Brevet FR2302919A1 — publié le 19761001

L'invention est relative à un dispositif pour emballer stérilement des produits dans des récipients munis d'un couvercle, comportant au moins un poste de stérilisation, un poste de remplis sage et un poste de fermeture, qui sont disposés dans une chambre hautement stérile, ainsi qu'un convoyeur transportant les récipients d'un poste à l'autre, les couvercles étant posés librement sur les récipients avant le poste de stérilisation. Par le brevet américain nO 2 885 845, on connais un dispo sitif pour remplir et fermer, d'une manière aseptique, des bidons de tôle. Ce dispositif comporte une table circulaire sur laquelle sont amenés les récipients, munis de leurs couvercles simplement posés sur ceux-ci. Chaque couvercle est ensuite soulevé verticalement par un électro-aimant et, dans cette position soulevée, est transporté en parallèle avec le récipient à travers le dispositif. Avant le remplissage, les récipients et les couvercles sont stérilisés à la vapeur à une température élevée. Auprès que le couvercle a été reposé, le récipient est fermé.Ce dispositif entrains une grande complication et un prix de machine élevé, qui sont encore augmentés par la nécessité de transporter les couvercles et les récipients exactement en parallèle l'un par rapport à l'autre, à travers toute la machine. D'autre part, une telle machine ne convient bien que pour des récipients dont le couvercle se centre de lui-même par rapport au récipient, comme c'est le cas des couvercles du type des capsules à bords plissés et des récipients envisagés dans le brevet améri cain précité. L'invention a pour but de fournir un dispositif amélioré qui notamment convienne à un nombre relativement grand de postes de travail et à n'importe quel mode de réalisation de récipients et de couvercles. Ce- problème est résolu, conformément à 1' invention, par le fait qu'en amont du poste de stérilisation est prévu un poste de pose de couvercles et qu'au moins au poste de stérilisation et au poste de remplissage, qui sont disposés à une certaine distance 1' un de l'autre, est prévu un poste de soulèvement de couvercles, qui soulève le couvercle avant la stérilisation ou le'remplissage et qui le repose sur le récipient après la stérilisation ou le remplissage. Âussi bien les récipients que les couvercles peuvent ainsi être amenés et empilés en dehors de la chambre hautement stérile, et il suffit d'un seul poste de stérilisation pour les deux pièces. Dans ces conditions, on est assuré aussi que les surfaces qui doivent être maintenues particulièrement stériles, à savoir les surfaces intérieures des récipients et des couvercles, sont stérilisés à coup sar. D'une manière avantageuse, les récipients et les couvercles, à leur passage à travers le dispositif, sont-logés dans des plaques, munies d'évidements adaptées au récipient, qui sont fixées à une channe transporteuse de telle manière qu'entre les plaques existe un interstice de largeur minimale. De ce fait, les plaques contiguës constituent une paroi de limitation de la chambre hautement stérile. Une pression relativement élevée régnant à l'intérieur de cette chambre hautement stérile y empêche toute pénétration d'air non stérile. L'invention est expliquée plus en détail ci-aprbs dans un de ses modes de réalisation, considéré à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans les-s: - la figure 1 est une vue latérale schématique, en coupe pàrtielle d'un dispositif conforme à l'invention ; et - la figure 2 représente schématiquement un détail du dispositif, à savoir le poste de stérilisation. Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un btti de machine 11, dans lequel sont logés les éléments d'entrainement et les ensembles auxiliaires nécessaires pour la stérilisation, non représentés. Sur ce bâti 11 sont disposés, à la suite l'un de l'autre, suivant la direction de transport (flèche 12), un dispositif de désempilement de récipients 13, un poste de pose de couvercles 14, un poste de stérilisation 15, un poste de remplissage 16, un poste de scellement à chaud 17, pour les couvercles, et un dispositif de soulèvement et d'évacuation 18 des récipients obturés. Ces postes sont disposés le long d'une piste de transport rectiligne 19, sur laquelle des éléments transporteurs 20, faisant partie d'un convoyeur 24 et décrits ci-dessous plus en détail, sont fixés, essentiellement rèctilignement et à la suite immédiate l'un de l'autre, à une channe transporteuse 12 et peuvent être déplacés suivant la direction de transport, ceci d'une manière discontinue, c'est-à-dire pas-à-pas, avec un pas de transport à peu près égal d la longueur d'un élément transporteur. Les éléments thansporteurs 20 ont la forme de plaques rectangulaires dans chacune desquelles est prévu au moins un évidement dans lequel peut être introduit et suspendu un récipient 23. Dans le mode de réalisation représenté, il s'agit de gobelets, du genre de gobelets à yaourt, qui présentent une partie conique et un rebord supérieur, qui en fait tout le tour. Les récipients 23 peuvent se loger d'une manière étanche dans les évidements 22. Ces évidements ont donc une ouverture de passage qui n nest que légèrement plus grande que le pourtour supérieur de la partie conique du récipient et présentent un évidement annulaire dans lequel se loge le rebord supérieur du récipient. On peut prévoir plusieurs évidements par élément transporteur, ces évidements étant disposés notamment l'un à côté de l'autre, transversalement par rapport à la direction de transport 12. En dehors d'une telle disposition de plusieurs récipients, on peut toutefois prévoir aussi deux ou plus de deux évidements, suivant la direction de transport, par élément transporteur. Les éléments transporteurs fixés à la chalande transporteuse circulent avec le brin inférieur de la chalande, sur une piste de retour 21 où ils traversent des dispositifs de nettoyage 25. Ceuxci sont destinés en premier lie à éliminer toute souillure proved'éventuels débordements du produit de réemplissage et sont constitués, dans le mode de réalisation représenté, par un certain nombre de buses pulvérisatrices, suivies par n dispositif de séchage. Le dispositif de désempilement de récipients 17 est d'un genre de construction usuel et est agencé de manière à introduire individuellement dans les évidements 22 des éléments transporteurs 20 les récipients amenés selon un empi ement. Le poste de pose ae couvercles qui suit (selch la direction de transport) comporte un magasin 29 pour un empilement de couvercles. les couvercles, qui, le long de la région intérieure de leur rebord, sont revêtus d'une couche d'adhésif scellable à chaud, sont pris individuellement par une étoile 30 à quatre bras préhenseurs à aspiration et,.au cours de la rotation de ceux-ei dans le sens des aigulll.es d'une montre, passent devant un posté d'impression 31 où sont imprimées des indications telles que par exemple lz date limite d ' utilisation. L'étoile tournante à quatre bras préhenseurs amène enfin les couvercles à un organe de pose 33 qui peut pivoter d'une position de préhension représentée sur la figure 1 à une position de pose décalée de 900 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la précédente. L'organe de pose prend les couvercles, un par un, des bras préhenseurs de l'étoile 30 et les dépose librement sur l'ouverture du récipient 23. Le couvercle 32 se trouve alors dans l'évidement annulaire où est logé le rebord supérieur du récipient, le récipient et le couvercle se trouvant centrés l'un par rapport à l'autre. Le couvercle pourrait aussi, s'il était plus grand que le rebord du récipient, reposer à une certaine distance du récipient, sur un épaulement du magasin. Le poste de stérilisation 15 qui suit est représenté schématiquement en détail sur la figure 2. Le carter 34 du poste de stérilisation 15 repose, suivant sa surface inférieure 35, à une certaine distance, nécessaire poule passage sans frottements des éléments transporteurs 20, de la surface supérieure des éléments transporteurs 20. Il se forme ainsi un interstice, à travers lequel, si aucune disposition d'étanchéité n'était mise en oeuvre, l'agent de stérilisation pourrait s'échapper ou de l'air non stérile pourrait pénétrer. Ceci serait particulièrement grave du c8té orienté vers le poste de pose de couvercles 14, mais serait crïticable aussi dans l'autre direction car des traces d'agent de stérilisation pourraient parvenir dans l'espace de remplissage stérile.Pour cette raison pendent le temps d'arrêt, c'est-h-dire pendant l'ampli cation de vapeur et pendant le balayage par de l'air chaud des récipients, les éléments transporteurs situés en dessous du carter du dispositif de stérilisation sont soulevés et appliqués d'une manière étanche contre ie carter. Le dispositif 37 prévu pour le soulèvement de ces éléments est constitué par une barre actionnée par tin dispositif mécanique, pneumatique ou hydraulique,' en sXnehronisme avec le cadencement du transport ; il peut cependant aussi être constitué par un dispositif à came ou à levier approprié prévu sur la piste de transport 19.Cet agencement permet d'obtenir une obturation, étanche de tous côtés, du dispositif de stérilisation. Le poste de stérilisation 15 se compose de trois ou de plus de trois postes partiels 39, 40 et 41. Ces postés partiels, réalisés sous des. formes essentiellement identiques, se succèdent suivant la direction de transport 12 et sont disposés à une distance l'un dè l'autre qui correspond à un élément transporteur. Ils comportent chacun une chambre 42 en dessous de laquelle vient se placer un récipient 23. Dans chacune de ces chambres 42 s'engage un dispositif de soulèvement de couvercle 43 qui comporte une ventouse d'aspiration 44 fixée à une tige creuse. L'étanchéité de cette tige est assurée par un soufflet plissé 45. Les trois dispositifs de soulèvement de couvercles des trois postes partiels sont fixés à une armature commune et sont soulevés et abaissés tous ensemble en synchronisme avec le cadencement de la machine. Les ventouses d'aspiration sont raccordées à un dispositif d'aspiration commun. Le dispositif de soulèvement de couvercles 43 saisit le couvercle 32 posé librementsur le récipient 23 aussit8t après que 11 élément transporteur 20 correspondant est arrivé en dessous du poste partiel correspondant et le soulève verticalement, parallèlement à l'axe du récipient, de sorte qu'il se forme un interstice tout autour de l'ouverture du récipient, entre celle-ci et le couvercle. Dans chaque chambre 42 débouchent des conduits d'amenée 47, 48, le conduit 47 débouchant dans la chambre du premier poste partiel 39, tandis que deux conduits 48 débouchent dans des deux autres postes partiels 40 et 41 du poste de stérilisation. Les conduits d'amenée 47, 48 sont dirigés de telle manière que les gaz ou les vapeurs qui en sortent pénètrent à l'intérieur des récipients à travers 11 interstice formé entre les couvercles et les ouvertures des récipients. Des conduits d'évacuation 49 partant des chambres 42 sont raccordés à une canalisation d'évacuation commune 50, sur laquelle est monté un dispositif de filtrage 51 et qui débouche dans 1'atmosphère. Au conduit d'amenée 47 qui, de même que les conduits d'amenée 48, peut présenter plusieurs sorties réparties sur le pourtour de la chambre 42, est raccordée une canalisation 52 qui amène l'agent de stérilisation. Cet agent de stérilisation est constitué de préférence par un mélange de vapeur d'eau oxygénée et d'air chaud. Ce mélange est produit dans l'installation génératrice 'd'agent de stérilisation 53, qui a été représentée schématiquement, à laquelle arrive de l'eau oxygénée provenant d'un réservoir 54. Après un préchauffage éventuel, cette eau oxygénée est mélangée à de l'air chaud amené par une canalisation 55. Ce mélange d'air et de vapeur est ensuite insufflé par les conduits d'amenée 47 à l'intérieur du récipient et le long de la surface inférieure du couvercle, l'eau oxygénée se condensant et exerçant son action stérilisatrice. Une fois le récipient, ainsi traité, transporté au poste partiel 40 suivant, de l'air chaud stérile, chauffé dans un dispositif de chauffage 56, est amené par les conduits 48 à l'intérieur du récipient et le long de la surface inférieure du couvercle. Le dispositif de chauffage d'air 56 alimente aussi en air chaud l'installation génératrice d'agent de stérilisation 53 par l'intermédiaire de la canalisation 55. L'air chaud décompose l'eau oxygénée et l'élimine par balayage. Ce balayage est complété dans le poste partiel 41, après quoi le récipient 23, sur lequel le couvercle 32 a été posé de nouveau, quitte le dispositif de stérilisation. Avant le transport des éléments transporteurs 20 d'un poste partiel à l'autre, le couvercle a été reposé chaque fois et soulevé de nouveau au poste partiel suivant par le dispositif de soulèvement de couvercles. Dans chacune de ces opérations, le centrage ou l'alignement du couvercle par rapport au récipient résulte du mode de réalisation approprié du magasin. il y a lieu de remarquer encore que, sur la figure 2, les interstices 36 existant entre les surfaces supérieures des éléments transporteurs 20 et le carter 34 du poste de stérilisation-15, ont été fortement exagérés. En réalité, ils sont tout juste suffisants pour permettre le passage sans frottements des éléments transporteurs. On pourrait encore prévoir des joints d'étanchéité entre les postes partiels. Pour obtenir un passage sans frottements, il est avantageux que le couvercle repose profondément dans l'évidement annulaire du magasin 29. Les récipients circulent ensuite jusqu'au poste de remplissage, qui, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, se compose de trois postes partiels 57, 58, 59. Les dispositifs de remplissage, au moyen desquels le produit stérile est introduit dans les récipients, peuvent être construits -de manière usuelle. De préférence, ils sont équipés de buses de remplissage fixes qui ne - sont pas abaissées dans les récipients. Du fait de l'absence de dispositifs mécaniques qui seraient nécessaires dans ce cas, la propreté et la stérilité du dispositif sont plus simples à assurer. Mais pour permettre un remplissage dénué le plus possible d'éclaboussures, notamment dans le cas de produits de remplissage liquides, dans chaque poste partiel 57, 58,, 59 est prévu un dispositif de soulèvement de récipient 60 qui est commandé à partir du bâti Il de la machine, qui agit sur les fonds des récipients 23 et soulève ceux-ci dans les évidements 22, de manière à les enfiler sur les buses de remplissage 61 puis les abaisse après ce remplissage. A chaque poste partiel de remplissage 57, 58, 59 est associé un dispositif préhenseur de couvercle 63, représenté schématiquement, Ce dispositif comporte un organe préhenseur à aspiration et un bras pivotant, de sorte que le couvercle est soulevé hôrs de l'ouverture du récipient et est amené de côté par pivotement, dans le cas présent suivant la direction de transport 12. il est avantageux de travailler avec plusieurs rangées parallèles de récipients. Dans ces conditions, l'ouverture des récipients peut être enfilée librement sur les buses de remplissage 61. A la fin de l'opération de remplissage, dans chaque poste partiel, le couvercle est reposé sur le récipient, avec lequel il est transporté au poste partiel suivant où il est de nouveau soulevé.La mise en oeuvre de plusieurs postes partiels est avantageuse, non seulement pour permettre, dans certains cas, d'introduire séparément plusieurs produits de remplissage da@@ un rése@voir, mais e@core pour augmenter la vitesse et la précision de dosage, lorsqu'on travaille avec un remplissage préliminaire, un remplissage principal, et un remplis- sage d'appoint. Après avoir trave@sé le poste de remplissage, le récipient, sur lequel le couvercle a été posc par le dernier dispOSitif préhenseur, parvient sous le poste de scellement à chaud 17, où le couvercle est scellé sur le récipient par pression et action thermique.Le récipient se trouve ainsi obturé et sort à travers un dispositif d'étanchéité 64 pour parvenir au dispositif de soulèvement et d'évacuation dans @oquel un dispositif de soulèvement analo@ue au dispositif 60 soulève le récipient hors de l'évidement 22 de son élément transporteur 20 et le- pose sur une bande transporteuse pour l'évaçuer de l'installation. On veit sur la figure 1 gu'avec un dispositif conferme à l'invention, on @eut se contenter d'une chambre hautement stàrile 65 de très faible vplume. Cette chambre n' a qu'à englober l'espace situé directement au-dessus de la piste de transport 19 dans la région du poste de remplissage et du poste de scellement, à chaud. Par rapport au poste de stérilisatIon, cette chambre est obturée par le soulèvement des éléments transporteurs, et le dispositif d'étanchéité 64 peut être réalisé sous forme très étanche, car à cet endroit le récipient est déjà obturé. Cette chambre hautement stérile 65 est alimentée en air hautement stérile sous une pression supérieure à celle qui règne dans la chambre 66, située en dessous, qui contient la plupart des pièces du dispositif, par exemple l'ensemble de la piste de retour, y compris ses sous-ensembles, la partie inférieure du dispositif d'empilement de récipients 13 et le poste de pose de couvercles 14. Cette chambre comporte une canalisation d'évacuation d'eau 67 (par suite de la présence du dispositif de nettoyage 25), une canalisation d'arrivée d'air 68 et une canalisation d'évacuation d'air 69.Par la canalisation d'arrivée d'air 68 est introduit de l'air filtré qui est aussi pratiquement stérilisé par ce filtrage, mais non avec des exigences de stérilité aussi strictes que pour l'air introduit dans la chambre 65. D'autre part, la pression de cet air est inférieure à celle qui règne à l'intérieur de la chambre 65. Dans ces conditions, les faibles défauts d'étanchéité existant dans la région du dispositif de soulèvement de récipients 60 et entre les éléments transporteurs 20, ainsi qu'au niveau du dispositif d'étanchéité 64 ne provoquent pas de contamination de la chambre hautement stérile 65.Ces défauts d'étanchéité n'entraînent qu'une certaine perte d'air hautement stérile qui s'échappe en majeure partie dans la chambre 66 où la pression est plus faible et où il se mélange à l'air froidstérile provenant de la analisation d'arrivée d'air 68. De même, l'air hautement stérile qui est améné dans la chambre 65, par une canalisation non représentée, est de l'air froid. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, ai contraire, toutes les variantes. ainsi, le nombre des postes partiels du poste de stérilisa- tion dépend des exigences de stérilité posées et de l'agent de stérilisation utilisé. La mise en oeuvre d'une chambre 66 relativement grande, tout au moins partiellement stérile, est avantageuse quoique pas absolument indispensable. Dans le poste de stérilisation, les parties, donnant dans la chambre 65, des éléments transporteurs et autres éléments, se trouvent stérilisées en même temps, de sorte que le maintien dans des conditions pratiquement stériles des éléments transporteurs à l'intérieur de la chambre 66 ne constitue qu'une mesure de sécurité, qui diminue entre autres aussi la consommation d'agent de stérilisation. On empêche aussi de cette manière que de l'agent de stérilisation s'infiltrant éventuellement dans la chambre de stérilisation entre les éléments transporteurs s'échappe librement dans l'atmosphère. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on a considéré un dispositif pour l'emballage de produits liquides ou pâteux, mais on peut aussi emballer de la même manière d'autres produits moyennant une modification appropriée du dispositif. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour emballer stérilement des produits dans des récipients munis d'un couvercle, comportant au moins un poste de stérilisation, un poste de remplissage et un poste de fermeture, qui sont disposés dans une chambre hautement stérile, ainsi qu'un convoyeur transportant les récipients d'un poste à l'autre, les couvercles étant posés librement sur les récipients avant le poste de stérilisation, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'en amont du poste de stérilisation (15) est prévu un poste de pose de couvercles (14) et qu'au moins au poste de stérilisation (15) et au poste de remplissage (16), qui sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre, est prévu un poste de soulèvement de couvercles (43), qui soulève le couvercle (32) avant la stérilisation ou le remplissage et qui le repose sur le récipient (23) après la stérilisation ou le remplissage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de pose de couvercles (14) est réalisé sous une forme telle qu'il permette de poser les couvercles (32) sur les récipients (23). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de pose de couvercles (14) est réalisé sous une forme telle qu'il permette de poser les couvercles (32) sur le convoyeur (24). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le convoyeur (24) comporte des éléments transporteurs qui sont réalisés de manière à loger les récipients (23) et les couvercles (32) en assurant le centrage de ceux-ci l'un par rapport à l'autre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le poste de stérilisation (15)sont prévus des conduits d'amenée (47, 48) pour l'agent de stérilisation et/ou pour un agent de balayage, lesquels conduits sont dirigés vers l'interstice annulaire 'formé entre l'ouverture du récipient (23) et le couvercle (32). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le poste de- stérilisation (15) et le poste de remplissage (16) comportent chacun plusieurs postes > partiels (39, 40, 41 et 52, 58, 59) équipés chacun d'un dispositif de soulèvement séparé (45). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le poste de remplissage (16) est prévu un dispositif préhenseur (63) destiné à soulever et à déplacer latéralement les couvercles (32) à partir de l'ouverture des récipients (23) et à reposer ensuite les couvercles (32) sur les récipients (25). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments transporteurs (20) du convoyeur (24) sont fixés, l'un tout contre l'autre, sur une chaîne transporteuse (24) et constituent une paroi de délimitation de la chambre hautement stérile (65). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments transporteurs (20ì sont constitués pa des plaques présentant des évidements (22), dans lesquels les récipients (23) se logent d'une manière étanche et qui circulent, suivant une piste de transport (19) essentiellement rectiligne, à travers les postes de pose de couvercles (14) , de stérilisation (15) , de remplissage (16) et de fermeture (17). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poste de stérilisation (15) est séparé d'une manière étanche de la chambre hautement stérile (65) et/ou du poste de pose de converelen (14) et @ue, en amont @t/ou en aval, par rapport à la direction de transport (12), du poste de stérilisation (15), est prévu un dispositif de soulèvement (37) des éléments transporteurs (20), oui soulève chaque fois au moins un élément transporteur (20) dans une mesure suffisante pour obturer l'interstice (36) formé entre la surface supérieure de de l'élément transporteur et le poste de stérilisation (15). 11. Disp@@@@if selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'une piste de retour (21) des éléments transporteurs (20)et/ou le poste de pose de couvercles (14) ainsi éventuellement qu'un dispositif de désempilement de récipients sont disposés à l'int@rieur d'une chambre (66) a exigences de stérilité relativement moins strictes. i 2. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pression régnant à l'intérieur de la chambre hautement stérile (65) est supérieure à celle régnant à l'intérieur de la chambre (66) à exigences de stérilité moins strictes. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de soulèvement de récipients (60) est prévu au poste de remplissage (16), pour soulever les récipients (23), hors des éléments de transport (20), jusquà la hauteur de remplissage. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le poste de stérilisation (15) utilise, comme agent de stérilisation, de l'eau oxygénée amenée à un poste partiel de stérilisation (39) sous forme de vapeur ou d'un mélange de vapeur et d'air qui est décomposée et éliminée par balayage dans au moins un poste partiel suivant (40, 41) par amenée d'air chaud stérile.