Brevet FR2505780A1 — publié le 19821119

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR STERILISER DES RECIPIENTS D'EMBALLAGE. La présente invention se rapporte à un procédé pour stériliser des moyens d'emballage, en particulier des gobelets en matière plastique et une pellicule servant à fermer des gobelets avant leur remplissage et leur bouchage dans une machine stérile de remplissage et de bouchage procédé dans lequel lesdits moyens d'emballage sont introduits dans une chambre de stérilisation pouvant être fermée hermétiquement et qui, avant et/ou après la stérilisation proprement dite, est éventuellement mise sous vide au moyen de vapeur saturée ou d'un autre agent de stérilisation à l'état gazeux ou à l'état de vapeur. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La demande de brevet DE-1 934 363 a décrit un procédé dans lequel des récipients à stériliser sont introduits dans une chambre de stérilisation qui est fermée heri;tiquement et mise sous vide Ensuite, on introduit dans cette chambre de stérilisation un gaz stéri- lisant qui est ensuite soumis à plusieurs fortes variations de pression se succédant dans le temps Ce gaz de stérili- sation est ensuite de nouveau évacué par une seconde mise sous vide avant que la chambre de stérilisation soit emplie avec l'atmosphère aseptique de la machine d'emballage Le traitement dure alors environ 15 minutes. La demande de brevet DE 2 919 015 a déjà propo- sé, en présence d'une machine de remplissage fonctionnant en continu, de faire passer les gobelets par un poste de stérilisation dans lequel ils sont traités à l'aide d'un mélange aseptique de vapeur d'eau et d'air, puis à l'aide d'air chaud stérile Dans ce cas, les gobelets sont seule- ment traités de l'intérieur, de sorte que le mélange doit être chauffé jusqu'à environ 2750 C et être utilisé deux fois L'air chaud, lui aussi projeté deux fois dans les récipients, doit alors être chauffé jusqu'à environ 2 2505780 250 'C L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que les récipients non stériles sont tout d'abord intro- duits dans la chambre de stérilisation, dans laquelle ils sont stérilisés seulement par en haut Cela signifie cepen- dant que le risque de contamination de la chambre de remplissage proprement dite existe toujours De plus, une grande consommation d'énergie est nécessaire pour produire les hautes températures exigées. Il est également connu l demande de brevet DE-2 835 243) de stériliser sous pression une matière- souple d'emballage en forme de bande, à l'aide de vapeur humide et à une température d'environ 1250 C à environ a C Dans ce cas, il ne s'agit pas toutefois d'une mati- ère plastique déformable Dans ces conditions, l'action de la chaleur ne peut ainsi provoquer aucune déformation. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un procédé du type précité, qui permette d'obtenir une stérilisation satisfaisante à tous égards en exigeant le moins possible d'énergie et de temps, sans que les matériaux d'emballage doivent pour autant satisfaire à des exigences particulières de résistance thermique. L'invention vise en outre à proposer un disposi- tif pour la mise en oeuvre dudit procédé A cet effet, conformément à l'invention, les moyens d'emballage sont introduits dans la chambre de stérilisation fermée par rapport à l'espace stérile de la machine de remplissage et de bouchage, après quoi cette chambre de stérilisation est obturée du côté de son entrée et les moyens d'emballage. stérilisés sont directenent après leur stérilisation, acheminés dans la machine de remplissage et de bouchage en ouvrant le côté sortie alors que le côté entrée est fermé. Les moyens d'emballage parviennent pratique- ment par l'intermédiaire d'un sas dans la chambre de stérilisation, ils sont stérilisés dans cette dernière et ils arrivent dans la machine de remplissage et de bouchage en passant par une autre ouverture obturable. Pour procéder à la stérilisation, on p eut en particulier utiliser de la vapeur saturée qui, dans certains cas, pourra agir seulement un très court instant, car il est suffisant que seule la surface des moyens d'emballage soit S exposée à la température nécessaire pour la stérilisation. L'échauffement bref signifie une économie considérable d'énergie et un fonctionnement sensiblement plus rapide. Grâce à la stérilisation, la chambre de stérilisation est transformée périodiquement d'une chambre non stérile en une chambre stérile Il est alors possible, après la mise sous vide consécutive de l'admission de vapeur, d'insuf- fler avec une légère surpression de l'air stérile Cela empêche la pénétration de germes pouvant provenir de l'atmosphère Il est particulièrement avantageux d'éva- cuer la vapeur, après son admission, à l'aide d'air stérile Cela dispense de la seconde mise sous vide Il en résulte un refroidissement plus rapide de la chambre et de son contenu. Les températures à obtenir et la durée de la stérilisation par la vapeur dépendant de la nature des produits devant être emballés par les moyens d'emballage. Il est également possible d'introduire la vapeur sous pression. Conformément à l'invention, lors de la stérili- sation de récipients, ces derniers sont stérilisés avec leur ouverture orientée vers le bas, puis ils sont ren- versés en vue de leur remplissage Cela permet d'éviter de quelconques quantités résiduelles de condensat dans les récipients. L'invention propose par ailleurs un dispositif pour la stérilisation de moyens d'emballage avant leur remplissage et leur bouchage, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention Ce dispositif présente une chambre de stérilisation comportant des ouvertures d'admission et d'évacuation pouvant être fermées hermétiquement et dotée de raccords de dépression, d'agent de stérilisation et de gaz inerte ou gaz de protection Conformément à l'invention, l'ouverture d'éva- cuation de cette chambre de stérilisation est directe- ment raccordée à l'entrée de la machine de remplissage. Ladite chambre de stérilisation forme ainsi une sorte de sas grâce auquel, dans tous les cas, seuls des objets sté- riles peuvent pénétrer dans la machine de remplissage et de bouchage L'ouverture d'admission et l'ouverture d'éva- cuation peuvent alors être obturées par des coulisses poussées par des excentriques, et/ou par des cylindres de pression L'application d'une pression aux coulisses améliore l'étanchéité et elle permet en même temps un mouvement plus facile desdites coulisses elles-mêmes lors- qu'elles ne sont soumises à aucune pression. Selon une autre caractéristique de l'invention, le raccord de gaz protecteur et d'agent de stérilisation débouche dans une chambre de répartition qui entoure annulairement la chambre de stérilisation et à partir de laquelle le gaz et l'agent de stérilisation sont distri- bués uniformément dans ladite chambre de stérilisation par l'intermédiaire de nombreux orifices. Conformément à l'invention, le raccord de dépres- sion se trouve dans la région la plus basse d'une creusure. Il en résulte avantageusement une évacuation du condensat, qui s'écoule de préférence de haut en bas. Selon une autre caractéristique, pour permettre un bon fonctionnement même en présence de gobelets empilés, ces derniers présentent des protubérances d'empilement, des encoches ou configurations analogues, de manière qu'ils n'adhèrent pas les uns aux autres. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tien: la figure 2 est une coupe fragmentaire repré- sentant un détail du dispositif de la figure 1 2505780 la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une élévation avec coupe de deux gobelets la figure 5 est une élévation fragmentaire de deux autres gobelets; la figure 6 illustre par un diagramme le dérou- lement d'un procédé selon l'invention la figure 7 représente, par un diagramme analo- gue à celui de la figure 6, le déroulement d'une variante du procédé de l'invention; et la figure 8 représente schématiquement un dispo- sitif selon l'invention pour traiter une matière en bande. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, illustré sur la figure 1, comporte une chambre de stérilisation 11 dans laquelle des gobelets 12 sont introduits par-en haut afin d'être stérilisés dans ladite chambre Cette chambre de stérilisation est dispo- sée en dessus d'une machine de remplissage 13 dans laquelle les gobelets stérilisés sont maintenus en attente dans un magasin de distribution 14 Lesdits gobelets sont préle- vés individuellement de ce magasin 14, ils sont renversés de 180 et ils sont placés dans une bande transporteuse représentée schématiquement Les gobelets 12 se trou- vent dans un magasin d'empilement 16 au-dessus de la cham- bre de stérilisation 11 Le gobelet 12 situé en bas repose sur une coulisse 17 qui, obturant l'entrée de la chambre de stérilisation 11, peut être déplacée vers la droite t en observant la figure 1) au moyen d'un levier à genouillère 18, de manière à dégager ladite entrée de la chambre 11 Le levier 18 peut pivoter sur la coulisse 17 par l'extrémité d'un bras 19 situé à gauche sur la figure 1), cependant que l'extrémité du bras de ce levier 18 situé à droite ( sur la figure 1) peut être mue dans le sens d'une flèche 21 grâce à un dispositif non repré- senté en détail, par exemple un moteur. Lorsque la coulisse 17 dégage l'ouverture supé- rieure de la chambre de stérilisation 11, les gobelets tombent dans cette chambre 11, après quoi cette dernière est de nouveau obturée Pour assurer cette obturation, la coulisse 17 et une coulisse correspondante 22, disposée à la face inférieure de la chambre 11, sont amenées à la position de la figure 1, après quoi des excentriques 23 sont amenés à leurs positions de cette figure 1 par un mécanisme qui n'est pas non plus illustré Dans ces positions, les excentriques 23 poussent leurs coulisses associées contre des garnitures d'étanchéité 24 placées aux faces supérieure et inférieure de la chambre de stéri- lisation 11. La coulisse 22 est percée d'un canal oblique 25 - qui débouche dans un raccord 26 destiné à un tube souple ou à un élément analogue ( représentation détaillée sur la figure 2 3 Deux valves 28 et 69, logées dans un conduit 27 relié au raccord 26, peuvent être ouvertes et fermées au moyen de deux dispositifs de commande 29 et 71 non représentés en détail L'embranchement logeant la valve 28 mène à une pompe à vide et l'embranchement logeant la valve La chambre de stérilisation est entourée par une chambre annulaire de répartition 30 dans laquelle débouche un raccord 31 auquel est relié un conduit 32 ( représenté seulement de manière schématique), qui bifurque en deux embranchements logeant deux valves 33 et 34 Ces valves sont associées chacune à un dispositif de commande 35 ou 36 assurant l'ouverture et la fermeture desdites valves. La valve 34 sert à l'admission d'air stérile et la valve 33 sert à l'admission de vapeur. Des orifices individuels 42, répartis à la péri- phérie et/ou sur la longueur de la chambre'de stérilisa- tion 1 l et ménagés dans une cloison intermédiaire 37 entre la chambre de répartition 30 et ladite chambre de stérilisation 11, assurent une pénétration équilibrée de la vapeur ou de l'air stérile dans ladite chambre 1 à partir de ladite chambre 30. 7 2505780 Le dispositif selon la présente invention fonctionne de la façon suivante: tout d'abord, la coulis- se 17 est déplacée vers la droite f en observant la figure 1), ce qui dégage l'ouverture supérieure de la chambre de stérilisation 11 Ainsi, les gobelets 12 situés dans le magasin d'empilement 16 glissent à l'intérieur de ladite chambre 11 qui, de ce fait, perd son caractère stérile Ensuite, la coulisse supérieure 17 est à nouveau déplacée par le levier à genouillère 18 à la position représentée sur la figure 1, après quoi les excentriques 23 associés à cette coulisse 17 poussent cette dernière contre sa garniture d'étanchéité 24 La coulisse inféri- eure 22 occupe déjà sa position dans laquelle elle est retenue par pression, ce qui fait que la chambre de sté- rilisation 11 est désormais fermée hermétiquement Le dispositif de commande 29 ouvre ensuite la valve 28, d'o il résulte que ladite chambre 11 est mise sous vide par l'intermédiaire du conduit 27 Après un certain temps, au moyen d'un mécanisme -de commande non représenté, la valve 33 est ouverte à l'aide du dispositif de commande , ce qui permet la pénétration de vapeur chaude à l'inté- rieur de ladite chambre 11, la valve 28 étant encore ouver- te à cet instant Peu après, cette valve 28 est fermée, de sorte qu'une pression peut se développer dans la chambre 11, ce qui entraîne un accroissement de la température de la vapeur Dès que la température souhaitée a été atteinte dans la chambre de stérilisation 11,ce qui peut être éta- bli par une sonde thermométrique ou bien en fonction du temps, la valve 33 se ferme de nouveau Simultanément, la valve 28 est à nouveau ouverte à l'aide de son dispo- sitif de commande associé 29, de sorte que la vapeur et un éventuel condensat sont aspirés hors de,ladite chambre 11 Après un bref laps de temps, la valve 34 est ouverte grâce à son dispositif de commande associé 36 et de l'air froid stérile se dirige alors vers la valve 28 en traver- sant ladite chambre 11 et en empruntant le conduit 27, ce a 2505780 qui provoque un nouveau refroidissement des gobelets 12. On évite ainsi que la température régnant à la surface de ces gobelets soit transmise à l'intérieur des parois de ces derniers Ce refroidissement rapide par de l'air stéri- le présente l'avantage d'éviter une déformation des gobe- lets et de permettre-un déroulement le plus rapide possi- ble du procédé Ensuite, la valve 28 est fermée, cependant que la valve 34 reste ouverte. Il règne à présent dans la chambre de stérilisa- tion 11 une certaine surpression qui est maintenue par l'air stérile Aussitôt qu'un contact 38 situé à l'extré- mité du magasin de distribution 14 constate qu'il ne reste plus qu'un petit nombre de gobelets dans ce magasin, les excentriques 23 coopérant avec la coulisse inférieure 22 sont desserrés et cette coulisse est déplacée vers la droite ( en observant la figure 1) au moyen d'un levier à genouillère 39 qui lui est associé, de sorte que les gobelets 12 peuvent tomber de la chambre de stérilisation dans ledit magasin de distribution 14 A cet instant tout l'espace interne de la chambre 11 est stérile, si bien qu'aucun germe ne pénètre dans la machine de remplissage 13 Cet empêchement est encore renforcé par le maintien de la légère surpression de l'air stérile avant l'ouver- ture de la coulisse inférieure 22. A la face inférieure du magasin de distribution, les gobelets sont prélevés individuellement à l'aide de mâchoires 40, ils sont saisis par un support non représen- té, puis renversés comme le suggère une flèche 41 A présent, les ouvertures des récipients se trouvent en haut, de sorte que ces récipients peuvent être introduits dans la bande transporteuse 15 qui les conduit aux postes de remplissage. La figure 2 représente en détail la partie infé- rieure de la chambre de stérilisation 11 Il ressort de cette figure que ladite chambre 11 est entourée Par la chambre de répartition 30, et que la cloison intermédi- aire 37 présente des orifices individuels 42. / La coulisse inférieure 22 comporte dans sa face supérieure une creusure 43 concentrique à la chambre de stérilisation 11 de forme cylindrique droite ( voir la figure 3) Le canal 25 débouche dans cette creusure 43 et son embouchure 44 se trouve sensiblement au centre de ladite creusure 43 De la sorte, un condensat s'accumulant dans cette creusure 43 peut être évacué par le conduit 27. Il ressort également de la figure 2 que les deux excentriques 23 ( qui peuvent tourner dans la direction de flèches 45 J peuvent presser la coulisse 22 contre une garniture d'étanchéité 24 Lors de la rotation desdits excentriques 23, ladite coulisse 22 peut être déplacée dans le sens d'une double flèche 46. Comme le montre la figure 3, la creusure 43 possède des nervures 47 qui sont perpendiculaires les unes aux autres et qui servent à former une zone de contact ponctuel du gobelet 12 occupant à chaque fois la position la plus basse Naturellement, on pourrait aussi prévoir une zone de contact linéaire, pourvu que la ligne ainsi formée ne soit pas ininterrompue Cela doit permettre de faire en sorte que le conduit 27 ne serve pas uniquement à vidanger l'intérieur du récipient situé le plus bas. La figure 4 représente deux gobelets 48 emboî- tés l'un dans l'autre, ces gobelets 48 supérieur et infé- rieur étant illustrés en élévation et en coupe, respecti- vement Il ressort de cette figure que les parois latéra- les desdits gobelets 48 présentent un certain espacement mutuel, de manière à ne pas empêcher la pénétration de la vapeur dans la chambre de stérilisation A la face inférieure 49 de leur tronçon supérieur cylindrique 40, les gobelets 48 comportent des protubérances individuelles d'empilement 51 qui viennent reposer sur un rebord supé- rieur 52 de chaque gobelet 48 respectif sous-jacent De la vapeur peut aussi pénétrer dans le gobelet inférieur 48 en passant par ces protubérances individuelles 51. La figure 5 illustre schématiquement deux autres gobelets 54 dotés d'un pied creux 55 Un rebord inférieur 56 de ce pied 55 est muni d'encoches individuelles 57 qui sont également destinées à assurer un accès à l'espace interne dudit pied creux 55 à l'état empilé Cela doit, non seulement, faciliter la pénétration de la vapeur, mais également empêcher que les gobelets restent collés les uns aux autres sous l'effet de la pression Là encore, on peut obtenir un contact ponctuel ou un contact superficiel. La figure 6 représente schématiquement le dérou- lement du procédé et le diagramme à échelons de la partie inférieure de cette figure 6 correspond au déroulement dans le temps des étapes individuelles de ce procédé La longueur des échelons correspond alors à la longueur des étapes individuelles du procédé La partie supérieure de cette figure montre à l'aide d'une courbe 58 l'allure de la température dans la chambre de stérilisation 11, d'o il ressort que l'admission de la vapeur provoque un accrois- sement de la température jusqu'à environ 1400 C, puis que, à partir de l'ouverture de la valve 28, il se produit de nouveau une baisse de la température jusqu'à la tempéra- 2 O ture initiale. Dans le procédé représenté sur la figure 7, de l'air stérile est immédiatement insufflé après l'admis- sion de vapeur et, par suite de l'ouverture de la valve 69 ( figure 1), cette vapeur est immédiatement rejetée à l'atmosphère Cette variante du procédé selon l'inven- tion présente l'avantage d'un refroidissement plus rapi- de de l'espace interne de la chambre de stérilisation il et de son contenu, ce que met en évidence la brusque chute de la courbe dans la partie supérieure de la figu- re 7 Au lieu d'une évacuation de la vapeur et de l'air stérile dans l'atmosphère, il pourrait aussi se produire une réintroduction dans la réserve d'air stérile. Le dispositif de la figure 8 destiné à la stéri- lisation de moyens d'emballage consiste en un dispositif pouvant traiter une,feuille ou pellicule de matière plastique en forme de bande Une pellicule 61 en matière plastique est déroulée d'une bobine d'alimentation 62 11 2505780 à travers la chambre de stérilisation 11, puis cette pellicule 61 pénètre dans un espace 64 stérile en perma- nence Cet espace 64 loge plusieurs rouleaux de renvoi 63 et un rouleau compensateur 65 A sa sortie de l'espace 64, la pellicule 61 passe en regard d'un dispositif 66 de découpage à l'emporte-pièce, dans lequel des couvercles sont découpés de ladite pellicule 61 à l'aide de deux matrices Le reste de cette pellicule 61 est ensuite enrou- lé sur une seconde bobine 67. L'entrée de la pellicule dans la chambre de stéri- lisation 11 et sa sortie de cette chambre ont lieu par des fentes qui peuvent être fermées hermétiquement par des cylindres de caoutchouc 58 Même lorsque l'étanchéité est ainsi assurée, la pellicule ininterrompue reste dans lesdites fentes Dans la chambre 11, la pellicule est guidée par un rouleau de renvoi 69, l'acheminement de ladite pellicule 61 à travers ladite chambre 11 ayant lieu par intermittence De la sorte, un tronçon de la pellicule est retenu dans ladite chambre 11 et il est traité de la méûne manière que dans le dispositif de la figure 1 Pen- aant ce séjour de la pellicule dans la chambre de stérili- sation 11, cette pellicule est déplacée de manière inter- mittente et par impulsions brèves devant le dispositif de découpage 66, ce qui permet de procéder au découpage des couvercles à l'emporte-pièce dans la pellicule Pendant que cette dernière poursuit ainsi son déplacement par impulsions, le rouleau compensateur 65 dans l'espace 64 est soulevé jusqu'à ce que la stérilisation soit achevée. Ensuite, la zone stérilisée de la pellicule 61 est ache- minée plus loin à l'aide du rouleau de renvoi et-, dans ce cas, une réserve est de nouveau formée dans leespace stérile 64 au moyen dudit rouleau compensateur 65. Les couvercles de récipients découpés à l'emporte- pièce dans la pellicule sont placés et fixés sur les gobelets 12 dans la machine de traitement. La chambre de stérilisation 11 est à nouveau 12 2505780 entourée par une chambre annulaire de répartition 30,qui comporte là encore des raccords 31 et 26. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé pour stériliser des moyens d'emballage, en particulier des gobelets ( 12, 48, 54) en matière plasti- que et une pellicule ( 61) servant à fermer des gobelets avant leur remplissage et leur bouchage dans une machine stérile de remplissage et de bouchage, procédé dans lequel lesdits moyens d'emballage sont introduits dans une chambre de stérilisation ( 113 pouvant être fermée hermétiquement et qui, avant et/ou après la stérilisation proprement dite, est éventuellement mise sous vide au moyen de vapeur saturée ou d'un autre agent de stérilisation à l'état gazeux ou à l'état de vapeur, procé- dé caractérisé par le fait que lesdits moyens d'emballage sont introduits dans ladite chambre de stérilisation { 11) formée hermétiquement par rapport à l'espace stérile de la machine de remplissage et de bouchage, après quoi le côté entrée de cette chambre de stérilisation est obturé et les moyens d'emballage stérilisés sont directement transmis à ladite machine de remplissage et de bouchage, après leur stérilisation, par une ouverture du côté sortie alors que le côté entrée est fermé. 2 Procédé pour stériliser des gobelets en mati- ère plastique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits gobelets sont stérilisés avec leur ouverture orientée vers le bas, puis sont renversés en vue de leur remplissage. 3 Dispositif pour stériliser des moyens d'embal- lage avant leur remplissage et leur bouchage, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant 'une chambre de stérilisation ( 11) qui présente des ouvertures d'admission et d'évacuation dont chacune petit être obturée hermétique- ment, ainsi que des raccords ( 26, 31) de dépression, d'agent de stérilisation et de gaz protecteur, dispositif caracté- rise par le fait que l'ouverture d'évacuation de ladite chambre de stérilisation l 11) est directement raccordée à l'entrée de la machine de remplissage et de bouchage. 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que l'ouverture d'admission et l'ouverture d'évacuation de la chambre de stérilisation ( 11) peuvent être obturées par des coulisses ( 17, 22) pouvant être poussées oar des excentriques ( 23), et/ou - par des cylindres de pression ( 68). Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que le raccord ( 31) de gaz protecteur et d'agent de stérilisation débouche dans une chambre de répartition ( 30) entourant annulairement la chambre de stérilisation ( 11) et à partirnde laquelle le gaz et l'agent de stérilisation sont uniformément distri- bués dans ladite chambre de stérilisation 11) grâce à plusieurs orifices ( 42). 6 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 5, caractérisé par le fait que le raccord ( 26) de dépression se trouve dans la région la plus basse d'une creusure ( 43). 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 6 caractérisé par le fait que les gobelets ( 12, 48, 54) présentent des protubérances d'empilement ( 51), des encoches ( 57) ou configurations analogues.