Brevet FR2489153A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne un dispositif pour la stérilisation à froid de récipients, en parti- culier, d'ampoules ou de bouteilles, en utilisant une roue d'immersion installée dans un logement étanche à l'air et aux liquides, sauf aux ouvertures d'entrée et de sortie, roue sur la périphérie de laquelle sont dis- posés des alvéoles individuels comportant, de préfé- rence, une enveloppe fermée, ces alvéoles étant desti- nés à recevoir chacun des récipients à stériliser dans une position inclinée leur permettant de sortir automa- tiquement à peu près à la hauteur de l'àxe de la roue d'immersion tandis que, lors de la rotation pas à pas de cette roue, chaque pas de transport correspond à l'angle de l'arc compris entre des alvéoles voisins, le logement précité étant rempli, jusqu'en dessous de s o n a x e, d'un liquide constituant le bain d'immersion. Des dispositifs de ce type pour le nettoyage de bouteilles sont décrits, par exemple, dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-PS 1.206.751 de la Demanderesse. Dans ce dispositifs, ainsi que dans des dispositifs analogues, pour stériliser des bouteilles, on utilise de l'acide sulfureux que l'on prépare, par exemple, par introduction de S02 gazeux dans l'eau. Comme élément fournissant le S02 gazeux, on emploie une bouteille à gaz de laquelle le gaz est introduit dans l'eau afin de former l'acide sulfureux désiré. On empêche au maximum la sortie du S02 gazeux vers l'extérieur en maintenant une dépression dans le logement du stérilisateur. L'utilisation de soufre sous forme d'acide sulfureux comme agent oxydant convient, en particulier, pour la stérilisation des bouteilles à vin car la pré- sence de traces résiduelles de soufre n'exerce. aucune influence néfaste sur le vin contenu dans les bouteilles. Toutefois, l'utilisation de soufre comme substance de base pour l'agent oxydant destiné à la stérilisation des bouteilles présente dtimportants in- convénients, que l'on doit éviter au prix de dépenses relativement élevées. C'est ainsi que,par exemple,par suite des réglementations de plus en plus rigoureuses concernant l'environnement, on ne peut, sans plus, décharger les composés de soufre utilisés dans les eaux résiduaires. Les composés de soufre ne peuvent être évacués qu'après séparation par lavage à l'aide de lessive de soude, de sorte que l'on doit prévoir des bassins correspondants en amont. De plus, il est nécessaire de neutraliser également la soude caustique, ce qui implique l'addi- tion de quantités correspondantes de peroxydes. Par exemple, pour pouvoir évacuer un kilo d'acide sulfu- reux, on doit ajouter 3 kg d'autres produits chimiques de sorte que, non seulement les eaux résiduaires re- çoivent des charges supplémentaires, mais que l'on doit également prévoir d'importants moyens financiers. De plus, si l'on renonce à des dispositifs de sécurité quels qu'ils soient, lorsqu'on utilise des composés de soufre comme agents oxydants, il peut se produire des phénomènes de causticité, par exemple, si l'on ne remarque pas la subsistance de résidus d'acide sulfureux dans les bouteilles à vin à stériliser et si l'on remplit ensuite ces bouteilles de vin. De même, en ce qui concerne les gaz d'échap- pement, il en résulte une pollution de l'environnement et l'on doit également consentir des frais techniques importants pour éviter l'évacuation de gaz contenant du S02 dans l'atmosphère ou afin que l'évacuation de ces gaz reste extrêmement faible. Dans le domaine de la désinfection de l'eau potable, il est déjà connu d'utiliser de l'ozone etbon nombre d'expériences ont déjà pu être rassemblées concer- nant le comportement de l'ozone. De plus, on a déjà entrepris des essais en vue d'utiliser l'ozone en phase gazeuse pour la stérilisation. Un procédé de ce type est décrit, par exemple, dans le brevet allemand 598. 606. Toutefois, ces tentatives n'ont nullement été adoptées dans la pratique, car l'ozone est extrêmement instable en phase gazeuse. Etant donné qu'une ozonisation ne peut être effectuée avec succès que si l'on assure un contact intensif avec le produit à stériliser en pré- sence d'eau, en ce qui concerne le problème à résoudre, il convient de tenir compte du fait que l'ozone ne peut se décomposer avant que le mélange n'arrive aux endroits traités. Pour résoudre ce problème, il est connu de ne former le mélange de l'air ozonisé avec l'eau qutimmédia- tement avant le point d'utilisation, pour amener ensuite ce mélange aux endroits à traiter avec une rapidité telle qu'une décomposition préalable ne soit plus possi- ble. Toutefois, on a constaté qu'il était impossible de préparer sans plus le mélange de l'air ozonisé avec l'eau immédiatement avant le point d'utilisation, si ce n'est au prix de frais élevés. Une autre difficulté se présente lors de la stérilisation de récipients, car ces derniers doivent être stérilisés tant de l'intérieur que de l'extérieur, de sorte que, dans la plupart des cas, une pulvérisation seule n'est pas suffisante. En conséquence, l'invention est basée sur la découverte selon laquelle l'ozone qui est un agent oxydant très puissant, convient spéciale- ment bien pour la stérilisation de récipients, en parti- culier, lorsqu'il est mélangé et/ou dissous dans l'eau. En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un dispositif permettant de stériliser suffi- samment des récipients dans un procédé à passage con- tinu avec de l'ozone comme agent stérilisant, ce dispo- sitif étant réalisé de telle sorte que le produit à stériliser reste de manière satisfaisante et suffisam- ment longtemps en contact avec l'agent stérilisant tant de l'intérieur que de l'extérieur, tout en assurant, en outre, la présence constante d'une concentration suffisante et presque uniforme de l'ozone. A cet effet, dans le dispositif du type indi- qué dans l'introduction ci-dessus, comme agent stérili- sant, le bain d'immersion contient de l'ozone dans un mélange d'ozone et d'eau qui peut être acheminé à ce bain d'immersion contenu dans la cuve d'immersion tan- dis que, au-dessus de ce bain d'immersion, on maintient une charge variable d'ozone gazeux au moyen d'au moins un pulvérisateur véhiculant un mélange et/ou une solu- tion d'ozone et d'eau fraîche. Suivant l'invention, l'ozone gazeux produit par un générateur d'ozone est acheminé à des injecteurs à l'aide desquels on forme un mélange, d'une part, avec de l'eau fraîche et, d'autre part, avec de l'eau usée provenant du bain d'immersion via un bassin collecteur, tandis que le mélange d'ozone et d'eau fra che est amené en chute libre au bain d'immersion via des pulvé- risateurs intérieurs et des pulvérisateurs extérieurs pour les récipients, le mélange d'ozone et d'eau usée étant amené au bain d'immersion dans la zone la plus profonde de la cuve d'immersion. Suivant une caractéristique avantageuse, un récipient d'accumulation est monté de manière réglable à l'intervention de soupapes de réglage en dérivation vis-à-vis de la conduite d'ozone et d'eau fratche. Dans le sens du mouvement de la roue à tam- bour est disposé, à l'extrémité du bain d'immersion, un trop-plein suivi d'un bassin collecteur comportant des éléments en vue d'éliminer les impuretés et d'éva- cuer l'excès du mélange d'ozone et d'eau. Au-dessus et/ou en dessous des ouvertures prévues respectivement pour l'introduction et le dé- chargement des récipients, ainsi qu'à peu près au cen- tre du logement, sont pratiquées des ouvertures d'as- piration de gaz communiquant avec l'atmosphère exté- rieure via une conduite d'évacuation de gaz et un ven- tilateur de façon à maintenir, dans l'espace situé au- dessus du bain d'immersion, une dépression vis-à-vis de l'espace extérieur. Le logement destiné à recevoir la roue d'immersion comporte une partie supérieure amo- vible et une partie inférieure, la paroi de la partie supérieure étant assemblée de manière étanche aux gaz à la partie inférieure-via un joint à labyrinthe à eau. Pour augmenter ou maintenir plus longtemps la concentration d'ozone, on prévoit des sources de rayon- nement émettant une lumière ultraviolette dans la phase gazeuse ou la phase liquide dissoute. L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée par différents exemples de réalisation illustrés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de stérilisation réalisé sous forme d'un bain d'immersion comportant des zones de pulvérisa- tion; et la figure 2 représente également,par une coupe transversale, une forme de réalisation d'un dispositif de stérilisation, cette forme de-réalisation étant modi- fiée en ce qui concerne le chargement et le déchargement des bouteilles. Le dispositif illustré en figure 1 et destiné à la stérilisation à froid de bouteilles se compose d'un logement 10 comportant une partie supérieure 41 et une partie inférieure 42. La partie inférieure 42 con- tient une cuve 9 destinée à recevoir le bain d'immersion , de même qu'un bassin collecteur 35 venant directe- ment à la suite de la cuve d'immersion 9. A l'intérieur du logement 10, se trouve une roue à tambour 12 déplacée à l'aide d'une commande (non représentée plus en détail), roue sur laquelle sont fixés des alvéoles individuels 13 destinés à rece- voir les bouteilles à stériliser 23. Ces alvéoles 13 sont réalisés sous forme de tubes et ils sont fixé sur la roue à tambour 12 dans une position inclinée permettant, aux bouteilles qui y sont déposées, de sor- tir automatiquement. Afin d'introduire les bouteilles 23 dans les alvéoles 13 par l'ouverture 24, on prévoit un dispositif 44 qui ne constitue toutefois pas l'objet de la présente invention. Pour recueillir et évacuer les bouteilles stérilisées via l'ouverture de décharge- ment 25, on prévoit une surface de table 45. Le générateur d'ozone 1 produit de l'ozone gazeux qui est acheminé à l'injecteur 2 ou à l'injec- teur 30 via des conduites 46 et 47 résistant à l'ozone. Comme matière résistant à lozone pour les conduites d'alimentation, on peut utiliser, par exemple, un poly- tétrafluoréthylène qui est vendu dans le commerce sous l'appellation "yTeflon". Via la conduite 29, de l'eau fraSche arrive à l'injecteur 30, l'ozone sortant de la conduite 47 se mélangeant alors avec cette eau. En dérivation vis-à-vis de la conduite d'alimentation d'ozone et d'eau fraîche 31, est monté un récipient d'accumulation 4 qui, en actionnant les soupapes 32 et 33lpeut être rempli du mélange d'ozone et d'eau fraîche de telle sorte que le générateur d'ozone i puisse fonc- tionner en continu m8me lorsque les besoins en mélange d'ozone et d'eau fratche sont différents. La conduite 31 alimente les pulvérisateurs 14 et 15 en mélange d'ozone et d'eau fraîche, les pulvé- risateurs 14 agissant à l'intérieur des bouteilles 23 se trouvant dans les alvéoles 13, tandis que le pulvé- risateur 15 agit de l'extérieur pour stériliser ces bouteilles 23. Le mélange d'ozone et d'eau fraîche arrive, via l'espace 6, dans le bain d'immersion 5 et, via le trop-plein 34, dans le bassin collecteur 35 d'o une conduite 3 se dirige vers l'injecteur 2 qui est alimen- té en ozone gazeux via la conduite 46 et qui, dès lors, enrichit à nouveau, en ozone, l'eau usée provenant du bassin collecteur 35. Le mélange d'ozone et d'eau venant de l'in- jecteur 2 est acheminé au bain d'immersion 5 dans la zone la plus profonde de la cuve d'immersion 9, de sorte que les bulles d'ozone gazeux qui ne sont pas encore dissoutes dans l'eau, traversent le bain d'immersion, tandis qu'une autre partie entre en solution. L'injec- teur 2 achemine à peu près les deux tiers de la quantité totale d'ozone gazeux produit au bain d'immersion 5, tandis que l'injecteur 30 achemine un tiers de l'ozone gazeux produit dans l'espace 6 et le bain d'immersion 5 via les pulvérisateurs 14 et 15. Outre l'obtention d'un effet tampon suffisant, le récipient d'accumula- tion 4 monté en dérivation vis-à-vis de la conduite 31 d'ozone et d'eau fralche a également pour but de favo- riser la dissolution de l'ozone dans l'eau. Au-dessus et en dessous des ouvertures 24 et 25 prévues respectivement pour l'introduction et le déchargement des récipients, ainsi qu'à peu près au centre du logement 10, sont prévues des ouvertures d'aspiration de gaz 36, 37 et 38 communiquant avec l'atmosphère extérieure via une conduite d'évacuation de gaz 39 et un ventilateur 40, permettant ainsi de maintenir, dans l'espace 6 et au-dessus du bain d'im- mersion 5 une dépression vis-à-vis de l'espace exté- rieur. En outre, les ouvertures d'aspiration de gaz 36 et 37 empêchent l'ozone gazeux de pénétrer dans les espaces de travail. Entre la partie supérieure amovible 41 du logement 10 et la partie inférieure 42, est prévu un joint à labyrinthe à eau 43 afin de conférer, à l'es- pace 6, une étanchéité suffisante aux gaz. Afin d'effectuer la stérilisation des bou- teilles, ces dernières sont acheminées au dispositif de stérilisation et elles sont introduites dans chaque alvéole 13 au moyen d'une vis sans fin de comptage tournant en discontinu conjointement avec le mécanisme du dispositif 44 prévu pour l'introduction des bouteil- les. Les alvéoles et, partant, les bouteilles 23 qui y sont déposées, avancent à pas rythmés à travers le bain d'immersion 5 o elles se remplissent d'eau dans laquelle l'ozone a été dissous, après quoi elles se vident. Les bouteilles sortant du bain d'immersion 5 arrivent alors dans les zones o sont installés les pulvérisateurs 14 et 15, les pulvérisateurs 14 assurant la pulvérisation intérieure des bouteilles, tandis que les pulvérisateurs 15 assurent la stérilisation exté- rieure de ces dernières. La zone de pulvérisation est suivie d'une zone d'égouttement plus longue prévue dans l'espace de gaz supérieur du dispositif dé stérilisation qui est rempli d'air contenant de l'ozone. Lorsqu'une bouteille atteint l'ouverture de déchargement 25, elle glisse sur la surface de table 45 o elle est redressée, pour parvenir ensuite à un dispositif de remplissage (non représenté en détail). Dans ce cas, la bouteille reste remplie d'air contenant de l'ozone afin de la protéger contre une réinfection. La concentration en ozone dans le mélange d'ozone et d'eau du bain d'immersion 5, ainsi que dans l'espace de gaz 6 au-dessus du bain d'immersion 5 est assurée en réglant le générateur d'ozone 1, par exemple, par détermination continue du pH ou par une mesure du potentiel Redox. Ces valeurs sont mesurées aux en- drc;its appropriés du bain d'immersion et de l'espace de gaz par des sondes (nor. représentées en détail), puis elles sont indiquées à l'opérateur au moyen des appareils de mesure 48. Etant donné que le générateur d'ozone 1 est alimenté en haute tension, il est avantageux de monter cet appareil avec son refroidissement par eau à l'exté- rieur de la cuve de remplissage des bouteilles (compar- timent humide). Le transport de l'ozone gazeux produit via les conduites 46 et 47 en direction des injecteurs 2, 30, lesquels doivent Are installés le plus près pos- sible du dispositif de stérilisation, ne pose aucun problème technique. L'ozone atteint son efficacité maximale dans de l'eau qui est exempte de substances organiques, un domaine de températures se situant entre 25 et 300C s'étant avéré particulièrement favorable. Aussi bien lorsqu'on emploie des bouteilles déjà utilisées et ache- minées par la machine de lavage du dispositif de stéri- lisation, que lorsqu'on emploie des bouteilles neuves, des substances nuisibles (dans le sens indiqué ci-dessus) s'introduisent forcément dans le bain d'immersion 5. En conséquence, il convient de détruire le plus rapidement possible ces substances, de les éliminer et, en tout cas, d'éviter leur accumulation dans le bain. Afin d'évacuer le plus rapidement possible ces substances nuisibles, on installe, dans le sens de déplacement de la roue à tambour 12 et à l'extrémité du bain dtimmer- sion 5, un trop-plein 34 suivi du bassin collecteur 35 comportant des éléments en vue d'éliminer les impuretés et d'évacuer l'excès du mélange d'ozone et d'eau. Par suite du mouvement de la roue d'immersion 12 et grâceaux bulles d'ozone gazeux introduites par le'bas dans le bain d'im- mersion 5, les substances nuisibles sont chassées en direction du tropplein et elles arrivent ainsi dans le bassin collecteur 35. A un endroit approprié de ce dernier, est prévu un large trop-plein pour l'extrac- tion (par mise en suspension) des étiquettes, des fi- bres, des résidus de papier, des poussières ou autres éléments analogues éventuellement présents. De même, l'eau se trouvant dans le bassin collecteur 35 contient encore une certaine quantité d'ozone, de sorte qu'elle n'est guère contaminée et qu'elle peut être considérée comme étant exempte de germes. En conséquence, si cette eau ntest pas nécessaire, elle peut être évacuée direc- tement sans polluer l'environnement. En dessous du cercle d'alvéoles de la machine et au point le plus profond du bain d'immersion 5, sur toute la largeur, se trouve ce que l'on appelle une cuve à débris 49 dans laquelle s'accumulent les débris de verre éventuellement présents dans le bain d'inuiier- sion duquel ils peuvent être éliminés aisément. La figure lareprésente, à une échelle agrandie, le joint à labyrinthe à eau prévu entre la partie supé- rieure 41 et la partie inférieure 42 du logement 10. Dans ce cas, la paroi intérieure 42 est plus élevée, permettant ainsi de maintenir une dépression dans l'es- pace de gaz 6, sans que.l'eau du joint circule vers l'in- térieur. La figure 2 représente un dispositif de sté- rilisation de même structure, mais avec un autre système d'alimentation et dtévacuation des bouteilles. En l'oc- currence, les bouteilles sont acheminées au dispositif de stérilisation par un système de chargement accéléré 51 et elles quittent ce dispositif par la même ouverture, mais dans un dispositif dtévacuation 50 disposé au-dessus. Sur toute la largeur de la machine, est prévue une con- duite appropriée pour l'aspiration des gaz de telle sorte que, dans ce cas également, l'ozone gazeux ne puisse par- venir dans l'espace extérieur. L'ozone gazeux évacué par la conduite 39 et le ventilateur 40 se décompose assez rapidement en oxygène, si bien que l'environnement ne subit aucune influence néfaste. Grâce à l'introduction continue d'eau fraîche, via la conduite 29, dans les zones de pulvérisation et, partant, dans le bain d'immersion 5, on obtient un re- froidissement suffisant, continu et automatique, de sorte que l'on ne doit prévoir aucun dispositif spécial de refroidissement pour maintenir la température dans l'in- tervalle requis, soit entre 25 et 300C. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la stérilisation à froid de récipients, en particulier, d'ampoules ou de bouteil- les, en utilisant une roue d'immersion installée dans un logement étanche à l'air et aux liquides, sauf aux ou- vertures d'entrée et de sortie, roue sur la périphérie de laquelle sont disposés des alvéoles individuels comportant, de préférence, une enveloppe fermée, ces alvéoles étant destinés à recevoir chacun des réci- pients à stériliser dans une position inclinée leur permettant de sortir automatiquement à peu près à la hauteur de l'axe de la roue d'immersion tandis que, lors de la rotation pas à pas de cette roue, chaque pas de transport correspond à l'angle de l'arc compris entre des alvéoles voisins, le logement précité étant rempli, jusqu'en dessous de s o n a x e, d'un liquide constituant le bain d'immersion, caractérisé en ce que, comme agent stérilisant, le bain d'immersion (5) con- tient de l'ozone dans un mélange d'ozone et d'eau qui peut être acheminé à ce bain d'immersion (5) contenu dans la cuve d'immersion (9) tandis que, au-dessus de ce bain d'immersion (5), on maintient une charge varia- ble d'ozone gazeux au moyen d'au moins un pulvérisateur (14, 15) véhiculant un mélange et/ou une solution d'ozone et d'eau fraîche. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'ozone gazeux produit par un générateur d'ozone (1) est acheminé à des injecteurs (2, 30) à l'aide desquels on forme un mélange, d'une part, avec de l'eau fraîche et, d'autre part, avec de l'eau usée provenant du bain d'immersion (5) via un bassin collecteur (35), tandis que le mélange d'ozone et d'eau fraîche est amené en chute libre au bain dtimmersion (5) via des pulvérisateurs intérieurs (14) et des pulvérisateurs extérieurs (15) pour les réci- pients, le mélange d'ozone et d'eau usée étant amené au bain d'immersion (5) dans la zone la plus profonde de la cuve d'immersion (9). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qui un récipient d'accumulation (4) est monté de manière réglable à l'intervention de sou- papes de réglage (32, 33) en dérivation vis-à-vis de la conduite d'ozone et d'eau fratche (31). = 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le sens du mouvement de la roue à tambour (12) est disposé, à l'extrémité du bain d'immersion (5), un trop-plein (34) suivi d'un bassin collecteur (35) comportant des éléments en vue d'éliminer les impuretés et d'évacuer l'excès du mélange d'ozone et d'eau. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, au-dessus et/ou en dessous des ouvertures (24, 25) prévues respec- tivement pour l'introduction et le déchargement des récipients, airnsi qu'à peu près au centre du logement (10), sont pratiquées des ouvertures d'aspiration de gaz (36, 37, 38) communiquant avec l'atmosphère exté- rieure via une conduite dtevacuation de gaz (39) et un ventilateur (40) de façon à maintenir, dans l'espace (6) situé au-dessus du bain d'immersion (5), une dé- pression vis-à-vis de l'espace extérieur. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le logement (10) destiné à recevoir la roue d'immersion (12) com- porte une partie supérieure amovible (41) et une partie inférieure (42), la paroi de la partie supérieure (41) étant assemblée de manière étanche aux gaz à la partie inférieure (42) via un joint à labyrinthe à eau (43). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour aug- menter ou maintenir plus longtemps la concentration d'ozone, on prévoit des sources de rayonnement émettant une lumière ultraviolette dans la phase gazeuse ou la phase liquide dissoute.