Brevet FR2630009A1 — publié le 19891020

PROCEDE DE STERILISATION D'UN MATERIAU D'EMBALLAGE, D'UN RECIPIENT OU D'ELEMENTS DE RECIPIENT D'EMBALLAGE, ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention concerne un procédé de sté- rilisation d'un matériau d'emballage, d'un récipient ou d'éléments de récipient d'emballage, et plus particulière- ment un procédé en deux stades dans lequel on utilise un traitement par micro-ondes comme opération finale. La présente demanderesse a déposé une demande de brevet suédois n 8801200-0 dans laquelle on décrit un procédé en deux stades et dans laquelle, comme opération finale, on utilise une énergie de micro-ondes et, comme opération initiale, on fournit de la vapeur d'eau, de préférence une vapeur saturée. Ledit procédé en deux stades a été encore déve- loppé pour procurer également des procédés continus très efficaces et des installations, comme expliqué en détail dans une demande de brevet séparée déposée en même temps que la présente demande. Toutefois, le travail de dévelop- pement à la base de ladite demande a abouti à un principe entièrement nouveau, partiellement en rapport avec le présent développement, mais qui représente également indi- viduellement un autre développement de la technique décrite dans ladite première demande pour une stérilisation par vapeur d'eau et micro-ondes. De façon inattendue, on a trouvé que l'eau oxygénée combinée avec des micro-ondes donne un résul- tat de stérilisation de grande qualité, en particulier lorsque l'effet des micro-ondes est calculé pour chauffer l'eau oxygénée à une température bien supérieure à 100 C. Cela procure un excellent effet de destruction des micro- organismes et laisse des quantités résiduelles très fai- bles d'eau oxygénée. Ainsi, la présente invention propose un procédé pour stériliser un matériau d'emballage, par exemple des récipients. Le procédé est caractérisé en ce que, dans un premier stade, de l'eau oxygénée est fournie au maté- riau, et en ce que, dans un deuxième stade, un champ de micro-ondes est appliqué au matériau. Dans un mode préféré de mise en oeuvre, on choi- sit une combinaison de préchauffage de l'eau oxygénée et de fourniture d'énergie de micro-ondes, telle que la tem- pérature de l'eau oxygénée dépasse sensiblement 100 C. Dans un mode préféré de mise en oeuvre, on propo- se un procédé de stérilisation d'unmatériau d'emballage, tel qu'un récipient ou des éléments de récipient d'embal- lage, selon lequel le matériau (ou les récipients) est amené à une zone sous pression, le matériau est transporté d'une entrée à une sortie de ladite zone, un brouillard d'eau oxygénée est pulvérisé sur le matériau dans une pre- mière région de ladite zone et, dans une deuxième région qui suit la première région dans la direction d'avance, un champ de micro-ondes est appliqué au matériau qui s'y déplace. De préférence, on chauffe l'eau oxygénée destinée au brouillard à une température de 50 à 80oC environ et, en option, on réchauffe rapidement l'eau oxygénée avant de l'envoyer dans ladite région par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour. Afin d'utiliser l'absorption de l'énergie des micro- ondes de façon optimale dans ladite couche mince d'eau oxy- gênée sur les récipients ou éléments de récipient, un man- chon réfléchissant les micro-ondes est de préférence disposé de manière à couvrir au moins un côté du matériau d'emballa- ge et, de préférence, à entourer les récipients d'emballage individuels dans ladite deuxième région. Le chauffage de- l'eau oxygénée et l'intensité du champ de micro-ondes sont de préférence choisis de sorte que, dans ladite deuxième région, on obtient de l'eau oxygénée en phase vapeur et/ou liquide à une température supérieure à 1000C. De préférence, des moyens sont prévus pour la condensation de l'eau oxygénée à la sortie de ladite deu- xième région, et le débit de condensat est réglé de façon qu'il corresponde au débit d'eau oxygénée introduit dans la première région. La présente invention procure également un dispo- sitif pour stériliser des récipients ou des éléments de récipient d'emballage. Le dispositif est caractérisé par un caisson allongé définissant une première région, pour le traitement des récipients d'emballage dans un brouillard d'eau oxygénée, et une deuxième région pour le traitement par micro-ondes des récipients d'emballage, une entrée du caisson conduisant à ladite première région, une sortie du caisson venant de ladite deuxième région et des moyens pour transporter les récipients entre ladite entrée et ladite sortie. De préférence, il est prévu un clapet anti-retour pour l'envoi de l'eau oxygénée sous pression à ladite première région. De préférence, des moyens d'ouverture et de ferme- ture sont prévus pour commander le clapet à une fréquence de fonctionnement élevée. Dans un mode spécifique de réalisation, l'entrée à la première région est conçue sous la forme d'une tou- relle rotative comportant des poches de stockage adaptées à la dimension des récipients d'emballage, et un dispositif de pompage est prévu pour abaisser successivement la pres- sion dans chaque poche de la tourelle qui tourne vers la première région. Afin d'optimiser l'absorption des micro-ondes, un manchon en une matière réfléchissant les micro-ondes est disposé dans la deuxième région et il entoure un ou plu- sieurs récipients. De préférence, un manchon de refroidissement est disposé dans le caisson, après ladite deuxième région dans la direction de transport, et le piège de vapeur est dimen- sionné pour condenser une quantité d'eau correspondant à celle qui est envoyée à ladite première région. La sortie du caisson comporte également une tou- relle du même type que celle de l'entrée et le dispositif de pompage est agencé pour abaisser la pression dans chaque poche de tourelle qui approche d'une position de sortie du récipient. Un dispositif de pompage est prévu pour engendrer une surpression prédéterminée lorsque la poche de sortie est dans sa position de sortie, et ladite surpression est maintenue par un caisson sensiblement fermé, jusqu'à un dispositif de remplissage. Les dits moyens de transport des récipients com- prennent un caisson incliné par rapport au plan horizontal, et la section transversale du caisson permet le transport des récipients par gravité. La fourniture d'eau oxygénée est prévue de sorte qu'une surpression de l'ordre de 0,5.105 à 6.105 Pa est engendrée. On décrit maintenant un mode de réalisation de l'invention, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un appareil pour la stérilisation continue de récipients ou d'éléments de récipients d'emballage, et - la figure 2 est un schéma illustrant l'effet destructeur (valeur D) de l'eau oxygénée en fonction de la température. Le repère 10 désigne un caisson allongé, résistant à la pression, qui sert de zone de traitement dans laquelle les récipients ou des éléments de récipients d'emballage sont soumis au traitement de stérilisation. Un tel réci- pient est représenté schématiquement en 11. Il peut, par exemple, être un emballage de type boite, fermé à une extrémité, un couvercle'de boite, un plateau ou un élément similaire. Afin de pouvoir maintenir ladite pression élevée à l'intérieur du caisson 10 et une atmosphère interne ne dépendant pas de l'environnement, un sas d'entrée 12 est prévu à l'extrémité supérieure de ladite figure. Ce sas est sous la forme de dispositif de stockage du type à tourelle tournant autour d'un arbre 13. Les pointillés 14 représen- tent des poches de stockage individuelles et l'ouverture 15 définit la position d'entrée pour des emballages ou récipients individuels 11. Les parois 16,17 qui terminent la tourelle de stockage sur ses deux côtés sont fabriquées en une matière réduisant le frottement, par exemple en Teflon. Afin de pouvoir abaisser successivement la pression dans chaque poche 14 de la tourelle, il est prévu un dispositif de pompage comprenant une pompe à éjecteur 18 et une pompe rotative 19. La première pompe est prévue pour fonctionner continuellement avec rejet à lu pression atmosphérique, et la réduction de pression finale est engendrée par la pompe rotative 19. En pratique, cela signifie que chaque poche 14 de la tourelle est sous vide lorsqu'elle arrive à une posi- tion en face d'une ouverture d'entrée 20 à une première région 21 de la zone sous pression dans la chambre 13. Puisque le volume de chaque poche individuelle de la tourelle est petit par rapport au volume interne du caisson 13, les poches ne contribuent pas de façon notable à la pulsation de pression dans le caisson. Un conduit 22 venant d'une source d'eau oxygénée (non représentée) débouche dans la première région 21 du caisson 13. Le conduit est terminé par une vanne 23 qui, dans le cas illustré, est une vanne à haute pression à magnéto-striction commandée par un oscillateur 24 et une unité de commande 25. L'eau oxygénée sortant du conduit 22 est de pré- férence chauffée à une température de 80 C environ. La raison pour laquelle on utilise un débit pulsé d'eau oxygé- née est que cela améliore le transfert de chaleur à la cou- che d'eau oxygénée sur le récipient et on peut noter que, lorsque l'emballage ou l'élément d'emballage 11 approche de la région de traitement suivante, c'est-à-dire de la deuxiè- me région, dans la zone définie par le caisson 13, il y a une mince couche d'eau oxygénée sur la surface du récipient, à l'intérieur comme à l'extérieur, et ladite couche est à une température définie par la capacité de refroidissement du récipient et la transmission de chaleur du brouillard au condensat. Afin de donner à ce récipient la "poussée" finale pour obtenir une température extérieure élevée (140 C envi- ron), un générateur de micro-ondes ou magnétron 26 est utilisé et, par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 27, cette unité fournit de l'énergie au récipient ou aux réci- pients 11 dans la région 22. Afin que ce transfert d'énergie soit optimal, un réflecteur 28 est disposé autour de la région 22 et donc autour des récipients 11 comportant ladite couche mince d'eau oxygénée. Le rayonnement de micro- ondes peut alors traverser de façon répétée les couches minces d'eau oxy- génée et leur transférer la plus grande partie de son énergie. Afin de reprendre l'énergie non transférée, un absorbeur 29 est prévu à l'extrémité du guide d'ondes 27. Des parois d'extrémité 30, 31, par exemple en céramique ou en polytétrafluoroéthylène (TEFLON) délimitent la région exposée aux micro-ondes par rapport aux autres parties de la zone de traitement. De préférence, des passages sont ménagés dans les parois des récipients. L'énergie des micro-ondes, combinée au chauffage de l'eau oxygénée qui a lieu dans la région 21, provoque un chauffage à une température de surface élevée. Afin de maintenir un envi- ronnement bien défini d'eau oxygénée dans la région 21 comme dans la région 22, un piège 32 est prévu à la sortie de la région 22 et il comprend un conduit de retour 33 vers la source d'eau oxygénée et une boucle d'eau de refroidis- sement 34 autour du caisson 10. On règle la condensation de sorte que le débit d'eau oxygénée à travers la vanne 23 corresponde à la quantité d'eau oxygénée à produire dans la source d'eau oxygénée pour ledit débit. A la sortie du caisson 10 et à son extrémité infé- rieure sur la figure est prévu un dispositif de stockage rotatif 35, le dispositif illustré étant également du type à tourelle et d'un type correspondant à la tourelle 17. La surpression dans les poches individuelles 14' de la tou- relle est réglée par une vanne de réduction de pression 36. La pression entre la sortie 37 de la région 22 et la sortie 38 de la tourelle 35 est de préférence réduite de sorte qu'il existe une certaine surpression à l'intérieur du caisson de sortie 39 partant de la tourelle 35. Cette sur- pression, par exemple de l'ordre de 0,2.105 à 0,4.105 Pa, empêche l'air ambiant de pénétrer dans les récipients ou les éléments de récipient d'emballage avant qu'ils attei- gnent un dispositif de remplissage 40. Ce dispositif de remplissage 40 peut être du type à tourelle et rotatif autour d'un axe 41, de sorte que des poches individuelles pour recevoir un récipient 11 arrivent successivement à la sortie du caisson 39. Comme il apparaît sur la figure 2, les caracté- ristiques de destruction D de l'eau oxygénée sont très bon- nes à des températures supérieures à 100 C, de sorte que l'intervalle de 100 C à 120 C représente un niveau nettement supérieur aux niveaux habituellement permis. Ces niveaux peuvent être considérés comme représentés par l'axe hori- zontal sur la figure. Il faut noter que l'axe vertical a une échelle logarithmique. Une température de 120 C repré- sente par exemple un effet destructif qui est 10195 fois supérieur à l'effet destructif à 90 C. REVENDICATIONS 1. Procédé de stérilisation continue d'un matériau d'emballage (11), par exemple des récipients, caractérisé en ce que le matériau d'emballage (11) est amené à une zone sous pression (21, 22) le matériau d'emballage (11) est déplacé d'une entrée à une sortie dans ladite zone, un brouillard d'eau oxygénée est pulvérisé sur le matériau d'emballage dans une première région (21) de ladite zone, le matériau d'emballage est déplacé dans un champ de micro- ondes dans une deuxième région (22) à la suite de la pre- mière région (21) et un manchon (28) réfléchissant les micro-ondes est disposé de manière à couVrir au moins un côté du matériau d'emballage (11) dans la deuxième région (22). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que le brouillard d'eau oxygénée est chauffé à une température de 50 à 80 C et distribué à partir d'un clapet anti-retour. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractéri- sé en ce qu'on choisit le chauffage de l'eau oxygénée et l'intensité du champ de micro-ondes pour obtenir dans ladite deuxième région (22) de l'eau oxygénée, en phase vapeur et/ou liquide, à une température supérieure à 100 C. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractéri- se en ce que des moyens (32, 34) sont prévus pour condenser l'eau oxygénée à la sortie de la deuxième région (22), et le débit de condensat est réglé de sorte qu'il corresponde au débit d'eau oxygénée introduit dans la première région. 5. Dispositif de stérilisation d'un matériau d'emballage, par exemple des récipients, au moyen du pro- cédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un caisson allongé (10) définit une première région (21) pour traiter le matériau d'emballage par un brouillard d'eau oxygénée, et une deuxième région (22) pour le traitement par micro- ondes du matériau d'emballage (11) et en ce qu'une entrée (20) à la première région est agencée dans le caisson, une sortie (37) de la deuxième région est prévue dans le cais- son, des moyens (10) sont prévus pour transporter le maté- riau entre l'entrée et la sortie, et un manchon réfléchis- sant les microondes (28) est prévu dans la deuxième région et couvre au moins un côté du matériau d'emballage. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé en ce qu'un clapet anti-retour (23) est prévu pour introduire de l'eau oxygénée chauffée et sous pression dans la première région. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que des moyens (24, 25) sont prévus pour fermer et ouvrir le clapet. 8. Dispositif suivant le revendication 7, caracté- risé en ce que l'entrée à la première région est un dispo- sitif de stockage rotatif (12) de type à tourelle compor- tant des poches de tourelle (14) qui correspondent à la dimension de l'emballage, et en ce qu'un dispositif de pompage (18, 19) est prévu pour abaisser successivement la pression dans chaque poche de tourelle qui tourne vers la première région. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caracté- risé en ce qu'un manchon de refroidissement (34) est agencé dans le caisson, après ladite deuxième région (22) dans la direction de transport, et en ce qu'un piège de vapeur (32) est dimensionné pour condenser une quantité d'eau corres- pondant à celle qui est fournie à la source d'eau oxygénée. 10. Dispositif suivant la revendication 9, carac- térisé en ce que la sortie comprend une tourelle (35) du même type qu'à l'entrée, et en ce qu'un dispositif de pom- page (36) est prévu pour abaisser la pression dans chaque poche de tourelle qui approche de sa position de sortie de récipient. i1 11. Dispositif' suivant la revendication 10, carac- térisé en ce que le dispositif de pompage (36) est prévu pour créer une certaine surpression dans la position de sortie de la poche de sortie, et en ce que cette surpres- sion est maintenue par un caisson sensiblement fermé (39), jusqu'à un dispositif de remplissage. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de fourniture d'eau oxygénée engendre une surpression de l'ordre de 0,5.105 à 6.105 Pa dans le caisson.