Brevet FR2581027A1 — publié le 19861031

La présente invention concerne un procédé d'inertage d'emballages étanches pour produits liquides, pâteux, solides et pulvérulents; et installation de mise en oeuvre. Les produits alimentaires, liquides ou pâteux, au contact avec l'air ambiant sont soumis à de nombreux risques d'altérations biochimiques ou microbiologiques qui se traduisent par des brunisse- ments, des pertes de saveur, voire de vitamines, des goûts désagréa- bles... Ces dégradations, conséquences de la présence d'oxygène sont fonction du temps de contact entre le produit et l'air ambiant. Si ces phénomènes de dégradation sont aujourd'hui assez bien maitrisés, lors de la fabrication des produits, jusqu'à leur stockage en vrac, les risques d'altérations qui apparaissent pendant ou après conditionnement des produits finis ne sont pas toujours par- faitement éliminés; ceci est essentiellement dû à une maitrise dif- ficile des paramètres de manutention et de stockage des produits li- quides ou pâteux. Afin de limiter les risquesde dégradation du produit ali- mentaire et par celà augmenter sa durée de conservation, il est in- dispensable d'éviter la présence d'oxygène dans le produit sous for- me d'oxygène dissous, et dansson emballage sous forme d'oxygène ga- zeux. L'utilisation d'une technique d'inertage parait ainsi bien adaptée au conditionnement des produits alimentaires. Si les techniques actuelles de désoxygénation des liquides alimentaires par barbottage à l'azote ou mise sous vide réduisent considérablement la concentration en oxygene dissous; elle se révè- lent parfois insuffisantes. En effets l'action de l'oxygène présent dans le ciel gazeux de l'emballage n'est pas négligeable et peut en- trainer la dégradation de produits sensibles aux oxydations, en par- ticulier pendant des durées de stockage prolongé, notamment dans le cas des produits destinés à l'exportation. L'inertage d'un produit liquide ou pâteux conditionné impose deux opérations: d'une part la désoxygénation du produit à conserver, par exemple par injection d'un gaz inerte, et d'autre part l'élimination de l'oxygène contenu dans le ciel gazeux de l'em- ballage étanche. On a recherché un procédé permettant après conditionne- ment, de limiter à moins de 2 % la teneur en oxygène résiduel dans le ciel gazeux de l'emballage; il est indispensable d'obtenir ce résul- tat pour garantir l'absence de dégradation du produit alimentaire. 258102? L'objectif fixé, correspondant à l'oxygène gazeux résiduel inférieur à 2 % est très difficile à atteindre sur des équipements de conditionnement industriel. Diverses techniques antérieures, dont celle de la pressurisation des emballages à l'aide d'un fluide cryo- génique, tel l'azote selon la méthode dite du" pot à gouttes à li- quide oryogénique" consistant à fournir un filet continu du liquide cryogénique dans l'emballage qui se répartit avec le minimum de vi- tesse sur la surface du produit contenu dans l'emballage, qui per- met de conditionner des boissons plates en boites métalliques, éven- tuellement associée à une injection gazeuse lors de la fermeture, ainsi que l'inertage et injection gazeuse avec faible isolation n'ont pas donné des résultats attendus, notamment dans le cas d'emballages souples. Il a été trouvé un procédé dont l'efficacité d'inertage sur des équipements de conditionnement industriel est excellente et répond à l'exigence d'une teneur en oxygène gazeux résiduel inférieur à 2 % dans le ciel de l'emballage. La séquence de cette technique d'inertage de produits li- quides ou pâteux comprend trois stades. On procède à une désoxygéna- tion du produit à conditionner par un gaz dit inerte; puis à la pro- tection des emballages contre toute entrée d'oxygène et à la création d'une atmosphère exempte d'oxygène dans la zone de conditionnement avant fermeture de ceux-ci par un gaz inerte, et à une purge gazeuse du ciel gazeux des emballages après remplissage par un réseau de dis- tribution gazeuse. Les emballages peuvent être soumis à une double purge ga- zeuse, d'une part avant remplissage et d'autre part après remplissage. Les gaz mis en oeuvre pour la désoxygénation du produit à conditionner sont désignés comme gaz inertes, c'est-à-dire des gaz dont l'action s'oppose. aux altérations biochimiques ou microbiolo- giques provoquées par l'oxygène. Le gaz inerte peut désigner l'azotequi est inerte et in- tervient par les conditions anaérobies qu'il crée vis à vis des espè- ces microbiennes. On peut également utiliser avec intérêt un gaz bac- tériostatique à effet inhibiteur contre de nombreux microorganismes, tel l'ahydride carbonique (C02) gaz protecteur contre l'oxydation, notamment des denrées alimentaires, ou un mélange azote - 002. La désoxygénation du produit à conditionner est de préfé- rence effectuée par l'azote ou un mélange azote-anhydride carboniques, 258-1027 tel ul mélange 50 - 50. Ce traitement peut être effectué par injec- tion du gaz inerte sur le circuit du liquide ou pâteux suivie d'une phase de décantation des bulles. L'atmosphère désoxygénée est crée dans la zone de condi- tionnement avant fermeture des emballages par injection d'un gaz inerte, de préférence l'azote, distribué au-dessus des emballages. La purge gazeuse des emballages après, ou avant et aprés remplissage est effectuée au moyen d'un réseau de distribution ga- zeuse avec injection verticale, dirigée vers le fond de l'emballage, du gaz inerte. Après remplissage on effectue la purge gazeuse de la partie haute de l'emballage. Cette technique d'inertage peut être appliquée à la con- servation de tout produit alimentaire liquide ou pâteux, notamment en emballages étanches souples: vins, jus de fruits, boissons à base de jus de frulits, concentrés et sirops, lait et produits laitiers, hui- les et dérivés, produits lipidiques (sauce et mayonnaise). Elle est également applicable aux produits pharmaceutiques et biologiques. Elle est également applicable à la conservation de tout produit solide ou pulvérulent. Dans ce cas, la séquence d'inertage comprend deux stades, selon lesquels on procède, à la protection des emballages contre toute entrée d'oxygène et à la création d'une at- mosphère exempte d'oxygène dans la zone de conditionnement avant fer- meture de ceux-ci par un gaz inerte, puis à une purge gazeuse du ciel gazeux des emballages après remplissage par un réseau de distribution gazeuse. Le procédé d'inertage d'emballages étanches peut être mis en oeuvre dans une installation constituée par une machine de condi- tionnement constituée par une section de remplissage et une section de fermeture des emballages, un circuit d'alimentation, la machine étant alimentée en produit à conditionner. - La machine de conditionnement comporte un capot d'isola- tion (1) nécessaire à la protection de l'emballage contre toute en- trée d'oxygène. Ce capot est représenté sur la figure 1 du dessin annexé, le circuit gazeux d'entrée de la purge en gaz inerte, tel l'azote, est représenté par la flèche (3) vers le haut du capot et la flèche (4) dirigée vers le bas de la chambre gazeuse. L'inertage de cette chambre et la purge du capot (1) sont effectués au moyen d'un réseau de distribution gazeuse du gaz inerte (azote) placé latéralement et situé au-dessus des emballages, c'est- 2 5 8 10 2 7 à-dire dans la partie supérieure de la dite chambre, avantageusement aux 2/3 de la hauteur de la chambre gazeuse. Ce système de purge et inertage représenté sur la figure 2 du dessin annexé, est formé par une rampe (5) munie d'injecteurs (6) en forme de tubes cylindriques alignés horizontalement et dont les orifices de sortie sont dirigés vers le haut du capot de protection (1) de manière à éviter les perturbations du système de purge ultérieure des espaces supérieurs ou partie haute des emballages après remplissage. La machine de conditionnement comporte en outre un réseau de distribution gazeuse (7) du gaz provenant de l'arrivée (8), en vue de la purge gazeuse de la partie supérieure ou partie haute des emballages après remplissage. Ce réseau de distribution ou rampe (7) représenté sur la figure 3 du dessin annexé, est placé immédiatement au-dessus de l'axe central des emballages (2) avec des moyens d'injection (9a, 9b, 9c, 9d...) dirigés vers le bas, alignés, et formé chacun d'un ou plusieurs tubes cylindriques 10a, lob, éventuellement aplatis à l'extrémité, assurant une purge efficace du ciel gazeux. Selon une variante la machine de conditionnement comporte en amont de la section de remplissage, un réseau de distribution gazeuse en vue de la purge des emballages vides. Le circuit d'alimentation de la machine, représenté sur la figure 4 du dessin annexé, comporte un moyen d'injection de gaz (11) du type injecteur placé sur la canalisation (13) et (14) du liquide ou pâteux et un bac tampon (15) positionné sur la machine de conditionnement permet la décantation des bulles. Un éjecteur (venturi), autre moyen d'injection de gaz, peut aussi être utilisé sur la canalisation (16) du liquide ou pâteux et placé en fond du bac tampon (15). Ces dispositifs permettent l'obtention d'un inertage très efficace essentiellement du aux limitations des entrées d'air et perturbations par des courants latéraux; à l'utilisation de tubes cylindriques dont l'effet de purge se montre plus performant que celui des buses. Le régime de sortie du gaz, très proche du régime laminaire réduit les possibilités d'entraînement d'air. Le double système de purge du ciel gazeux des emballages concourt à l'efficacité de l'inertage. Il est donné sur la figure 4 du dessin annexé, le schema d'un exemple d'application, notamment dans l'inertage d'une chaîne de fabrication de vin. Le vin clarifié est véhiculé dans la canalisation (12) 2 5 81027 vers l'injecteur type dit "Sparger" (11) et l'azote est introduit par la canalisation (13) dans le dit injecteur. Le vin désoxygéné est acheminé par la conduite (14) jusqu'à la partie basse du bac tampon (15) dans lequel décantent les bulles, le vin dégazé est soutiré par la conduite (16) à la base du bac (15) et entre dans la section rem- plissage (17) de la conditionneuse. La section fermeture (18) de la conditionneuse comporte le capot d'isolation (1) précédemment décrit, une arrivée d'azote (3) de purge et inertage de la chambre gazeuse, et une arrivée de mélange azote-anhydride carbonique (8) de purge du ciel gazeux des emballages. Exemple d'application Inertage d'une chaine de fabrication de vin conditionné dans des emballages du type connu par exemple, sous la désignation "pack" dans l'installation schématisée sur la figure 4 du dessin annexé. On conditionne du vin rouge à 110, à une température de 22 C0 à un débit de 2 m3/heure. La machine de conditionnement est adaptée à des emballages de caractéristiques suivantes: 7 x 7 x 25cm volume de remplissage ve = 1 litre, volume de ciel gazeux à purger vh = 0,3 litre, immobilité de l'emballage t = 1,4 s. L'installation réalisée comprend notamment un capot d'iso- lation de longueur 630 mi, largeur 270 mm et hauteur environ 300 mm; une rampe d'inertage de ce capot d'isolation de la machine de condi- tionnement, comportant cinq tubes d'injection du gaz inerte, réali- sés en acier inoxydable 8-10, la distance entre deux tubes d'injec- tion étant de 100 mm; et une rampe de purge des emballages après remplissage, d'une longueur de 334 mam, comportant quatre injections doubles, constituées par des tubes en acier inoxydable 6-8, la dis- tance entre 2 injections étant de 110 mm. Chaque injection est dou- ble, constituée par deux tubes en acier inoxydable, de diamètre 6 mm, aplatis à leur extrémité et espacés de 20 mm. Avant conditionnement le vin contient 1,2 ppm d'oxygène dissous, on injecte 1,8 m3/heure d'azote dans le vin clarifié. Après ce conditionnement la teneur du vin en oxygène dissous est de 0,6 à 0,7 ppm. L'inertage du capot de la machine de conditionnement est réalisé par injection d'azote, et la purge gazeuse des emballages et de la fermeture à l'aide d'un gaz inerte constitué par 50 % d'azote, % d'anhydride carbonique. On effectue des contrôles analytiques du ciel gazeux des emballages après conditionnement, sur 200 emballages. Les résultats obtenus sous forme de valeurs moyennes pour oette quantité d'embal- lages sont consignés dans le tableau ci-dessous, ainsi que les volu- mes d'azote en m3/h utilisés pour l'inertage du oapot de la conditionneuse, et les volumes en m3/h du mélange inerte 50 % N2 - 50 % 002* Inertage du capot Purge des emballages Ciel gazeux N2 m3/h 50 N2 50 002 (200 Emballages) -m3/h 02 % 002 % 4,5 3,6 1,6 25,5 4,5 5,1 0,9 26,5 4,5 5,4 0,7 23,5 4,5 5,4 0,5 27 Le quatrième essai est réalisé avec injection au-dessus des emballages et en début de fermeture et on a procédé au contrôle après 16 heures. On a constaté que la technique mise en oeuvre permet d'abaisser les teneurs en oxygène dans le ciel gazeux de l'emballage à des valeurs très inférieures à 2 %. On a noté que l'injection d'un mélange gazeux N2/C02 provoque une légère rétraction de l'emballage. REVENDI CATIONS 1. Procédé d'inertage d'emballages étanches pour produits liquides et pâteux, caractérisé en ce que le procédé comprend trois stades consistant en une désoxygénation du produit à conditionner par un gaz inerte; en la protection des emballages contre toute entrée d'oxygne et en la création d'une atmosphère désoxygénée dans la zo- ne de conditionnement avant fermeture de ceux-ci par un gaz inerte; et en une purge gazeuse du ciel gazeux des emballages après remplis- sage. 2. Procédé d'inertage d'emballages étanches selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que les dits emballages sont soumis à une purge gazeuse après ou avant et après remplissage. 3. Procédé d'inertage d'emballages Ètanches selon la re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz inerte est choisi parmi le groupe constitué par l'azote, l'anhydride carbonique et les mélanges azote - anhydride carbonique. 4. Procédé d'inertage d'emballages étanches selon une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la désoxygé- nation du produit à conditionner est réalisée par injection du gaz inerte sur le circuit du produit liquide ou pâteux, suivie d'une pha- se de décantation des bulles; l'atmosphère désoxygénée est crée dans la zone de conditionnement avant fermeture des emballages par injec- tion du gaz inerte distribué au-dessus des emballages; et la purge gazeuse du ciel gazeux des emballages est effectuée au moyen d'un réseau de distribution gazeuse avec injection verticale du gaz iner- te, dirigée vers le fond de l'emballage. 5. Procédé d'inertage d'emballages étanches pour produits solides et pulvérulents, caractérisé en ce que le procédé comprend deux stades selon la revendication 1, consistant en la protection des emballages contre toute entrée d'oxygène et en la création d'une at- mosphère désoxygénée dans la zone de conditionnement avant fermeture de ceux-ci par un gaz inerte; et en une purge gazeuse du ciel gazeux des emballages après remplissage. 6. Installation de mise en oeuvre du procédé d'inertage des emballages selon une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une machine de conditionnement constituée par une section de remplis- sage des emballages (17) et une section de fermeture de ceux-ci (18), et un circuit d'alimentation de la machine en produit à conditionner, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation (14) en produit à conditionner comporte un moyen d'injection de gaz (11) et un bac de décantation des bulles gazeuses (15), la machine de conditionnement comporte un capot d'isolation (1) de la chambre à atmosphère désoxy- génée équipée dans sa partie supérieure d'un réseau de distribution gazeuse (5) placé latéralement et situé au-dessus des emballages (2), elle comporte en outre un réseau de distribution gazeuse (7) en vue de la purge gazeuse de la partie supérieure des emballages apres rem- plissage, placé immédiatement au-dessus de l'axe central des emballa- ges (2) avec des moyens d'injection dirigés vers le bas. 7. Installation de mise en oeuvre du procédé d'inertage des emballages selon la revendication 6, caractérisée en ce que la machine de conditionnement comporte un réseau de distribution gazeuse en vue de la purge des emballages avant remplissage. 8. Installation de mise en oeuvre du procédé d'inertage des emballages selon la revendication 6, caractérisée en ce que le réseau de distribution gazeuse équipant la partie supérieure de la chambre à atmosphère désoxygénée, est constitué par une rampe (5 a) munie de tubes d'injection (6) alignés et dont les orifices de sortie sont dirigés vers le haut du capot de protection (1). 9. Installation de mise en oeuvre du procédé d'inertage des emballages selon la revendication 6, caractérisée en ce que le réseau de distribution gazeuse en vue de la purge gazeuse des embal- lages après remplissage est constitué par une rampe de purge (7) placée immédiatement au-dessus de l'axe central des emballages (2) avec des moyens d'injection dirigés vers le bas (9a,b...) alignés et formés chacun d'un ou plusieurs tubes cylindriques (10a, 0lob...). 10. Application du procédé d'inertage d'emballages étanches selon une quelconque des revendications 1 à 4, à la conservation de tout produit alimentaire liquide ou pâteux, notamment en emballages étanches souples, tels vins, jus de fruits, boissons à base de jus de fruits, concentrés et sirops, lait et produits laitiers, huiles et dérivés, produits lipidiques sauces et mayonnaise, et à la conserva- tion de produits pharmaceutiques et biologiques.