Brevet FR2460152A1 — publié le 19810123

L'invention a pour objet un procédé d'élimination de la mousse à la surface d'un liquide, en particulier sur un pro- duit de remplissage liquide, par exemple le lait, dans un récipient, après le remplissage de celui-ci. L'invention con- cerne, de plus, un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans de nombreux domaines de la technique, il est sou- haitable d'empêcher la formation de mousse à la surface des liquides ou d'éliminer la mousse existante. C'est le cas par exemple, pour la technique de flottation ou lors de la vapo- risation de liquides, o la mousse se trouvant à la surface du liquide interdit l'extraction et la vaporisation. La pré- sente invention vise en particulJr l'élimination de la mous- se qui, lors du remplissage d'un produit liquide, par exem- ple du lait ou des jus de fruits, dans des récipients devant être fermés par la suite, s'est formée sur sa surface pendant et/ou en raison du processus de remplissage. Cette mousse s'avère nuisible par la suite en particulier si le remplissa- ge s'effectue dans des récipients en carton enduit de matiè- re plastique qui, pour leur fermeture, sont collés ou soudés. à chaud sur leur face supérieure. Qu'il se trouve de la mous- se entre les surfaces à coller et il ne se forme dans les par- ties mouillées aucun assemblage adhésif correct entre les surfaces, et le récipient ainsi "fermé" n'est pas réellement fermé par le collage. Dans le cas de soudage à chaud, une liaison des surfaces soudées est certes possible car la mous- se humide existante peut être vaporisée et/bu expulsée par la chaleur dégagée et la pression des mors de scellement. Le résidu d'albumine restant sur les surfaces soudées affecte toutefois le scellement. L'humidité de la mousse se répercu- te particulièrement désavantageusement lors d'un soudage à chaud effectué en préchauffant (activation9 lm surfaces de scellement constituées de matière thermoplastique, et en les pressant ensuite ensemble au moyen de mors de scellement froids. Les surfaces de scellement préchauffées subissent par endroits un refroidissement sous l'action de l'humidité de la mousse, si bien qu'acune liaison sûre ne se produit lors du cycle de pressage final, et que la fermeture obtenue reste insuffisante. Il est en outre préjudiciable que la mousse se trouvant à la surface du liquide déborde lors de la fermeture du réci- pient, par exemple, lors du pliage de la face supérieure d'un récipient pliant, et salisse ainsi la face extérieure du récipient aussi bien que l'outillage de fermeture. Puisque, pour des raisons d'économie, les dimensions des récipients ne sont pas prévues considérablement plus grandes que pour la charge de produit de remplissage envisa- gée, il est nécessaire pour le refroidissement, par exemple du lait dans les installations de remplissage, de prévoir un dispositif propre à l'élimination de la mousse se trouvant sur le lait si l'on veut éliminer les inconvénients décrits. Ce dispositif comporte une tubulure d'aspiration, qui peut être engagée chaque fois dans le récipient à fermer, et une installation d'aspiration par lesquelles la mousse est retirée de la surface du liquide. Des buses de soufflage sont, de plus, prévues pour garantir une fermeture parfaite, buses qui expulsent les gouttes et les restes de mousse des surfaces à souder ou à coller, en les soufflant. Le mode connu d'élimination de b mousse n'est pas sans in- convénient: tout d'abord, une quantité considérable de lait est prélevée par l'aspiration de la mousse, lait qui ne peut pas être de nouveau employé comme liquide de remplissage, mais peut seulement trouver son utilisation comme lait servant pour la nourriture des animaux. Ceci représente une perte de liquide de remplissage. La tendance à la mousse varie en outre, pour des produits de remplissage différents et également pour le lait elle dépend de son état (lait frais ou lait cuit) ainsi que de sa teneur en matière grasse, de la température et de la vitesse de remplissage. La formation de mousse peut même être différente d'un récipient à l'autre. Ceci a pour conséquence que le remplissage de récipients avec le lait res- tant subit des variations à cause de l'aspiration de la mous- se. Enfin, le respect des conditions de stérilité peut être perturbé par l'aspiration de la mousse,lors du remplissage d'un produit stérile, par exemple du lait stérilisé. Comme la tubulure d'aspiration vient en contact avec la mousse, elle nécessite un nettoyage et un entretien pour empêcher le développement de germes. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a par con- séquent pour objet de proposer un procédé et un dispositif qui rendent possible l'élimination de la mousse d'une manière simple, en particulier lors du remplissage de produits liqui- des dans des récipients, et ce sans qu'intervienne une perte du produit de remplissage. Ce résultat est atteint conformément à l'invention par le fait que la mousse est amenée à se désagréger sous l'ac- tion d'un rayonnement d'ondes haute fréquence. L'invention s'appuie sur le fait connu qu'il est pos- sible, en agissant sur la structure de la mousse au moyen d'un rayonnement d'ondes haute fréquence, de détruire la mousse à un tel point qu'elle se désagrège spontanément. De ce fait, la partie du produit de remplissage liquide formant la mousse retourne dans le produit de remplissage et n'est pas perdue, comme c'est le cas dans le procédé connu précité. Il s'est révélé que la destruction de la mousse peut être réalisée avec efficacité ausibien par l'action d'ondes électromagnétiques, par exemple des micro-ondes ou un rayon- nement infrarouge, que par l'action d'ondes de pression tel- les que des ondes sonores. Il est entendu que la notion "haute fréquence" est à considérer différemment en fonction du type d'ondes employé. Ainsi, lors de l'utilisation de micro-ondes, il faut comprendre une plaque de fréquences de 0,3 à 300 GHz. Pour un rayonnement infrarouge, la fréquence est, en raison des longueurs d'ondes encore plus courtes, proportionnellement plus élevée. Dans le cas des ondes sono- res, pour lesquelles, ce ne sont sensiblement que les ondes ultrasonores qui conviennent dans le cadre de l'invention, la plage de fréquence est de l'ordre de 20 000 Hz. Le rayonnement, par exemple le rayonnement d'ondes ul- trasonores, est avantageusement dirigé vers la surface du liquide. Grâce à cela, non seulement on évite les effets in- désirables hors de la zone de mousse, mais orn obtient égale- ment une concentration du rayonnement sur la structure de la mousse. On a constaté que des résultats particulièrement bons étaient atteints lors de7l'élimination de la mousse, lorsque plusieurs champs d'ondes ultrasonores étaient dirigés sur la structure de la mousse, ces champs d'ondes étant superposés les uns aux autres et s'étendant sensiblement dans la même direction. Si, par exemple, huit champs d'ondes ultrasonores, parallèles les uns aux autres, sont dirigés dans la structu- re de la mousse à partir d'une électrode conçue en consé- quence, on obtient déjà, pour une durée d'action de seulement 0,2 à 0,3 secondes, une élimination de la mousse plus impor- tante que celle pouvant généralement être obtenue sur le liquide de remplissage avec le dispositif d'aspiration déjà décrit. Lors du traitement d'un liquide de remplissage stérile, le concept de l'invention se révèle particulièrement avanta- geux puisque la possibilité de maintenir facilement les con- ditions aseptiques vient s'ajouter aux avantages précités. Le dispositif d'émission d'ondes, par exemple l'émetteur directif pour les micro-ondes ou l'électrode pour les ondes ultrasonores, n'a en effet pas besoin d'être plongé dans la structure de la mousse, mais peut seulement être disposé au-dessus de la couche de mousse devant se former. Dans tous les cas, il n'existe qu'une seule liaison électrique de ce dispositif avec son entourage, si bien qu'également en cas de panne ou d'arrêt, aucun préjudice ne peut être porté au milieu stérile. Il est avantageux que les ondes ultrasonores soient irradiées dans la structure de la mousse avec une amplitude d'oscillation de l'électrode aussi grande que possible, par exemple jusqu'à 60 p. La durée du temps d'élimination de la mousse peut être, de ce fait, considérablement écourtée. Cela constitue un facteur important si, simultanément, ufte électrode utilisée pour éliminer la mousse et des mors de soudage servant à fermer le récipient sont alimentés par un générateur d'ultrasons associé à l'installation. En effet en raccourcissant la durée du temps d'élimination de la mousse aussi bien le soudage que la destruction de la mousse s'ef- fectuent pendant un cycle de production après commutation du générateur d'ultrasons. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé confor- me à l'invention est un dispositif disposé à distance au- 2460 152 dessus de la surface du liquide pour émettre un rayonnement d'ondes haute fréquence, par exemple un émetteur directif pour l'émission de microondes, une source de rayonnement de rayons infrarouges ou une électrode pour l'émission d'ondes ultrasonores. Le dispositif peut &tre disposé de manière fi- xe ou déplaçable verticalement vers le haut et vers le bas au-dessus de la surface du liquide. Il est avantageux lors de l'utilisation d'une électrode pour l'émission d'ondes ultrasonores, de réunir plusieurs électrodes individuelles en un groupe d'électrodes ou en une électrode globale. Ces électrodes individuelles sont de pré- férence réalisées en forme de tourillons et fixées parallè- lement les unes aux autres sur un bloc-support métallique de façon à ce que tous les champs d'ondes ultrasonores puissent pénétrer dans la mousse étroitement serrés les uns à côté des autres. Pour atteindre pleinement la couche de mousse se trouvant au-dessus du liquide à l'aide d'un champ d'ondes dirigé, il est préférable d'adapter le dispositif d'émission du rayonnement d'ondes, par exemple l'électrode, à la forme de la section transversale du récipient dans la région de la surface du liquide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue latérale d'un récipient des- tiné à recevoir un produit de remplissage liquide, par exem- ple du lait; - la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif servant à transporter des récipients selon la figure 1, remplis d'un liquide de remplissage,mais non encore fermés, ainsi que de la disposition d'un dispositif d'élimi- nation de la mousse; - les figures 3 et 4 sont des vues latérales respective- ment transversale et longitudinale d'une électrode pour la production de champs d'ondes ultrasonores et, de la disposi- tion d'un récipient selon la figure 1, rempli d'un produit de remplissage liquide, par rapport à l'électrode. Le récipient 1, représenté sur la figure 1 et destiné à recevoir un produit de remplissage liquide, par exemple 2460 152 du lait, se compose en grande partie, selon un mode connu, d'un carton enduit de matière plastique. Sa section trans- versale est rectangulaire ou carrée et, à l'état fermé, le ré- cipient est plié en forme de toit à sa partie supérieure o il est fermé par soudage à chaud de la couche de matière plastique le long d'une nervure 2. La figure 2 présente très schématiquement le mode de transport des récipients 1 selon la figure 1,remplis d'un produit de remplissage liquide, par exemple du lait. Selon ce principe, les récipients sont pris dans un dispositif de transport se présentant sous la forme d'une chaine à alvéoles 3, chacun de ceux-ci entourant un récipient et l'assurant con- tre les chutes. La chaîne à alvéoles 3 transporte les réci- pients 1 dans le sens de la flèche. Dans une station de remplissage, placée en amont et non représentée, les réci- pients, vides jusqu'à ce moment, sont remplis avec le produit de remplissage. Selon la tendance. mousser du produit de remplissage, il se forme, pendant et selon le procéde-deéremplis- sace, une couche de mousse 5-blus ou. moins Importante à la surface du liquide 4 (voir fiqure 4), couche qui s'étend jusque dans la zone des surfaces à souder à chaud 6, qui doivent être soudées ensemble à chaud pour former la nervure soudée 2. La couche de mousse 5 est représentée par des points sur lafigure 2. La chaîne à alvéoles 3 transporte les récipients 1 jus- qu'à un poste de soudage à chaud 7, sur lequel sont installés les mors de soudage 8, simplement schématisés. Les mors de soudage 8 effectuentun mouvement d'ouverture et de fermeture en forme de pince, et peuvent être déplacés verticalement vers le haut et vers le bas à l'aide de dispositifs non repré- sentés. Ils peuvent être soit alimentés par ultrasons de ma- nière à constituer eux-mêmes une électrode à ultrasons, soit chauffés. De cette façon, ils apportent une quantité de cha- leur suffisante à la couche de matière plastique dans la zone des surfaces à souder à chaud 6, et ce en position fermée dans laquelle ils pressent l'une contre l'autre les surfaces à souder 6 du récipient 1, de telle sorte que celles-ci se soudent l'une à l'autre sous pression et à chaud. Des mors de soudage à chaud de ce type sont connus et ne nécessitent pas 2460 152 d'explications détaillées. L'électrode 9 formée d'un groupe de huit électrodes in- dividuelles est fixée au-dessus de la chaine à alvéoles 3, et dans le sens du transport, devant le poste de soudage à chaud 7 placé à la suite de quelques "postes libres" consécutifs au poste de remplissage non représenté.Les extrémités des électrodes individuelles 10 se trouvent juste au-dessus des bords supérieurs des récipients 1. L'électrode 9 est représentée à échelle agrandie sur les figures 3 et 4 avec les électrodes individuelles. On peut y voir qu'un groupe de huit électrodes individuelles 10 en forme de tourillons est fixé sur la face inférieure d'un bloc de métal parallélèpipédique en aluminium 12. Les élec- trodes individuelles 10 sont en titane et à peu près au mi- lieu de leur longueur ont un diamètre rétréci, si bien qu'el- les sont plus minces à leur extrémité inférieure que dans leur zone de fixation au bloc métallique.12. Elles sont en outre arrondies dans la zone de transition o elles passent du plus grand au plus petit diamètre. Les électrodes indivi- duelles 10 sont réparties de telle manière sur la face infé- rieure du bloc métallique 12, qu'elles couvrent pratiquement la section du récipient, aussi bien en largeur qu'en longueur (voir la figure 4). Le bloc métallique 12 est relié, d'une manière non représentée, à un dit amplificateur du dispositif à ultrasons, à un convertisseur correspondant et à un géné- rateur d'ultrasons. Le principe fondamental de construction d'un tel dispositif à ultrasons est connu et ne nécessite pas, de ce fait, d'être expliqué ici avec plus de précision. Le bloc métallique 12 ainsi que les électrodes individuelles 10 qui y sont fixées sont alimentés sous une fréquence de 000 Hz et une énergie de hauteur suffisante pour atteindre une amplitude d'oscillations d'environ 60 li au niveau des électrodes individuelles 10. Huit champs d'ondes ultrasonores de directions pratiquement semblables sont, par ce procédé, dirigés à partir de l'extrémité de chaque électrode individuel- le vers la surface du liquide 4 dans le récipient 1, champs qui pénètrent dans la structure de la mousse et la détruisent. Une durée d'action de 0,2 s suffit pour, par exemple, élimi- ner totalement une couche de mousse de 7,5 cm de hauteur existant sur le lait servant de produit de remplissage. A seule fin d'exemple, nous indiquons que le bloc métal- lique d'aluminium 12 a une largeur de 60 mm, une longueur de 150 mm et une hauteur de 124 mm, tandis que les électro- des individuelles 10 présentent, dans leur zone la plus épaisse, un diamètre de 23 mm et de 16 mm dans leur zone la plus mince. Le nombre d'électrodes individuelles peut être différent de celui prévu dans l'exemple d'exécution. Il a cependant été prouvé qu'avec un nombre croissant d'électrodes indivi- duelles l'action destructrice sur la structure de la mousse est renforcée, si bien que l'on peut compter sur un temps plus court de désintégration. Les électrodes ne sont pas obliga- toirement disposées de manière régulière comme le montre l'exemple d'exécution, o les électrodes individuelles 10 sont réparties par paires et à la même distance les unes des au- tres sur la face inférieure du bloc métallique 12. Une telle disposition est cependant avantageuse pour équilibrer la superposition des champs d'ondes ultrasonores, délivrés par les électrodes individuelles, en tout point de la structure de la mousse, afin d'atteindre le même effet partout. 2460 152 R E V E N D I C A T I 0 N S à -=_ = = ==_==== == 1.- Procédé d'élimination de la mousse à la surface d'un liquide, en particulier sur un produit de remplissage liquide, par exemple le lait, dans un récipient après rem- plissage de celui-ci, caractérisé par le fait que la mousse est amenée à se désagréger sous l'action d'un rayonnement d'ondes haute fréquence. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mousse est amenée à se désagréger sous l'ac- 1.0 tion d'ondes ultrasonores. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mousse est amenée à se désagréger sous l'ac- tion de micro-ondes. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mousse est amenée à se désagréger sous l'action d'un rayonnement infrarouge. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le rayonnement d'ondes est dirigé vers la surface (4) du liquide. 6.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel le produit de remplissage liquide est introduit dans des réci- pients pendant un cycle de production prédéterminé par une machine de remplissagecaractérisé par le fait que la durée d'action des ondes ultrasonores ne constitue qu'une fraction de ce cycle de production. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 59 6, caractérisé par le fait que l'on fait agir plusieurs champs d'ondes ultrasonores, superposés les uns aux autres et s'étendant à peu près dans la même direction. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on fait agir huit champs d'ondes ultrasonores de même type, et rayonnant les uns à côté des autres. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 5 à 8, caractérisé par le Lait que les ondes ultrasonores sont émises avec une amplitude d'oscillation de l'électrode aussi grande que possible. 10.- Dispositif d'élimination de la mousse à la surface d'un liquide, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'un dispositif (9) émetteur d'ondes haute fréquence est disposé à distance au-dessus de la surface (4) du liquide. S Il.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif est un émetteur directif pour l'émission de micro-ondes. 12.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif est un émetteur de rayons infra- rouges. 13.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif est une électrode (9) pour l'émission d'ondes ultrasonores. 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1.5 1.0 à 13, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'é- mission d'ondes haute fréquence est disposé au-dessus de la surface (4) du liquide à une distance correspondant au moins à l'épaisseur de la couche de mousse devant se former. 15.- Dispositif seon la revendication 13, caractérisé par le fait que plusieurs électrodes individuelles (10), par exemple huit, sont réunies en un groupe d'électrodes. 16.- Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que les électrodes individuelles (10) sont réali- sées en forme de tourillons et sont fixées parallèlement les unes aux autres sur un bloc-support (12) métallique. 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications ou 16, caractérisé par le fait que les électrodes indivi- duelles (10) ont une section transversale circulaire et dans leur sens longitudinal présentent un diamètre rétréci vers - leur extrémité libre. 18.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 17, caractérisé par le fait que les extrémités libres des électrodes individuelles (10) se situent toutes à la même hauteur. - 19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 15 à 18, caractérisé par le fait que les électrodes in- dividuelles (10) sont arrondies dans la zone de transition o elles passent du plus grand au plus petit diamètre. 2460 152 1.1 20.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 19, caractérisé par le fait que les électrodes sont régulièrement réparties sur la face inférieure du bloc-support métallique (12). 21.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 20, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'émission d'ondes haute fréquence est adaptée à la forme de la section transversale du récipient dans la zone de la sur- face (4) du liquide. 22.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 21, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'é- mission d'ondes est déplaçable verticalement vers le haut et vers le bas au-dessus de la surface du liquide. 23.- Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 10 à 22, caractérisé par le fait que le dispositif pour l'émission d'ondes est placé dans une machine de remplissage, immédiatement derrière un poste de remplissage pour réci- pients.