Brevet FR2298481A1 — publié le 19760820

La présente invention est relative à un procédé pour la production d'un emballage recevant un liquide stérile, à partir d'une bande souple présentant au moins une matière plastique synthétique soudable par pression, selon lequel on stérilise une enceinte par un fluide stérilisant et on y envoie continûment un gaz stérile, tandis qu'on y déplace une bande pour la stériliser sur des deux faces, on plie ensemble la bande pour en former un tube restant ouvert longitudinalement, on maintient un tuyau de remplissage de liquide stérile dans le tube ouvert à travers la fente longitudinale de ce dernier, on soude d'abord longitudinalement et ensuite transversalement le tube en dessous de là partie du tuyau de remplissage traversant la fente longitudinale de ce tube, on introduit le liquide stérile dans la partie du tube soudée longitudinalement au-dessus de sa soudure transversale et on sépare les emballages soudés à travers les soudures transversales. On contact divers procédés de ce genre selon lesquels on stérilise à l'air libre les différentes parties de l'enceinte soit avec de la vapeur détendue (maximum i000C), soit un gaz chaud, soit une combinaison d'air chaud et de vapeur, ou encore une combinaison d'air chaud et un stérilisant chimique. Tous ces procédés connus assurent sans doute une bonne pasteurisation mais non une stérilité absolue des surfaces de l'enceinte en contact avec le liquide stérile en raison de la phase gazeuse vapeur qu'elle comporte. La destruction des spores bactériennes n'est donc pas obtenue. La stérilisation par circulation d'eau chaude sous pression, de maçon à éviter la phase gazeuse vapeur, constitue le meilleur procédé pour assurer la stérilisation parfaite d'une enceinte de machine de conditionnement aseptique : il y a contact parfait de toutes les surfaces et de surplus une excellente répartition de la chaleur. La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour la production d'un emballage stérile recevant un liquide stérile. Ce nouveau procédé permet de remédier aux inconvénients des procédés connus. Selon l'invention, on stérilise l'enceinte par de l'eau chauffée à une température comprise entre 1200C et 1500C pendant 10 à 40 minutes et à une pression comprise entre 3 et 5 2 kilos par cm2, on remplace l'eau chaude par de l'eau froide pour refroidir enceinte à température ambiante, on évacue l'eau stérile et on sèche l'enceinte en insufflant dans celle-ci en continu de l'air stérile en surpression à une température entre 60 et 700C. Ainsi, l'enceinte est entièrement stérilisée et main- tenue à l'état stérile pendant la transformation de la bande en un tube, pendant le remplissage de celui-ci et pendant sa fermeture, de sorte qu'on obtient toutes les garanties d'un conditionnement parfaitement stérile. Suivant une caractéristique de l'invention, on fait passer l'eau chaude par une vanne de remplissage du liquide stérile dans le tube, de manière à stériliser cette vanne avant le remplissage du tube par ce liquide stérile. Suivant une autre caractéristique, on stérilise la bande souple sur ses deux faces par immersion de celle-ci dans un bain d'eau oxygénée ayant une concentration aqueuse comprise entre 5%et 30 %, chauffé à une température comprise entre 400C et 600C et par chauffage de ses deux faces dans un carter stérile et fermé sursaturé de vapeur stérilisante à une température comprise entre 600C et 1000C. Cette dernière caractéristique du procédé permet d' assurer une stérilisation du tuyau et de la vanne dans un milieu stérile sans que l'on doive les démonter. La stérilisation sur place de ces organes est plus rapide, plus sûre et indépendante de toute manipulation. D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement, une forme de réalisation d'une installation pour l'application du procédé selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique à échelle réduite en perspective de l'installation. La figure 2 est une -ue latérale en élévation partiellement arrachée. La figure 3 est une vue frontale en élévation, partiellement arrachée, de l'installation selon la figure 2. Dans ces figures, les mêmes notations de références désignent des éléments identiques. L'installation représentée sert à produire des emballages stériles recevant un fluide stérile du type liquide, en particulier du lait stérilisé. Les emballages sont produits à partir d'une bande 1 de matière souple du type "complexe" présentant au moins une couche de matière plastique synthétique soudable à chaud par pression et de manière connue des lignes de pliage longitudinales et transversales. Ce complexe est formé de plusieurs couches laminées à chaud comprenant - une couche de polyéthylène à raison de 60 g/m2 formant le vèrso de la bande, - une couche d'aluminium à raison de 9 Mu ou 25 g/m2, - une couche de polyéthylène à raison de 20 g/m2, 2 - une feuille de carton de 260 g/m2, - une couche de polyéthylène de 15 g/m2 formant le recto de la bande. Dans l'exemple choisi, l'installation pour l'application du procédé selon l'invention comporte une enceinte 2 pourvue de moyens pour être fermée hermétiquement et pour résister à une pression supérieure à la pression atmosphérique d'au moins 6 kg/cm2. Cette enceinte renferme un dispositif 3 de stérilisation de la bande souple, un dispositif 4 de pliage longitudinal de ladite bande, un dispositif 5 de déploiement de cette bande pliée en un tube ouvert longitudinalement, un tuyau 6 de remplissage de ce tube en liquide stérile et un dispositif 7 de soudure du tube longitudinalement. Cette enceinte 2 comportè en outre des moyens d'admission et d'évacuation d'un fluide stérilisant qui est de l'eau chauffée à une température comprise entre 1200C et 1500C à une pression comprise entre 3 et 5 kg/cm2. Les moyens d'admission de l'eau chaude sont avantageusement constitués par le tuyau 6 pour le remplissage du tube en liquide stérile. Ce tuyau de remplissage est équipé d'une vanne 8 servant à la fois pour contrôler le débit du fluide stérilisant admis dans l'enceinte 2 pour la stériliser et pour contrôler ensuite le débit du liquide stérile introduit dans le tube 1 pour le remplir. En introduisant le liquide stérilisant par la vanne et le tuyau de remplissage du tube, on stérilise en même temps ces organes sans qu'il soit nécessaire de les démonter. L'enceinte présente en sa partie inférieure un conduit 9 pourvu d'une vanne 10 pour l'évacuation de l'eau chaude après stérilisation de l'enceinte. Pour maintenir l'enceinte stérile pendant les opérations de conditionnement, il est prévu de remplir l'enceinte d'un gaz stérile par un tuyau 11. Ce gaz, par exemple, de l'air stérile est maintenu en surpression dans l'enceinte pendant qu' il s'échappe à travers le passage d'entrée 12 en forme de fente, de la bande souple dans l'enceinte et à travers un passage de sortie 13 du tube 1 hors de cette enceinte. Ces passages sont, de préférence, adaptés étroitement à la section de la bande et du tube rempli. Le gaz stérile évacué en continu à travers ces passages forme une barrière aseptique empêchant l'entrée d'air non stérile dans l'enceinte pendant la pénétration en continu de la bande dans celle-ci et la sortie en continu du tube rempli hors de celle-ci. Les moyens pour stériliser la bande 1 sur ses deux faces comprennent un récipient 14 en acier inoxydable contenant un bain stérilisant 15, par exemple de l'eau oxygénée ayant une concentration aqueuse comprise entre 5 56 et 30 56. Cette eau oxygénée est maintenue par des moyens non représentés, par exemple par une résistance électrique en acier inoxydable, à une température comprise entre 400C et 600C. Des moyens non représentés sont prévus pour alimenter le récipient en eau oxygénée. La bande 1 introduite dans le passage 12 est amenée sur un ou plusieurs rouleaux parallèles 16 vers deux autres rouleaux de renvoi 17 disposés parallèlement dans un même plan vertical pour guider la bande verticalement dans le bain d'eau oxygénée chauffée et pour assurer une projection de vapeur d'eau oxygénée sur les deux faces de la bande avant et après son immersion dans le bain. Le dispositif de stérilisation de la bande comprend en outre des moyens pour chauffer la bande après son immersion dans le bain. Ces moyens comprennent un tambour rotatif 18 monté librement sur un arbre 27 à l'intérieur d'un carter fermé 19 présentant des passages 26 et 29 d'entrée et de sortie de la bande dans ce carter. Le tambour 18 est équipé d'une chemise intérieure concentrique 20 qui délimite un espace annulaire creux traversé par un fluide de chauffage, par exemple une circulation d'huile. Cette huile est chauffée à une température comprise entre 90 et 950C dans un réservoir de chauffage séparé de l'enceinte. A cette fin, la chemise est raccordée au réservoir par un conduit d'entrée 21 et un conduit d'évacuation 22 à travers deux arbres creux 23 et 56 concentriques montés autour de l'arbre central 27 du tambour, ces arbres creux 23 et 56 étant reliés par deux conduits flexibles 24, 25 à l'espace annulaire de la chemise. Pour assurer la liaison entre les arbres creux 23 et 56 et les conduits 24 et 25 respectivement, ces arbres sont constitués d'une partie fixe respectivement 23a et 56a montée sur le carter fixe du tambour et d'une partie 23b et 56b tournant avec le tambour, les parties mobile et fixe étant réunies entre elles par l'intermédiaire des manchons 23c et 56c munis de joints. Après avoir immergé dans le bain d'eau oxygénée, la bande 1 est reprise par la face extérieure du tambour 18 à travers le passage 26 et est maintenue appliquée contre cette face chauffée du tambour sur un arc d'au moins 2700 par le rouleau 17 disposé dans le bain et par un rouleau d'application 28 disposé parallèlement au rouleau 17. Après avoir été chauffée pour parachever la stérilisation, la bande 1 quitte le tambour, passe à travers le passage 29 et est guidée par un rouleau de renvoi 30 vers le dispositif de pliage longitudinal 4 de la bande. Avantageusement, le tuyau 71 d'admission du gaz stérile dans l'enceinte est disposé au voisinage du passage de la bande humidifiée par l'eau oxygénée, à la sortie du carter 19, de manière à ce que le gaz stérile se mélange aux vapeurs résiduelles d'eau oxygénéeset sèche la bande. La partie de l'enceinte renfermant le dispositif de pliage 4 de la bande a la forme d'une gaine qui est en communication, dans sa partie inférieure, avec le dispositif de stérilisation de la bande et, dans sa partie supérieure, avec la partie de 1 'enceinte renfermant le dispositif de déploiement de la bande. Sous l'action de l'air stérile propulsé dans cette gaine, le séchage de la bande y est réalisé. Cette gaine renferme à sa base trois rouleaux de guidage 31, 32, 33, pour faire subir à la bande une rotation de 900 par rapport à sa direction d'entrée dans la gaine. A cette fin, le rouleau 31 est monté de manière réglable sur un angle de 450 par rapport au rouleau 30 et par rapport aux rouleaux 32 et 33 qui renvoient la bande vers le dispositif de pliage disposé à mi-hauteur dans la gaine où les parties pliables de la bande sont repliées sur 900 environ. Le dispositif de'pliage est constitué par quatre rouleaux 34, 35, 36, 37. Les rouleaux 34 et 35 sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre sur une distance correspondant à la partie non repliée de la bande délimitée par les lignes de pliage préalables prévues dans cette bande, et les rouleaux 36 et 37 sont disposés parallèlement entre eux perpendiculairement aux rouleaux 34 et 35 à l'extrémité libre des premiers rouleaux dans le plan horizontal de ceux-ci et écartés d'une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur des parties de la bande repliées verticalement en cet endroit. L'enceinte comporte en outre sur la partie ascendante de la bande une première paire de rouleaux 38, 39, entre lesquels les parties pliables de la bande sont repliées sur 1800 environ. Le rouleau 39 renvoie la bande pliée entre une deuxième paire de rouleaux d'entraînement 40, 41 montés après la paire précédente sur la partie descendante du trajet de la bande avant son déploiement. Les rouleaux 38 et 40 sont excentrés et sont pourvus de leviers de commande manuelle 42 et 43 montés sur l'arbre des rouleaux dont la rotation les fait rapprocher des rouleaux opposés respectivement 39 et 41, de façon à exercer une pression sur la bande et la faire avancer manuellement lors de sa mise en place dans l'enceinte. La mise en place manuelle de la bande dans l'enceinte est en outre facilitée par plusieurs gants hermétiques accessibles de l'extérieur de l'enceinte et montés dans des orifices 44 dans la paroi de celle-ci. Ces orifices sont pourvus d'obturateurs 45 exerçant une contrepression pendant la mise sous pression de l'enceinte, empêchant ainsi la sortie des gants à travers ces orifices sous l'effet de la pression interne régnant dans l'enceinte. Ces obturateurs sont constitués par des plaques fixées de manière amovible à la paroi de l'enceinte. Par ailleurs, le passage 12 de l'entrée de la bande 1 dans l'enceinte et le passage 13 de sortie du tube rempli hors de l'enceinte sont également équipés de plaques d'obturation 46, 47 qui sont montées de manière amovible contre les parois 48, respectivement 49 de l'enceinte et obturent celle-ci temporairement hermétiquement lorsqu'elle reçoit le fluide stérilisant. Le dispositif de déploiement de la bande 1 en un tube ouvert longitudinalement comprend une plaque de séparation verticale 50 fixée dans l'enceinte contre la paroi de fond de celle-ci en dessous de la deuxième paire de rouleaux 40, 41 sur le trajet de descente de la bande pliée. Lors de la mise en place de la bande dans l'enceinte, les parties repliées de la bande sont écartées manuellemenN par des gants et placées de part et d'autre de la plaque. Ensuite, lors de l'avancement de la bande, cette plaque déploie la bande pliée en un tube ouvert longitudinalement. Deux tapis 51-, 52 à tension variable en acier inoxydable, mobiles dans le sens d'avancement du tube sans fin et d'écartement réglable sont placés de part et d'autre de la plaque 50- en s'évasant vers le bas et contiennent les parois du tube déployées pendant son remplissage en liquide stérile. Le dispositif de soudure longitudinal du tube comporte deux rouleaux de pression 53 et 54 disposés dans l'enceinte sur la partie descendante de la bande, derrière la plaque 50 et derrière le tuyau 8 de remplissage entre la paire de rouleaux 40, 41 et la paire de tapis 51 et 52. Ces rouleaux de pression soudent les bords longitudinaux du tube pour fermer le tube longitudinalement et assurer l'étanchéité au liquide stérile qui est introduit dans la partie du tube fermée longitudinalement. De manière connue, un dispositif 55 de soudure transversale du tube et de sectionnement en emballages unitaires est prévu en dessous de la paroi 49 de l'enceinte, les emballages étant ensuite parachevés dans une station subséquente. il est également prévu un dispositif palpeur connu en soi pour le'contrôle du niveau du liquide stérile dans le tube. L'air stérile chaud est produit par réchauffage de l'air ambiant à une température comprise entre 300 et 3500C sur résistance électrique et passage sur filtre métallique en acier fritté pour assurer une thermo-homogénéité et un temps de maintien à 300-3500C pendant une seconde au moins L'air chaud stérile passe ensuite à travers un refroidisseur à colonne d'eau pour atteindre la température désirée avant son envoi dans l'enceinte aseptique. Le procédé suivant l'invention est exécuté de la manière suivante : avant d'introduire la bande 1 dans l'enceinte, on procède à la stérilisation simultanée de l'enceinte 2, de la vanne 8 et du tuyau de remplissage 6. A cette fin, on rend l'enceinte étanche à l'air en obturant par les plaques 46 et 47, le passage d'entrée 12 de la bande dans l'enceinte et le passage de sortie 13 du tube hors de l'enceinte et on place la plaque de contre-pression 45 sur les orifices donnant accès aux gants hermétiques; on introduit à travers la vanne 8 et à travers le tuyau de remplissage 6 de l'eau chauffée entre 1200C et 1500C à une pression comprise entre 3 kg/cm2 et 5 kg/cm2; on maintient l'eau chaude en circulation continue dans l'enceinte pendant 20 à 40 minutes; on refroidit l'installation à température ambiante par introduction d'eau stérile froide, on évacue l'eau stérile par gravité à travers le conduit 9 via la vanné 10. Pour maintenir l'enceinte stérile, on insuffle dans celle-ci en continu de l'air stérile en légère surpression, amené à une température entre 600C et 700C, que l'on évacue en continu à travers le passage 12 d'entrée de la bande et de sortie 13 du tube; on remplit le récipient 14 d'eau oxygénée à une concentration aqueuse comprise entre 5 O,$ et 30 56 préalablement chauffée à une température comprise entre 400C et 600C, la température étant maintenue par un dispositif de chauffage approprié, par exemple une résistance électrique dans le fond du bain.On chauffe le tambour 18 à une température comprise entre 90 et 950C, par une circulation d'huile chaude dans l'espace annulaire de la chemise; on introduit ensuite la bande de complexe préalablement rainurée longitudinalement et transversalement au moyen d'un dispositif connu non représenté, à travers le passage 12 dans l'enceinte aseptique. La bande est guidée par les rouleaux 16 et 17 et passe dans le bain d'eau oxygénée chaude pour être reprise à travers l'orifice 26 par la face chauffée du tambour rotatif 18.Après avoir fait un tour de plus de 2700 avec le tambour, la bande arrivée dans un état encore relativement humide, est reprise par les rouleaux 28 et 29 pour être amenée à subir un mouvement de rotation de 900 par les rouleaux 31, 32 et 33 et est dirigée dans la gaine de l'enceinte où le séchage se poursuit et où elle est pliée suivant les lignes de pliage longitudinal par l'action des rouleaux de pliage 34, 35, 36 et 37. Ensuite, la bande pliée passe entre les paires de rouleaux 38, 39 et 40, 41 pour aboutir dans la partie descendante de l'enceinte où la bande est déployée par la plaque 50 en un tube ouvert longitudinalement, qui est ensuite soudé longitudi nalement entre les rouleaux de pression 53 et 54 et rempli du liquide stérile par le tuyau de remplissage 6 qui plonge dans ce tube soudé. Le tube rempli de liquide stérile est évacué en continu hors de l'enceinte à travers l'orifice 13 pour être ensuite, de manière connue, soudé transversalement et séparé sous forme de coussins individuels, et être ensuite conformé en emballages parallélipipédiques dans une station ultérieure. il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, sans sortir de la portée de la présente invention, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec chacune des revendications suivantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production d'un emballage recevant un liquide stérile à partir d'une bande souple présentant au moins une matière plastique synthétique soudable par pression, selon lequel on stérilise une enceinte par un fluide stérilisant et on y envoie continûment un gaz stérile, tandis qu'on y déplace une bande pour la stériliser sur ses deux faces, on plie ensemble la bande pour en former un tube restant ouvert longitudinalement, on maintient un tuyau de remplissage de liquide stérile dans le tube ouvert à travers la fente longitudinale de ce dernier, on soude d'abord longitudinalement et ensuite transversalement le tube en dessous de la partie du tuyau de remplissage traversant la fente longitudinale de ce tube, on introduit le liquide stérile dans la partie du tube soudée longitudinalement au-dessus de sa soudure transversale et on sépare les emballages soudés à travers les soudures transversales, caractérisé en ce qu'on stérilise l'enceinte par de l'eau chauffée à une température comprise entre 1200C et 15O0C pendant 10 à 40 minutes et à une pression comprise entre 3 et 5 kilos par cm2, on remplace l'eau chaude par de l'eau froide pour refroidir l'enceinte à température ambiante, on évacue l'eau stérile,on sèche l'enceinte et on la maintient stérile en insufflant dans celle-ci en continu de l'air stérile en surpression à une température entre 600C et 700C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer l'eau chaude par une vanne de remplissage du liquide stérile dans le tube, de manière à stériliser cette vanne avant le remplissage du tube par ce liquide stérile. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on stérilise la bande souple sur ses deux faces par immersion de celle-ci dans un bain d'eau oxygénée ayant une concentration aqueuse comprise entrer et 30 %, chauffé à une température comprise entre 400C et 600C et par chauffage de ses deux faces dans un carter stérile et fermé sursaturé de vapeur stérilisante à une températurxe comprise entre 60 et 100 C. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on chauffe la face interne de la bande en contact d'une surface chauffante d'un tambour disposé dans le carter et on chauffe la face externe de cette bande par rayonnement de la paroi interne du carter.