Brevet FR2496050A1 — publié le 19820618

i Procédé et dispositif pour stériliser les matériaux d'emballage, en partleuller les récipients formés à partir de flans. La présente invention se rapporte à un procédé pour stériliser les matériaux d'emballage, en particuller les récipients formés à partir de flans, procédé dans lequel on atomise un agent de stérilisation liquide (bactéricide) et on l'applique sous forme de fines gouttelettes sur les sur- faces à stériliser du matériau d'emballage. L'invention vise lo en outre un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. Un procédé et un dispositif du type précité sont connus (voir par exemple la demande de brevet allemand 18 15 538). Dans ce procédé connu, on rend stériles des réci- pients pliants destinés à recevoir du lait ou analogue et formés à partir deflans de carton en pulvérisant à l'intérieur en tant qu'agent de stérilisation liquide du peroxyde d'hydro- gène au moyen d'une buse binaire, à l'aide d'air comprimé. Le nuage de gouttelettes de peroxyde d'hydrogène résultant de la pulvérisation se dépose sur les parois internes des récl- plients et, en cas d'apport de chaleur et contact avec des ma- tières organiques vivantes, par exemple des bactéries, se dé- compose en eau et en oxygène élémentaire. Get oxygène élémen- taire forme ici l'agent mlcrobicide proprement dit. Ce procédé connu ainsi que le disposltif pour sa mise en oeuvre se sont certes révélés parfaitement valables dans la pratique. Ils.nesont néanmoins pas exempts de défauts. On a constaté que le nuage de peroxyde d'hydrogène produit par les buses présentait un spectre relativement large en ce qui concerne la grosseur de ses gouttelettes, cette grosseur va- riant aussi sur la section transversale du Jet de la buse. Il en résulte que c'est seulement dans des zones déterminées des parois internes des récipients à stériliser qu'il se forme un film régulier de gouttelettes assurant donc une stérilisation régulière, tandis que d'autres zones des parois ne sont pas régulièrement recouvertes et que se déposent des gouttelettes relativement grosses qui ne se décomposent pas assez vite en eau et en oxygène élémentaire. Dans de telles zones des parois, une destruction totale des germes n'est par conéquent pas tou- Jours garantie. D'autre part, malgré le traitement à l'air chaud consécutif d'assez grosses gouttelettes peuvent rester sous forme de résidus à l'intérieur du récipient. Ces résidus sont certes pas préjudiciables à la santé étant donné que, dans tous les cas, ils se décomposent en oxygène et en eau après un temps plus ou moins long. Toutefois, les dispositions légales relatives aux denrées alimentaires exigent, indépendam- ment de la nature des déchets, une élimlnation totale de tous les produits chimiques qui sont utilisés dans la stérilisation des récipients, On est done obligé en augmentant le temps Passé et l'énergie dépensée de s'assurer de la disparition totale des plus grosses goutelettes de peroxyde d'hydrogène et de l'eau en résultant. Les buses de pulvérisation utillsées pour la pro- duction du nuage de peroxyde d'hydrogène sont aussi relative- ment sensibles et doivent ttre soumises à une pression élevée pour obtenir la finesse rocherchée des gouttelettes. Cela se traduit par des installations techniques plus sophistiquées. Les variations de pression qui ne peuvent jamais être totalement évitées entratnent une modification de la grosseur des goutte- lettes du nuage de peroxyde d'hydrogène d'o la production de plus grosses gouttelettes avec les inconvénients décrits ci- dessus. Comme la buse a avant tout pour fonction de pulvériser l'agent de stérillsation liquide et par conséquent ne Joue qu'un rôle secondaire pour le transport de cet agent de stérilisation pulvérisé Jusqu'aux surfaces à stériliser il faut compter dans le procédé connu que le nuage de peroxyde d'hydrogène se formant à l'intérieur du récipient se rendra de lui-même dans des zones d! paroi non directement atteintes par le Jet de la buse et s'y déposera. Une intervention directe, c'est-à-dire une com- mande réalisée par une configuration appropriée de la buse n'est pas possible. La présente invention a par conséquent pour objet de mettre au point un procédé du type précité qui permette de recouvrir extrêmement régulièrement les surfaces du matériau d'emballage de gouttelettes, très fines et de même ordre de grandeur, de l'agent de stérilisation, un contrôle de la gros- seur de ces gouttelettes devant être possible. L'invention vise en outre à simplifier le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de façon que la qualité de la stérilisation ne soit pas affectée, indépendamment des variations de pression ou autres Influences. S Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'au moyen d'un nébuliseur à ultrasons, on atomise l'agent de stérilisation en un aérosol et que l'on applique cet aéro- sol sur les surfaces à stériliser. L'aérosol est de préfé- rence appliqué par soufflage. L'avantage essentiel du procédé selon l'invention réside dans le fait que la production du nuage d'agents sté- rilisants, c'est-à-dire de l'aérosol, est Indépendante du mode d'application du nuage sur les surfaces à stériliser. De cette façon la production de l'aérosol, d'une part, et son trans- port aux surfaces à stériliser, d'autre part, peuvent faire l'objet de soins différents, si bien que les deux opérations peuvent être exécutées de façon optimale. Au moyen du nébu- liseur à ultrasons (dont on connatt en principe la structure, voir LUEGER "Lexlkon der Technlk" volume 14, 1969) on peut modifier la grosseur des gouttelettes de l'aérosol en fonc- tion de la fréquence des ultrasons. Onobtient des gouttelet- tes d'une finesse normalement Impossible à réaliser avec des buses de pulvérisation. Par ailleurs, la grosseur des goutte- lettes ne varie que dans de très étroites limites et la densl- té de distribution des gouttelettes par unité de volume est extrêmement élevée, si bien que l'on peut parler d'un aérosol homogène. Avec cet aérosol Il est par conséquent possible en utilisant de très petites quantités d'agents de stérilisation liquides d'obtenir sur les surfaces à stériliser un recouvre- ment dense et régulier qui, en raison de la finesse des gout- telettes, peut, même avec très peu de chaleur être chauffé dans une mesure suffisante pour provoquer l'évaporation ou - dans le cas de l'utilisation préférée de peroxyde d'hydro- gène, la décomposition. L'aérosol produit par le nébuliseur à ultrasons est très stable. Il peut donc sans crainte être transporté par des conduites comme un gaz et être soufflé sur les surfaces à stériliser. Comme aucune pression n'est nécessaire à sa production, il suffit de la différence de pression servant au transport, différence qui est en général plus faible que la pression nécessaire à la pulvérisation avec buses binaires. De même que le dispositif connu décrit ci-dessus pour la stérilisation des matériaux d'emballage,cetuZ-eiselon l'in- vention comporte un réservoir contenant l'agent de stérilisa- tion liquide, une buse reliée à ce réservoir pour pulvériser l'agent de stérilisation sur les surfaces à stériliser ainsi qu'un dispositif de transport pour déplacer le matériau d'emballage par rapport à la buse. Selon l'invention, il est toutefois prévu de monter en amont de la buse un nébuliseur à ultrasons pour l'agent de stérilisation et de raccorder la buse à la chambre de brouillard de ce nébuliseur à ultrasons. Par suite des caractéristiques décrites ci-dessus de l'aérosol produit par le nébuliseur à ultrasons, le trans- port de l'aérosol Jusqu'à la bused,&celle-ci jusqu'aux sur- faces à stériliser est très simple. Ainsi, par exemple, la chambre de brouillard du nébuliseur peut être constamment reliée à une source de pression de façon que l'aérosol qui y est produit puisse être transporté soit immédiaament à la buse soit à un collecteur monté en amont de celleci. Si l'on veut que l'application de l'agent de stérilisation soit effectuée en cadence, une valve commandée en cadence peut être placée dans le raccordement entre la source de pression et la chambre de brouillard, ou entre celle-ci et le collec- teur éventuellement prévu ou la buse ou encore dans cette dernière. Comme buse on peut utiliser un simple tube de soufflage qui est orienté en direction des surfaces à stéri- liser ou qui comporte dans sa zone d'extrémité des branche- ments ou des ouvertures de soufflage premettant de souffler l'aérosol dans différentes directions. Quelle que soit la solution choisie, on dispose les ouvertures de soufflage,. les branchements ou analogues de manière que l'aérosol puisse être dirigé sur toutes les surfaces à recouvrir. Au lieu de soumettre la chambre de brouillard et/ou l'accumulateur pour l'aérosol à l'action d'une pression ou en plus de cette action, il est aussi possible d'opérer avec des buses d'injection qui aspirent l'aérosol à l'aide d'un fluide gazeux qui les traverse, de préférence de l'air compri- mé. Il est préférable de faire en sorte que la produc- tion d'aérosol ait lieu en continu au moyen du nébuliseur à ultrasons et que l'amenée de l'aérosol à la buse se fasse en cas de besoin comme décrit ci-dessus. En pareil cas, il est avantageux d'utiliser un collecteur continuellement alimenté par le nébuliseur à ultrasons et de la soumettre à l'action d'une pression ou d'une aspiration provoquée par la buse d'in- jection, étant donné que la formation d'aérosol dans la cham- bre de brouillard du nébuliseur à ultrasons ne s'en trouve nul- lement affectée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limltatifs, et lllustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure la représente schématiquement un mode de réalisation simple du disposltif selon l'invention; les figures lb, lc représentent des variantes du dispositif selon la figure la en ce qui concerne la conflgura- tion des buses; la figure 2 représente une variante d'un dispositif analogue à celui de la figure 1; la figure 3 représente un autre mode de réalisation en variante du dispositif selon l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement un dispositif pour la stérilisation de récipients pliants qui sont fabriqués à partir de flansde carton et doivent par exemple 8tre remplis de lait. Sur le dessin, on n'a représenté sehéma- tiquement que les éléments essentiels pour la présente inven- tion. Les autres éléments de l'installation, par exemple pour la formation des récipients pliants, le remplissage et la ferme- ture, ne sont pas représentés comme n'appartenant pas à l'ln- vention. En ce qui concerne ces éléments, le dispositif peut toutefois être conçu conformément à celui de la demande de brevet allemand précité 18 15 538. Sur la figure la les récipients pliants 1 sont déplacés en cadence le long d'une table 2 dans le sens de la flèche 3 par un dispositif de transport, par exemple une chatne non représentée. Au-dessus de la trajectoire suivie par la face supérieure ouverte des récipients pliants 1 est disposé, en tant que buse-de soufflage, un tube plongeur 4 pouvant être déplacé de haut en bas et de bas en haut par des dipositlfs non représentés, mals connus. La buse de soufflage 4 est re- liée par une conduite de raccordement 5 à la chambre de brouillard 6 d'un nébuliseur à ultrasons désigné globalement par 7. Du peroxyde d'hydrogène liquide se trouve à une hau- teur déterminée au-dessus du fond de la chambre de brouillard 6. Le niveau du peroxyde d'hydrogène dans la chambre de brouillard 6 peut être maintenu constant au moyen d'un réser- voir non représenté et de dispositifs de régulation de ni- veau connus. Il w de soi que la puissance du nébuliseur à ultrasons est établie de façon que la quantité d'aérosol qu'il produit en une unité de temps soit accordée au besoin déterminé par la capacité des récipients 1 et la cadencée de l'installation. Dans l'exemple représenté, la chambre de brouillard 6 est soumise à l'action d'air comprimé exempt d'huile délivré par une source de pression 8, qui peut être un compresseur, une soufflante ou analogue. Dans le mode de réalisation le plus simple selon la figure la, le nébuliseur à ultrasons 7 produit en perma- nence dans sa chambre de brouillard 6 un aérosol de peroxyde d'hydrogène dont la grosseur et la densité des gouttelettes dépendent de la puissance absorbée et de la fréquence du né- buliseur 7. Sous l'action constante de l'air comprimé, l'aé- rosol à partir de la chambre de brouillard 6 et suivant la puissance de la source de pression 8 est transporté par la conduite 5 jusqu'à la buse de soufflage 4. Si en dessous de la buse de soufflage 4 Il se trouve un récipient 1, cette buse est introduite à l'intérieur du récipient par la comman- de cadencée de façon que l'aérosol s'échappant sorte juste au-dessus du fond du récipient et soit chassé vers le haut selon le débit de la source de pression 8. De ce fait le fond et les parois du récipient 1 sont recouverts d'un film régulier de fines gouttelettes d'aérosol. A la fin du cycle, la buse de soufflage est à nouveau retirée du récipient. Le dispositif de transport fait avancer dans le sens de la flè- che 3 le récipient 1 qui vient d'être traité, ce dernier, dans l'exemple de réalisation représenté, étant soumis à l'action d'un nuage d'aérosol pendant deux cycles. Pendant ce temps, en particulier pendant le traitement à l'air chaud consécutif effectué au moyen d'une buse 9 qui insufle de l'air chauffé à environ 200 C à l'intérieur du récipient, des fines et très fines gouttelettes d'rosol de peroxyde d'hydrogène se décomposent en eau et en oxygène élémentaire lequel provoque la stérilisation. La répartition dense et uniforme de gouttelettes de même grosseur sur les surfaces internes du récipient assure une destruction totale des germes. Comme par ailleurs les gouttelettes sont très fines et que leur chauffage ne requiertquIntrès faible apport de chaleur, le récipient est sec et stérile après le traitement pratiqué au moyen de la buse d'air chaud 9. Le mode de réalisation selon la figure lb repré- sente une buse de soufflage 4a dont l'extrémité sur sa face frontale ne présente pas une embouchure de la pleine section transversale du tube, mais qu'une petite ouverture de souffla- ge. Cependant dans la zone d'extrémité de la buse 4a, des ouvertures de soufflage 10 orientées de tous les cStés sont prévues sur la hauteur de la buse plongeant dans le récipient 1. Par ces ouvertures de soufflage 10 on peut diriger à volon- té les Jets d'aérosol individuels sur le fond et sur les pa- rois latérales du réservoir de façon à pouvoir contrôler le dépft des gouttelettes d'aérosol sur les surfaces visées. La buse de soufflage 4b de la figure lc correspond à celle de la figure 1. Elle comporte toutefois dans sa zone d'extrémité un clapet 11 qui sert de valve d'arrêt et est commandé à la cadence de l'ensemble de l'installation par un dispositif d'actionnement non représenté. On évite de cette façon que de l'aérosol de peroxyde d'hydrogène ne s'écoule pendant la période o le tube de soufflage 4b se trouve en position soulevée. Le dispositif selon la figure 2 correspond dans son ensemble à celui de la figure 1. Il en diffère en ce que la buse de soufflage 4c est disposée fixe au-dessus des réci- pients 1 qui se déplacent en dessous et est raccordée par un accumulateur 12 lui-même relié à la chambre de brouillard 6 du nébuliseur à ultrasons 7. Dans la conduite sous pression entre 'la chambre de brouillard 6 et la source de pression 8 est montée une valve d'étranglement 13; comme dans le mode de réalisation selon la figure lc une valve d'arrêt commandée ll est prévue dans la buse de sot.fflage >1c. L'accumulateur 12 a un beaucoup plus grand volume que la chambre de brouillard 6. Il se trouve à la même pres- sion que celle qui règne dans la chambre de brouillard 6. Le matelas de pression existant suffit pour pouvoir, pendant la période d'ouverture de la valve d'arrêt ll de la buse de soufflage 4c, insuffler une quantité prédéterminée d'aérosol de peroxyde d'hydrogène à l'intérieur du récipient 1 se trou- vant en dessous. Par suite du bien plus grand volume de l'accu- mulateur par rapport à la chambre de brouillard 6, la pres- sion à l'intérieur de cet accumulateur ne baisse qu'inper- ceptiblement pendant cette période de temps. La perte de pres- sion après la fermeture de la valve 11 est à nouveau compen- sée par la source de pression 8 agissant continuellement. Dans le mode de réalisation selon la figure 3, à la place d'une simple buse de soufflage, on utilise une buse d'injection 15 munie d'un tube de soufflage 15' et comportant une chambre d'aspiration non représentée qui est raccordée à une tuyère Venturi ou un éjecteur analogue. La tuyère Venturi est parcourue par un fluide sous pression, en l'occurrence de l'air comprimé exempt d'huile, qui est amené à partir d'une source de pression non représentée par une conduite 16. Dans la conduite 16 est monté un manomètre 17. A la chambre d'aspi- ration de la buse d'inJection 15 aboutit la conduite de rac- cordement 5 pour l'aérosol de peroxyde d'hydrogène produit dans la chambre de brouillard 6 du nébuliseur à ultrasons 7. En plus, comme dans les autres modes de réalisation précé- demment décrits, la chambre de brouillard 6 reçoit de l'air comprimé exempt d'huile par la conduite sous pression 13 dans laquelle est monté un manomètre 18 aux fins de contrtle et éventuellement de commande. Sous l'effet conJugué de la pression agissant sur la chambre de brouillard 6 et de l'effet d'aspiration provo- qué par la buse d'injection 15, l'aérosol est transporté par la conduite de raccordement 5 Jusqu'à la buse 15 à la sortie de laquelle il est soufflé en même temps que l'air comprimé arrivant par la conduite 16. Comme l'aérosol est très stable Il ne subit aucune transformation pendant les processus d'aspiration et de soufflage. Le tube de soufflage 15'de la buse d'injection 15 donne naissance à un Jet de soufflage balayant les parois internes du récipient ainsi que son rond. La buse d'injection 15 est installée fixe au-dessus de la trajectoire des récipients 1 et est par exemple fixée dans un blindage 20 qui recouvre le poste de stérilisation de l'installation. Elle peut également Etre montée déplagable dans le sens vertical. Le nébuliseur à ultrasons 7 est alimenté en continu par une conduite 21 à partir d'un réservoir 22 de peroxyde d'hydrogène; un dispositif de surveillance de niveau 23 en liaison avec une valve 24 commande le niveau de remplissage de la chambre de brouillard 6. Le nébuliseur à ultrasons 7 porte des boutons 25 permettant de le régler à l'amplitude et à la fréquence d'oscillation voulue. La grosseur dt la répartition des gouttelettes d'aérosol susceptibles d'assurer la fine appli- cation recherchée du f2lm de gouttelettes sur les surfaces internes des récipients penvent ainsi être choisies en confor- mité de la caractéristique de la buse d'inJectlon 15. Il va de sol que l'air comprimé servant au trans- port est amené par la conduite 16 à la buse d'injection 15 à la cadence de l'ensemble de l'installation de telle sorte que la buse d'lnJection 15 projette l'aérosol à un moment donné de cette cadence. L'amenée de l'air comprimé est par exemple commandée par une valve 26 de la conduite 16 nous le contr8le du système de commande global 30, simplement schéma- tlsé, de l'installation. Le blindage 20 peut, comporter pour l'aérosol susceptible de s'y trouver un système d'aspiration non repré- senté qui le capte et le ramène au réservoir 22. L'accumula- teur 12 dans le mode de réalisation selon la figure 2 peut aussi être muni d'une conduite de retour ramenant au réservoir le peroxyde d'hydrogène se déposant sur les parois. L'air comprimé amené par la conduite 16 peut être plus ou moins chauffé de façon que l'aérosol de peroxyde d'hydrogène qui est aspiré par la buse d'inJectlon 15 soit elle-même réchauffée par suite de son mélange. On augmente ainsi la létalité des germes à détruire et on évite une condensation du peroxyde d'hydrogène à l'intérieur de la buse 15 ou dans le tube de soufflage 15'. il REVENDICATIONS 1. Procédé pour stériliser les matériaux d'embal- lage, en particulier les récipients formés à partir de flans, dans lequel on atomise un agent de stérilisation liquide et on l'applique sous forme de fines gouttelettes sur les sur- faces à stériliser du matériau d'emballage, caractérisé par le fait qu'au moyen d'un nébuliseur aux ultrasons on atomise l'agent de stérilisation en un aérosol et qu'on applique ce dernier sur les surfaces à stériliser. O10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'aérosol est soufflé sur les surfaces à stériliser. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé par le fait que l'aérosol après sa fabrication au moyen d'un nébuliseur aux ultrasons est tout d'abord recueilli dans un collecteur puis aspiré ou expulsé de ce dernier. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que comme agent de stéri- lisation on utilise du peroxyde d'hydrogène. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait qu'après l'application - de l'aérosol sur les surfaces à stériliser on sèche ces sur- faces par un traitement thermique. 6. Dispositif pour stériliser les matériaux d'emballage, en particuller les récipients façonnés à partir de flans, comportant un réservoir pour un agent de st'ilisa- tion liquide, une buse raccordée à ce réservoir pour proJeter l'agent de stérilisation à l'état atomisé sur les surfaces à stériliser du matériau d'emballage et un dispositif de trans- port pour déplacer le matériau d'emballage par rapport à la buse, caractérisé par le fait qu'en amont de la buse (4, 4a, 4b, 4c, 15) est monté un nébuliseur à ultrasons (7) pour l'agent de stérilisation et que la buse (4, 4a, 4b, 4c, 15) est raccordée à la chambre de brouillard (6) du nébuliseur à ultrasons (7). 7. Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé par le fait qu'un collecteur d'aérosol (12) est monté entre la buse (4c) et la chambre de brouillard (6) du nébu- liseur à ultrasons (7). 8. lDispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que la chambre de brouillard (6) du nébuliseur à ultrasons (7) est raccordée à un générateur de pression (8). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendlca- tions 6 à 8, caractérisé par le fait que la chambre de broull- lard (6) et/ou le collecteur (12) sont constamment sous pres-- sion et que dans la conduite de raccordement (5) allant de la chambre de brouillard (6) ou du collecteur (12) à la buse (4, 4a, 4b, 4c) et/ou dans la buse, est disposée une valve (11). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 9, caractérisé par le fait que la buse (4, 4a, 4b, 4e) est un tube de soufflage. 11. Dispositif selon la revendication 10, caraeté- risé par le fait que pour la stérilisation de récipients (1) la buse est un tube plongeur que l'on peut engager à l'inté- rieur des récipients. 12. Dispositif selon la revendication 11, caract&- risé par le fait que l'extrémité du tube plongeur associé à l'intérieur des récipients comporte des ouvertures de soufflage latérales (10). 13. Dispositif selon la revendication 12, caracté- risé par le fait que la dimension des ouvertures de soufflage (10) est accordée aux surfaces à traiter. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 8, caractérisé par le fait que la buse est une buse d'injection (15) raecordée à une conduite d'air comprimé (16) et dont la chambre d'aspiration est raccordée à la chambre de brouillard (6) du nébuliseur à ultrasons (7) ou au collecteur d'aérosol (12). 15. Dispositif selon la revendication 14, caracté- risé par le fait que la b-use d'inJectlon (15) reçoit de l'air chaud ou très chaud par l'intermédiaire de la conduite d'air comprimé (16).