado del material de envasado.

Tradicionalmente, los materiales para el envasado de productos alimenticios pueden ser sellados utilizando métodos de sellado basados en la utilización de cola fría o métodos de sellado basados en el termosellado. El sellado por cola fría, generalmente, implica la activación, por ejemplo mediante presión, de un adhesivo de cola fría que ha sido aplicado previamente en los bordes del material de envasado. En la práctica, el material de envasado puede estar conformado con una forma deseada para contener el producto alimenticio. A fin de sellar el material de envasado, dicho material de envasado se hace pasar generalmente a través de un aparato de sellado. El aparato de sellado aplica, de manera habitual, presión sobre los bordes del material de envasado al cual se ha aplicado previamente la cola fría. La presión aplicada por el aparato de sellado activa la cola fría en los bordes del material de envasado, causando que los bordes del material de envasado que contienen la cola fría se peguen y sellen el envase para productos alimenticios. El sellado a base de cola fría habitualmente produce sellados de fuerza suficiente para su aplicación en el envasado de productos alimenticios. Un sellado de fuerza suficiente para su aplicación en el envasado de productos alimenticios es, por lo general, lo suficientemente fuerte para mantener unidos los bordes del material de envasado durante su transporte y manipulación, pero con la posibilidad de poder separarse fácilmente por parte de un consumidor que abra el envase.

Desafortunadamente, el método tradicional a base de cola fría presenta algunas desventajas considerables, incluyendo la discontinuidad e interrupciones en el envasado. Por ejemplo, un problema importante que se encuentra en el sellado a base de cola fría es la formación de sellados defectuosos. Por ejemplo, un sellado defectuoso puede ocurrir cuando se aplica previamente una cantidad inadecuada de cola fría al material de envasado. Cuando una cantidad inadecuada de cola fría se aplica previamente al material de envasado, puede que los bordes del material de envasado no se peguen completamente entre sí. Si los bordes del material de envasado no se pegan entre sí por completo, puede entrar aire en el envase y ello puede tener efectos adversos en el producto alimenticio. Otro problema que puede surgir con el sellado a base de cola fría se produce cuando la presión aplicada a los bordes del material de envasado que contienen la cola fría no es suficiente para activar la cola fría. Cuando la cola fría no resulta activada suficiente o completamente, los bordes del material de envasado pueden desprenderse entre sí, comprometiendo de esta manera la integridad del sellado. La integridad apropiada del sellado se produce cuando no existen canales en el sellado entre el exterior del envase y el interior del envase. Cuando la integridad del sellado se ve comprometida, el aire entra en el envase y puede tener un impacto negativo en la calidad del producto alimenticio. De manera habitual, se insertan costosas barreras protectoras en el área laminada. Las barreras, o juntas, se utilizan para proteger la integridad del producto contenido en el paquete sellado. Sin embargo, las barreras pueden estropearse si tiene lugar la formación de canales.

Una desventaja adicional típica en el sellado a base de cola fría es que habitualmente se requiere una alineación de los bordes extremadamente precisa para formar un sellado adecuado. Si los bordes del material de envasado no se encuentran alineados de manera precisa cuando pasan a través del aparato de sellado, las bolsas de aire o arrugas en el envase pueden formar “canales” en el sellado. Los canales son espacios a través de los cuales puede entrar aire en el material de envasado. Tal como se mencionó con anterioridad, la introducción de aire en el envase puede tener un impacto negativo en la calidad del producto alimenticio.

Una desventaja adicional del sellado a base de cola fría es que la cola fría puede ser sensible a los cambios atmosféricos en la planta de procesamiento. Por ejemplo, si la temperatura o la humedad en la planta alcanzan un nivel crítico, la cola fría puede resultar parcialmente activada, generando que la cola fría se adhiera a una superficie no deseada, tal como por ejemplo a un rodillo o lámina que suministra el material de envasado. Cuando la cola fría es activada de forma prematura y se adhiere a una superficie no deseada, la velocidad global del proceso de envasado puede resultar afectada de manera adversa, por ejemplo, produciéndose la parada del proceso de envasado.

Una desventaja adicional del sellado mediante cola fría es que dicho sellado por cola fría requiere que el material de envasado pueda ser sellado con un área de sellado bastante ancha. Por ejemplo, un sellado por cola fría puede requerir un área de sellado de 10- 15 milímetros para mantener la integridad necesaria del sellado. Debido a que el sellado por cola fría requiere un área de sellado relativamente grande, el sellado requiere una proporción importante del total del material de envasado que se necesita para envasar el producto alimenticio. Además, los componentes del sistema pueden bloquearse durante el proceso de envasado. Por tanto, puede producirse tiempo de parada en el sistema debido a las interrupciones en el sistema.

El segundo método tradicional de sellado de materiales de envasado para productos alimenticios es el sellado mediante termosellado. Habitualmente, en el termosellado, no se aplica ningún adhesivo al material de envasado. En lugar de ello, el material de envasado es sellado haciendo pasar el material de envasado entre un par de mordazas calientes. El par de mordazas se calientan generalmente utilizando conducción térmica, por ejemplo, una corriente eléctrica puede hacerse pasar a través de un elemento de calentamiento montado en el par de mordazas para calentar las mismas. Cuando los bordes del material de envasado pasan entre el par de mordazas calientes, los bordes se funden parcialmente y se pegan entre sí.

El termosellado también adolece de una serie de desventajas. Por ejemplo, el termosellado es por lo general un proceso relativamente lento comparado con el sellado a base de cola fría. El termosellado es lento porque los bordes del material de envasado deben calentarse lo suficiente para fundirse y formar un área de sellado, lo que requiere un tiempo relativamente mayor. El termosellado puede, sin embargo, proporcionar algunas ventajas sobre el sellado a base de cola fría. Por ejemplo, un termosellado puede proporcionar una mayor integridad de sellado que la proporcionada utilizando el sellado a base de adhesivo. Sin embargo, el termosellado es por lo general al menos un orden de magnitud más lento que el sellado a base de adhesivo. Más aún, los sellados adhesivos son sensibles a la presencia de material alimenticio en el área de sellado. La presencia de material alimenticio dentro del área de sellado generalmente altera el sellado. Por tanto, las aplicaciones de sellado de material de envasado convencionales se ven a menudo forzadas a elegir entre integridad del sellado y velocidad de la formación del sellado.

La patente estadounidense US 4,574,566 revela una máquina envolvedora y un método que utiliza el termosellado para el envasado. Una conformadora de envases conforma con una forma tubular un material de envasado alrededor del producto. Dos bordes del material de envasado con forma tubular se unen por la parte inferior del producto para formar una aleta, bajo la presión de moletas. La aleta del material de envasado se sella mediante moletas centrales. Las moletas centrales sellan una aleta utilizando o bien calor o presión.... [Seguir leyendo]

1. Sistema (100) para el sellado por ultrasonido de envases para productos alimenticios, donde dicho sistema incluye:

una caja de conformación de envasado directo sobre el producto (116) que conforma un envase para el producto alimenticio directamente alrededor del producto alimenticio (121), en un sistema de sellado por ultrasonido para formar un producto parcialmente envasado (118);

una unidad de sellado de aleta del envase del producto alimenticio por ultrasonido (130), para realizar el sellado de aleta por ultrasonido de dicho envase del producto alimenticio parcialmente envasado (118) para formar un envase del producto aliementicio parcialmente sellado (122) alrededor de dicho producto alimenticio, y

una unidad de sellado de los extremos del envase del producto alimenticio por ultrasonido (140, 300), para sellar por ultrasonido los extremos del envase del producto alimenticio parcialmente sellado (122) para formar un envase del producto alimenticio completamente sellado alrededor de dicho producto alimenticio, donde la unidad de sellado por ultrasonido de los extremos del envase del producto (140, 300) consta de una unidad de sonotrodo ultrasónico giratoria (310), con al menos dos sonotrodos de sellado ultrasónico (315) y un yunque giratorio (320) con al menos dos bordes de sellado del yunque (322), en donde el yunque giratorio (320) y la unidad de sonotrodo giratoria (310) están adaptados para girar alrededor de un eje de rotación, respectivamente.

2. El sistema (100) de la reivindicación 1, caracterizado porque los ejes de rotación de la unidad de sonotrodo ultrasónico giratorio (310) y el yunque giratorio (320) se extienden en paralelo.

3. El sistema (100) según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la unidad de sonotrodo giratorio

(310) consta de 2, 4 u 8 sonotrodos de sellado por ultrasonido (315).

4. El sistema (100) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el yunque giratorio (320) consta de 2, 4 u 8 bordes de sellado.

5. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad de sonotrodo ultrasónico (310) y el yunque giratorio (320) están adaptados para girar en rangos similares.

6. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los sonotrodos de sellado por ultrasonido (315) están dispuestos en el mismo radio con respecto a un punto central de la unidad de sonotrodo ultrasónico (310).

7. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los bordes de yunque del yunque giratorio (320) están dispuestos en el mismo radio con respecto a un punto cetral del yunque giratorio (320).

8. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un conector giratorio

(350) proporciona una conexión a lo largo de un eje horizontal a un booster ultrasónico (330), un convertidor ultrasónico (340) y a la unidad de sonotrodo ultrasónico (310), en donde la unidad de sonotrodo ultrasónico

(310) es suministrada por vibración ultrasónica a través del booster ultrasónico (330).

9. El sistema (100) según un de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el borde del yunque giratorio (1212) consta de un elemento director de energía separador (1230), el cual está adaptado para cerrar a presión y cortar el envase del producto alimenticio.

10. El sistema (100) según una de las reivindicaciones preferentes, que incluye

una caja de corformación de envasado directo sobre el producto (116) que conforma un envase del producto alimenticio directamente alrededor del producto, para formar un envase del producto alimenticio parcialmente envasado (118) antes de pasar dicho producto alimenticio parcialmente envasado a una unidad de sellado de aleta del envase del producto alimenticio (130)

una unidad de sellado de aleta por ultrasonido del envase del producto alimenticio (130) para realizar el sellado de aleta por ultrasonido del producto alimenticio parcialmente envasado (118) para conformar un producto alimenticio parcialmente sellado alrededor de dicho producto; y

una unidad de sellado de los extremos del envase del producto alimenticio (140) para sellar por ultrasonido los extremos de dicho envase del producto alimenticio parcialmente sellado para conformar un envase del producto alimenticio completamente sellado alrededor de dicho producto alimenticio.

11. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes, que además incluye un transportador de entrada (120) que sumistra el producto alimenticio a la dicha caja de conformación de envasado directo sobre el producto (116).

12. El sistema (100) según una de las reivindicaciones preferentes, que además incluye material de envasado para el producto alimenticio (113) que es suministrado de forma continua a dicha caja de conformación de envasado directo sobre el producto (116).

13. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes que además incluye productos alimenticios

(121) que son suministrados de forma continua a dicha caja de conformación de envasado directo sobre el producto (116).

14. El sistema (100) según una de las reivindicaciones precedentes en donde dicho producto alimenticio incluye un producto alimenticio de confitería.

15. Un método para el sellado por ultrasonido de envasado para productos alimenticios conformado directamente alrededor de un producto alimenticio (121), donde dicho método incluye los pasos de:

conformar un envase de producto alimenticio (113) directamente alrededor del producto alimenticio (121) en un sistema de sellado por ultrasonido para formar un envase del producto alimenticio parcialmente envasado (118);

realizar el sellado de aleta de dicho producto alimenticio parcialmente envasado (118) para formar un envase del producto alimenticio parcialmente sellado (122) alrededor de disho producto alimenticio; y,

realizar el sellado de aleta por ultrasonido de dicho envase del producto alimenticio parcialmente sellado para conformar un envase del producto alimenticio completamente sellado alrededor de dicho producto alimenticio, en donde se proporcionan una unidad de sonotrodo ultrasónico giratoria (310) con al menos dos sonotrodos ultrasónicos (315), y un yunque giratorio (320) con al menos dos bordes de sellado del yunque (322), que giran alrededor de un eje de rotación, respectivamente, para sellar por ultrasonido los extremos del producto alimenticio parcialmente sellado.

16. El método de la reivindicación 15 que además incluye:

conformar un envase del producto alimenticio directamente alrededor del producto alimenticio (121) para formar un producto alimenticio parcialmente envasado (118) antes de pasar dicho producto alimenticio parcialmente envasado (118) a una unidad de sellado de aleta por ultrasonido del envase del producto alimenticio (130);

realizar el sellado de aleta por ultrasonido de dicho producto alimenticio parcialmente envasado (118) para conformar un envase del producto alimenticio parcialmente sellado alrededor de dicho producto alimenticio (118); y,

realizar el sellado por ultrasonidos de los extremos de dicho envase del producto alimenticio parcialmente sellado para formar un envase del producto alimenticio completamente sellado alrededor de dicho producto alimenticio.

17. El método de la reivindicación 15 que además incluye el suministro continuo del producto alimenticio (121).

18. El método de la reivindicación 15 que además incluye el suministro continuo del material de envasado del producto alimenticio (113).

19. El método de la reivindicación 15 en donde dicho producto alimenticio incluye un producto alimenticio de confitería.