Brevet FR2617126A1 — publié le 19881230

DISPOSITIF DE REMPLISSAGE DE BARQUETTES EN GAZ NEUTRE La présente invention concerne un dispositif de remplissage en gaz neutre de barquettes de matière plastique contenant des produits frais, notamment des produits alimentaires. Il est connu de réaliser des barquettes en matière plastique par la technique de thermoformage: au-dessus d'un banc métallique comportant des alvéoles ou moules, on amène une feuille de matière plastique afin de recouvrir les alvéoles. La feuille est ensuite emboutie et prend la forme de barquettes par concordance de formes. L'emboutissage a li.eu à chaud, la feuille étant soit produite par extrusion immédiatement en amont -du banc d'emboutissage, sa température étant encore élevée, soit réchauffée avant l'emboutissage. Les feuilles présentent ainsi une grande quantité de barquettes qui sont ensuite garnies de produit puis fermées et protégées par un film souple en matière plastique. Au moment de la fermeture il est indispensable de chasser l'air qui se trouve au contact du produit afin d'éviter toute fermentation. Lorsque le produit à conserver est sec (grains par exemple) il est possible de faire uniquement le vide) lorsque le produit à conserver est un produit frais (par exemple viande, plat cuisiné,...) on ne peut fermer la barquette sous vide, pour des raisons de présentation, et l'on remplace l'air par un gaz neutre. Le film de fermeture doit être plat sur la barquette car un aspect plus ou moins bombé de la surface fait penser à une fermentation et la barquette ne peut être vendue. Il est donc important que la quantité de gaz neutre soit égale à la quantité d'air prélevée. Cette substitution de l'air par du gaz neutre est habituellement réalisée dans un appareil qui 2 6 1 7 12 6 comporte un banc surmonté d'une cloche de soudure du film de fermeture. Le banc comporte des moules de formes identiques à celles d'emboutissage dans lesquelles sont logées les barquettes. Au fond des moules une conduite est reliée à une pompe à vide. Ce vide dit "vide inférieur" permet de maintenir la barquette fermement contre ies parois du moule. La cloche comporte: - une plaque froide contre laquelle est étendu un film plastique souple, - autour de la plaque, un fer chauffant pour souder le film à la barquette, - et au-dessus une conduite reliée à la pompe à vide pour réaliser le "vide supérieur" au-dessus du film. Des conduites d'aspiration de l'air de la barquette reliées à la même pompe à vide sont logées dans les flancs du banc et débouchent dans le haut de la barquette par des perforations pratiquées sur les bords supérieurs horizontaux desdites barquettes, (le vide ainsi réalisé s'appelle "vide paquet"). Des conduites secondaires sont prévues parallèlement aux précédentes pour l'injection du gaz neutre. Lorsque les vides inférieur et supérieur sont réalisés, on extrait l'air de l'intérieur de la barquette Jusqu'à ce que les vides soient équilibrés; on injecte ensuite du gaz neutre sous pression. La quantité. de gaz neutre à injecter est contrôlée par un manomètre très sensible ou vacuomètre situé généralement dans la conduite d'aspiration du "vide paquet". Cette quantité injectée sous pression doit être très rigoureusement contrôlée car lorsque la barquette sera soumise à la pression atmosphérique, il est indispensable que le film protecteur soit plan et non convexe, ni concave. Et précisément, les quantités de gaz sont difficiles à contrôler car le manomètre mesure en partie la pression dynamique du gaz entrant et non uniquement la pression statique. En outre les mesures sont variables du fait que le volume a injecter dtpend de celui occupé par le produit, et il n'est pas possible de déterminer des coefficients de correction aux mesures manométriques. De ce fait on arrête l'injection souvent lorsqu'il y a déjà trop de gaz, ou pas assez. Aux difficultés précédentes s'ajoute le fait que lorsque le produit est chaud, par exemple à une température de l'ordre de 25 & 30' ou plus, le gaz injecté se dilate progressivement augmentant considérablement les difficultés de mesure. L'objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de proposer un dispositif qui assure un remplissage automatique de la quantité exacte de gaz nécessaire à l'obtention d'une surface plane de la feuille de fermeture. L'invention a pour objet un dispositif de remplissage de barquettes alimentaires par du gaz neutre, du type comportant un moule inférieur destiné à recevoir la barquette, une cloche supérieure destinée à appliquer et sceller -sur la barquette un film d'obturation et de protection, la cloche comportant une conduite de mise sous vide du volume situé au-dessus du film, le moule comportant une conduite de mise sous vide du volume situé entre la barquette et le moule, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une -conduite de mise sous vide et de remplissage en gaz du volume intérieur de la barquette, la conduite étant logée dans un flanc du moule. - une réserve de gaz neutre à pression atmosphérique reliée à la conduite de remplissage, la réserve comportant au moins une chambre et une paroi au moins partiellement déformable de telle sorte que le volume de la réserve soit variable, la réserve alimentant la barquette en gaz à pression sensiblement atmosphérique selon la demande de ladite barquette et - un réservoir de gaz comprime destiné alimenter la réserve automatiquement en fonction de ses besoins. Le dispositif selon l'invention est encore remarquable par les caractéristiques suivantes: - il comporte des moyens de mesure de la déformation de la paroi déformable, ces moyens étant reliés à une électrovanne d'alimentation disposée entre la réserve et le réservoir. - il comporte une première chambre à parois rigides, une deuxième chambre communiquant avec la première comportant une membrane déformable soumise d'un côté à la pression atmosphérique, de l'autre à la pression du gaz dans la réserve, et les moyens de mesure de la déformation sont du type détecteur de proximité comportant une cible disposée sur la membrane pour se déplacer en fonction de ses déformations, et un capteur aligné sur la cible et relié & un amplificateur de signal lui-même relié à l'électrovanne, le capteur étant destiné à détecter la présence de la cible, de telle sorte que: 1- lorsque le gaz neutre est aspiré vers la barquette, une dépression s'en suit dans la réserve, déforme la membrane et éloigne la cible du capteur; 2'- selon la distance séparant la cible et le capteur, soit le capteur détecte la présence et l'alimentation en gaz est coupée, soit il ne détecte pas la présence et l'électrovanne alimente la réserve en gaz neutre. Le dispositif selon l'invention apporte les avantages suivants: - l'état de la membrane représente l'état final de la feuille supérieure de la barquette et peut ainsi être totalement maitrisé: il est possible de prévoir des situations géographiques ou climatiques différentes de celles du lieu de l'opération: faible pression (altitude), haute température (pays ou saisons chaudes); - il est possible également de creer volontairement une déformation de la feuille de protection, cette déformation ayant alors pour fonction d'immobiliser le produit alimentaire par concordance de forme. - l'alimentation en gaz des barquettes peut être automatisée, le volume de la réserve en gaz a pression atmosphérique étant automatiquement alimenté en fonction de la consommation en gaz des barquettes. - il est possible de conditionner des produits chauds par un étalonnage préalable du détecteur de présence en fonction de la température du produit. Afin de mieux comprendre l'invention on a représenté au dessin annexé: - figure 1: une vue schématique en perspective de l'installation de remplissage de barquette par du gaz neutre selon l'invention, - figure 2: ue vue schématique en coupe du banc de la figure l, - figure 3: une vue schématique du dispositif de remplissage selon l'invention dans sa forme préférentielle. La figure 1 représente un banc métallique 1 comportant des moules. Une feuille de plastique 2 préalablement formée en barquettes 3 est posée sur le banc; les barquettes étant insérées dans les moules, et garnies de produits alimentaires 4. La feuille 2 comporte des perforations 5 le long de ses bords latéraux. Sur le banc 1 on voit une cloche 6 recouvrant la feuille de plastique 2 transversalement sur toute sa largeur, et longitudinalement sur la longueur d'une barquette; cette disposition n'est pas limitative, la cloche peut couvrir plusieurs barquettes. Un film de plastique souple 7 est inséré entre la cloche 6 et la feuille 2. Il est destiné à former la feuille supérieure de la barquette et la cloche est prévue pour sceller le film 7 le long des bords de la barquette. Le banc 1 et la cloche 6 comportent des conduites 8,9,10 reliées à une centrale à vide 11 commune, et nécessaires pour réaliser les vides "supérieur", "inférieur", et "paquet". La figure 1 montre également à côte du banc I un boîtier de réserve de gaz neutre 12 relié d'une part au banc par une conduite 8b contrôlée par une vanne 13 et d'autre part à une bouteille de gaz neutre comprimé 14 par une conduite 15 contrôlée par une électrovanne 16. La figure 2 représente une coupe transversale du banc 1 de la figure 1 au niveau d'un moule surmonté de la cloche 6. Les bords 17 de la cloche 6 reposent sur les bords 18 du moule en pinçant les extrémités de la feuille de plastique 2 et du film 7 de telle sorte que le volume situé entre la cloche et le moule, est fermé. La cloche est de même constitution que dans les dispositifs existants décrits précédemment: une plaque froide 19, entourée d'un fer chauffant 20, et supérieurement une conduite 10 contrôlée par une vanne pour réaliser le vide supérieur. Le moule comporte une conduite 9 inférieurement reliée à la centrale à vide 11, et contrôlée par une vanne, pour réaliser le vide inférieur. Les parois latérales 21 du banc débordent vers l'intérieur pour présenter une surface d'appui pour le fer 20 et pour loger une conduite 8 d'aspiration et remplissage. Cette conduite débouche dans le volume 30 de la barquette situé au-dessus du produit par les orifices 5 et permet de faire le vide paquet et de remplir de gaz le volume 30. Dans cet exemple de réalisation on utilise la même conduite pour le vide et le remplissage mais bien entendu les moules existants, à conduites séparées, pouvent être utilisés. La conduite 8 est divisée en deux: une conduite 8a est reliée à la centrale à vide 11 et contrôlée par une vanne tandis que la conduite 8b est reliée à la réserve 12 et est contrôlée par la vanne 13. Le boîtier de réserve 12 de gaz neutre de remplissage représenté sur la figure 3 comporte intérieurement: - une première chambre 23 à parois rigides, de volume très supérieur à celui du volume 30, alimentée par une arrivée de gaz neutre 25 provenant d'une bouteille 14 ou toute autre source sous pression, et munie d'une ouverture de sortie 26 reliée à la vanne de remplissage 13. - une seconde chambre 24, communiquant avec la première 23, de volume variable, fermée par une membrane déformable souple 27 soumise du côté extérieur à la pression atmosphérique de sorte que toute variation de la quantité de gaz dans la réserve 12 s'accompagne d'une déformation de la membrane 27, maintenant ainsi la pression atmosphérique à l'intérieur des chambres 23 et 24. Ainsi le gaz contenu dans les deux chambres 23, 24 est, au repos, constamment à la pression atmosphérique et lorsqu'on ouv-e la vanne 13, l'alimentation du volume 30 se fait sensiblement à la pression atmosphérique. La déformation de la membrane est en outre utilisée pour déterminer le volume de gaz neutre présent dans la réserve 12 et -pour déclencher l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne 16 d'alimentation de la réserve. A cette fin des moyens de mesure sont disposés au voisinage de la membrane 27. Dans la forme de réalisation représentée figure 3, ces moyens sont constitués par un détecteur de proximité. Ils comportent une cible 28 disposée sur la membrane 27 et un capteur 29 aligné sur la cible et relié à un amplificateur de signal 31. Le capteur détecte la présence de la cible et envoie à l'électrovanne un signal du type tout ou rien: soit il détecte la présence de la cible 28 sur la membrane 27 et le signal qu'il envoie commande la fermeture de l'électrovanne 16: l'alimentation de la réserve 12 est interrompue. 261712( 8, soit il ne détecte plus la présence de la cible 28 (distance ciblecapteur maximale) et le signal qu'il envoie commande l'ouverture de l'électrovanne 16 qui alimente alors la reserve 12. Cette distance maximale de détection est le seuil limite de déformation. Ce moyen de détection de la variation du volume n'est pas limitatif et tout autre type de détecteur équivalent peut être utilisé. Le fonctionnement du dispositif est le suivant: 1') une barquette 3 contenant un produit alimentaire est installée dans le moule et recouverte du film protecteur 7. La cloche 6 est positionnée sur ce moule; la vanne 13 étant fermée, on fait le vide inférieur, le vide supérieur, et le vide paquet comme décrit précédemment, puis on ferme les vannes d'aspiration. 2') la réserve 12 étant préalablement remplie de gaz à la pression atmosphérique, on ouvre la vanne 13. La dépression du volume 30 aspire alors le gaz de la réserve 12. Une certaine quantité de gaz s'écoule alors de la réserve et la membrane se déforme pour maintenir la pression interne dans les chambres 23, 24 à- la pression atmosphérique. Lorsque la déformation atteint le seuil limite le capteur ne détecte plus la présence de la cible, l'électrovanne s'ouvre et le gaz s'écoule du réservoir 14 dans la chambre 23. Le gaz s'écoule de la chambre 23 vers la barquette 3 Jusqu'au moment o le capteur détecte à nouveau la présence de la cible. L'étalonnage du détecteur peut être réalisé de telle manière que le capteur détecte la présence de la cible lorsque la pression atmosphérique est atteinte dans le volume 30. Lorsque le volume 30 est rempli, c'est-a-dire lorsque la membrane est immobile soit après un temps déterminé, soit par mesure du capteur, on ferme la 261712e vanne 13 et le film 7 peut être scellé sur la barquette. On rétablit ensuite la pression atmosphérique de chaque côté de la barquette et l'on passe à la barquette suivante. Ainsi, avec ce dispositif, l'alimentation en gaz de la barquette est réalisée en fonction des besoins de la barquette et non par injection sous pression comme précédemment. Il est possible de modifier la demande en gaz de la barquette en modifiant les propriétés de la membrane et les valeurs du seuil limite de détection du capteur. On peut alors prévoir une légère dépression dans la barquette ou inversement une légère surpression; ceci permet de prévoir des changements géographiques ou climatiques importants: saisons chaudes, altitudes élevées, par exemple. Par exemple il est possible de modifier le seuil de détection soit en modifiant la position du capteur au repos, soit en modifiant le seuil de sensibilité en modifiant le seuil de détection il est possible de fermer l'électrovanne 16: - soit dans une position de la membrane 27 o la chambre 24 est et reste en dépression par * rapport à la pression atmosphérique ainsi que le volume 30, ce qui permet de conserver un film supérieur 7 incurvé vers l'intérieur. * - soit dans une position de la membrane 27. o la chambre 24 est et reste en surpression par rapport à la pression atmosphérique ainsi que le volume 30 ce qui permet de conserver un film supérieur 7 incurvé vers l'extérieur. Le dispositif permet également, par un étalonnage préalable du détecteur en fonction de la température, de prévoir la dilatation du gaz neutre lorsque l'on conditionne des produits chauds. La forme et les dimensions de la chambre 24 sont déterminées de telle sorte qu'en cas de panne du détecteur ou de l'électrovanne empêchant l'alimentation de la réserve 22 en gaz neutre, la déformation de la 26.17126 membrane 27 sous l'effet de la depression importante, soit limite aux contours intérieurs de la chambre sans rupture de la membrane. La forme hémispherique et les dimensions de la chambre déterminent ainsi un volume de déformation maximale de sécurité qui évite a la membrane de se déchirer. En outre, les dimensions de la chambre, sont utilisées avec les caractéristiques de souplesse et élasticité de la membrane lorsque l'on veut obtenir une dépression importante dans la barquette, par rapport à la pression atmosphérique. C'est le cas lorsque le film de protection 7 doit entourer et maintenir le produit dans la barquette (par exemple pour les pizzas, ou autres produits similaires). Selon l'élasticité de la membrane et sa fidélité, lorsque la dépression doit être importante on prévoit soit une chambre 24 de grand volume, soit une membrane de grande résistance (épaisseur et rigidité). L'étalonnage de l'appareil est alors réalisé pour un volume de la chambre 24 et une surface de membrane déterminés en fonction de la résistance de la membrane. il R E V E N D T C A T I O N S 1. Dispositif de remplissage en gaz neutre, de barquettes contenant un produit alimentaire, du type comportant un moule inférieur destiné a recevoir la barquette, une cloche supérieure destinee à appliquer et sceller sur la barquette un film d'obturation et de protection, la cloche comportant une conduite de mise sous vide d.u volume situé au-dessus du film, le moule comportant une conduite de mise sous vide du volume situé entre la barquette et le moule, caractérisé en ce' qu'il comporte: - au moins une conduite de mise sous vide (8a) et de remplissage (8b) en gaz du volume intérieur (30) 'de la barquette, la conduite étant logée dans un flanc (21) du moule. - une réserve (12) de gaz neutre à pression atmosphérique reliée à la conduite de remplissage (8b), la réserve comportant au-moins une chambre (23) et une paroi au moins partiellement déformable (27) de telle sorte que- le volume de la réserve soit variable, la réserve (12) alimentant la barquette (3) en gaz à pression sensiblement atmosphérique selon la demande de ladite barquette (3). - un réservoir (14) de gaz comprimé destiné à alimenter la réserve (12) automatiquement en fonction de ses besoins. 2. Dispositif de remplissage en gaz neutre à pression atmosphérique de barquettes selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure (28,29) de la déformation de la paroi déformable (27), ces moyens étant reliés à une électrovanne (16) d'alimentation disposée entre la réserve et le réservoir (14) de telle sorte que la mesure de la déformation commande l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne. 3. Dispositif de remplissage selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte une premiere chambre (23) à parois rigides, une deuxieme chambre (24) communiquant avec la premiere (23>, comportant une membrane (27) déformable soumise d'un côté à la pression atmosphérique, de l'autre a la pression du gaz dans la réserve (22) et en ce que les moyens-de mesure (28, 29) sont du type detecteur de proximité comportant une cible (28> disposée sur la membrane (27) pour se déplacer en fonction de ses déformations, et un capteur (29) aligné sur la cible et relié à un amplificateur de signal (31) lui-même relié à l'électrovanne 16, le capteur étant destiné à détecter la présence de la cible, de telle sorte que: 1'- lorsque le gaz neutre est aspiré vers la barquette 3, une dépression s'ensuit dans la réserve, déforme la membrane et éloigne la cible du capteur. 2 - selon la distance séparant la cible et le capteur, soit le capteur détecte la présence de la cible et l'alimentation en gaz est coupée, soit le capteur ne détecte pas la présence de la cible et l'électrovanne alimente la réserve en gaz neutre.