Brevet FR2818615A1 — publié le 20020628

'Installation de remplissage de récipients comportant une unité de nettoyage sous atmosphère inerte L'invention concerne les installations de remplissage de récipients destinées au conditionnement de produits qui sont susceptibles d'être dégradés par l'oxygène. Une telle installation pourra par exemple être utilisée pour l'embouteillage de produits alimentaires oxyd-sensibles tels que les jus de fruits ou la bière. L'installation va être ici décrite dans le cadre de son application au conditionnement de produits oxyd-sensibles dans des récipients plastiques, par exemple des bouteilles en polyéthylène téréphtalate (PET). Il est connu de réaliser des installations de remplissage comportant une unité de remplissage et une unité d'obturation avec, entre l'unité de remplissage et l'unité d'obturation, un dispositif qui permet de balayer la partie supérieure non remplie du récipient (souvent appelée espace de tête) avec un gaz inerte pour éviter d'emprisonner de l'air, c'est à dire un gaz contenant de l'oxygène, à l'intérieur de cet espace. Ce balayage peut être réalisé de différentes façons en fonction du produit utilisé. Dans le cas des produits moussants, tels que la bière, on peut provoquer un moussage du produit contenu dans la bouteille pour évacuer l'air compris dans cet espace de tête. Il a aussi été proposé dans certaines applications de déposer dans l'espace de tête une goutte d'azote liquide, l'azote liquide s'évaporant au contact du produit contenu dans le récipient et remplissant ainsi l'espace de tête juste avant le bouchage. Ces dispositions permettent d'éviter que, lors du stockage du pr produit dans le récipient fermé, de l'oxygène contenu dans l'espace de tête ne puisse dégrader le produit contenu dans le récipient. Cependant, ces dispositifs n'empêchent pas le contact du produit avec l'oxygène au moment du remplissage. En effet, lorsque te récipient est amené dans la machine de remplissage, il est généralement rempli d'air, c'est, à dire d'un mélange essentiellement composé d'azote et d'oxygène. Or, au moment du remplissage, le liquide que l'on introduit dans le récipient doit expulser l'air précédemment contenu dans le récipient. Il se produit alors un contact par brassage entre le produit oxyd-sensible et l'air. Au cours de ce brassage, le produit oxyd-sensible emmagasine une quantité non négligeable d'oxygène qui se dissout dans le produit et qu'il est impossible d'éliminer par les dispositifs de balayage de l'espace de tête décrits plus haut. Dans les machines de remplissage de bouteilles en verre, il est connu de faire le vide à l'intérieur de la bouteille, puis d'injecter à l'intérieur de celle-ci un gaz neutre tel que de l'azote ou du dioxyde de carbone, avant d'effectuer le remplissage de la bouteille avec le produit oxydo-sensible. Une telle solution n'est pas possible avec les bouteilles en matière plastique. En effet, celles-ci ne peuvent en aucun cas supporter la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la bouteille si l'on fait le vide à l'intérieur. La pression externe provoquerait alors un écrasement irrémédiable de la bouteille. Il a été proposé dans le document GB-A-2.278. 078 une machine de remplissage dans laquelle chaque récipient est enfermé individuellement à l'intérieur d'une cloche permettant de faire le vide à l'intérieur du récipient puis de le remplir avec du gaz inerte avant le remplissage. Le fait d'enfermer le récipient à l'intérieur d'une cloche permet de réduire la pression dans la cloche à l'extérieur du récipient, ce qui permet de faire le vide dans le récipient sans que celui-ci ne se déforme sous l'effet de la pression extérieure. Cependant, une telle solution conduit à une machine complexe, d'une part du fait de la présence de la cloche et d'autre part du fait que le bec de remplissage doit comporter toute une série de canalisations et de vannes pour assurer d'une part l'évacuation de l'air initialement contenu dans la bouteille, et d'autre part le remplissage du récipient avec un gaz neutre, ceci en plus de la canalisation et de la vanne de remplissage de produit. Enfin, cette opération d'évacuation puis de remplissage avec un gaz inerte est coûteuse en termes de temps dans le cycle de remplissage. Dans le cas d'une machine rotative, cela se traduit par la nécessité d'augmenter le nombre de postes de.. remplissage de la machine, donc le coût de cette dernière. L'invention a donc pour but de proposer une installation de remplissage simple et peu coûteuse qui permette de conditionner dans des conditions parfaitement satisfaisantes les produits oxydo-sensibles. Dans ce but, l'invention propose une Installation de remplissage de récipients, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une unité de nettoyage des récipients, une unité de remplissage et une unité d'obturation, et en ce que les unités de remplissage et d'obturation, et au moins un élément terminal de l'unité de nettoyage sont contenus à l'intérieur d'un compartiment rempli d'un gaz inerte. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les unités sont reliées entre elles par des dispositifs de convoyage qui sont contenus dans le compartiment rempli de gaz inerte ; - l'installation comporte une enceinte générale qui est subdivisée en au moins deux compartiments à atmosphère contrôlée entre lesquels le gaz ne peut circuler que dans un seul sens ; - l'unité de nettoyage effectue une désinfection du récipient par projection d'agent stérilisant sur le récipient ; - l'élément terminal de l'unité de nettoyage effectue un rinçage des récipients à l'eau stérile ; - l'élément terminal de l'unité de nettoyage effectue un séchage des récipients avec du gaz inerte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi qu'à la vue de la figure unique annexée qui illustre de manière schématique, en vue de dessus, une installation de remplissage conforme aux enseignements de l'invention. L'installation de remplissage 10 qui est illustrée sur la figure unique est une machine monobloc dans laquelle les récipients, en l'occurrence des bouteilles en PET, subissent successivement les opérations de stérilisation, de rinçage, de remplissage et de bouchage avant de ressortir de ! a machine. L'installation 10 comporte ainsi une enceinte générale 12 à atmosphères contrôlées à l'intérieure de laquelle se trouvent une unité de nettoyage des bouteilles 14, une unité de remplissage 20 et une unité de bouchage 22. L'unité de nettoyage, des bouteilles 14 est elle-même subdivisée en une unité de stérilisation 16 et une unité de rinçage 18 et l'installation 10 comporte de plus une unité 24 de stérilisation d'éiéments de bouchage de bouteilles. Ces éléments de bouchage peuvent par exemple être des capsules thermo-scellables ou des bouchons. L'installation 10 comporte par ailleurs, vers l'amont, un sas d'entrée 26 des bouteilles, et une sortie 28 des bouteilles vers la partie aval de la ligne d'embouteillage. Les différentes unités de remplissage, de stérilisation, de rinçage et de bouchage sont représentées de manière schématique sous la forme d'une succession de roues tangentes sur lesquelles les bouteilles sont prises en charge par le col de manière connue, par exemple comme cela est illustré et décrit dans le document W098/47770. Les unités de stérilisation 16 et de rinçage 18 peuvent par exemple comporter des roues munies de systèmes de retournement des bouteilles. L'enceinte générale 12 à l'intérieur de laquelle se trouve enfermée au moins en partie l'installation 10 permet d'isoler les bouteilles de l'atmosphère extérieure dans laquelle se trouve l'installation. Le principe de confinement ainsi réalisé est décrit par exemple dans le document US- 5.848. 515. Selon l'invention, une partie au moins de l'enceinte générale est remplie uniquement de gaz inerte, et non pas d'air. Par gaz inerte, on entendra un gaz (ou un mélange de gaz) qui n'est pas susceptible d'altérer les propriétés physico-chimiques du produit destiné à être conditionné dans les bouteilles. Toutefois, ce même gaz pourra éventuellement être utile pour dégrader les produits de stérilisation qui peuvent être utilisés pour le nettoyage de la bouteille. Le caractère inerte du gaz est donc à apprécier par rapport au produit conditionné dans le récipient. Dans le cas des produits oxydo-sensibles, le gaz inerte ne comportera pas d'oxygène : Il peut par exemple s'agir d'azote ou de dioxyde de carbone. L'installation qui est décrite ici est plus particulièrement destinée au remplissage de bouteilles en matière plastique (par exemple en PET) avec un liquide, par exemple un liquide alimentaire oxido-sensible tel que de la bière ou un jus de fruit. L'installation ici représentée est réalisée sous la forme d'une machine compacte et monobloc, mais l'invention pourra être aussi réalisée si les différentes unités de nettoyage, de remplissage et de bouchage sont réalisées sous la forme de machines séparées reliées entre elles par des éléments de convoyage, pourvu que, entre les machines de nettoyage, de remplissage et de bouchage, les moyens de convoyage soient eux aussi enfermés à l'intérieur d'isolateurs permettant de préserver la séparation entre l'atmosphère au contact de laquelle se trouvent les bouteilles et l'atmosphère ambiante de l'espace dans lequel se trouve l'installation 10. Dans l'exemple illustré, l'enceinte générale l'installation 10 est divisée en 3 compartiments par les parois de séparation 30 et 32. Le premier compartiment regroupe le sas d'entré 26 et la première partie de l'unité de nettoyage 14, à savoir l'unité de stérilisation 16. A l'intérieur de ce premier compartiment, on maintient une atmosphère constituée d'air stérile qui est injecté dans le compartiment par une bouche d'entrée 34, de préférence située au niveau de l'unité de stérilisation 16, et qui en ressort par une bouche de sortie 36 située dans le sas d'entrée 26. Le débit d'air stérile amené par la bouche d'entrée 34 est calculé d'une part pour assurer dans le premier compartiment une légère surpression par rapport à l'air extérieur, ceci afin d'éviter toute entrée d'air extérieur au niveau de l'entrée des bouteilles 26, et d'autre part pour assurer une circulation à contre courant de l'air stérile dans le compartiment, c'est à dire une circulation allant préférentiellement de l'unité de stérilisation des bouteilles 16 vers le sas d'entrée 26. Le troisième compartiment de l'enceinte générale 12 est celui dans lequel est située l'unité de stérilisation 24 des éléments de bouchage. Il comporte lui aussi une bouche d'entrée 38 et une bouche de sortie 40 d'air stérile de manière à établir à l'intérieur de ce compartiment une circulation d'air stérile permettant d'éviter toute entrée d'air extérieur dans ce compartiment. Le compartiment principal de l'enceinte générale 12 est celui dans lequel sont disposées d'une part la partie terminale de l'unité de nettoyage 14, c'est à dire l'unité de rinçage 18 des bouteilles, et d'autre part l'unité de remplissage 20 et l'unité de bouchage 22. Selon l'invention, on maintient à l'intérieur de ce compartiment une atmosphère de gaz inerte, par exemple une atmosphère d'azote. Pour cela, il est prévu au moins une bouche d'entrée 42 reliée à une source de gaz inerte et une bouche de sortie 46. Suivant la nature du gaz inerte, la bouche de sortie pourra rejeter le gaz Inerte directement dans l'atmosphère (comme Illustré) ou vers un système de récupération et de recyclage (non représenté). Bien entendu, ce compartiment principal pourra lui aussi être divisé en plusieurs sous-compartiments, notamment si w les différentes unités sont formées par des machines distinctes les unes des autres. Les parois 30 et 32 qui séparent le compartiment principal des deux autres compartiments ne sont bien entendu pas étanches puisque l'une d'entre elles doit permettre le passage des bouteilles d'un compartiment à l'autre et, l'autre d'entre elles doit permettre d'amener les éléments de bouchage stériles de l'unité de stérilisation 24 vers l'unité de bouchage 22. Cependant, le débit de gaz inerte injecté par la bouche d'entrée 42 dans le compartiment principal est calculé pour que la pression qui règne à l'intérieur du compartiment principal soit supérieure à la pression d'air stérile régnant dans les deux autres compartiments. De la sorte, les fuites inévitables au niveau des parois 30 et 32 s'effectuent toujours dans le même sens, c'est à dire que c'est du gaz inerte stérile provenant du compartiment principal qui s'échappe vers les deux autres compartiments et non pas l'inverse. Cela permet d'éviter que de l'air, stérile mais contenant de l'oxygène, puisse pénétrer à l'intérieur du compartiment principal. Grâce à l'invention, l'intérieur des récipients se trouve parfaitement inerté avant que les récipients ne soient amenés au niveau de l'unité de remplissage 20. En effet, dans l'unité de rinçage 18, que ce rinçage soit effectué avec du gaz inerte ou avec de l'eau stérile par exemple, il se produit un brassage à l'intérieur du récipient qui permet d'évacuer quasiment tout l'oxygène contenu dans celui-ci. De la sorte, au moment du remplissage, le produit que l'on introduit dans le récipient se trouve au contact uniquement du gaz inerte et, ceci reste vrai jusqu'au moment du bouchage. Une fois que le récipient est bouché au niveau de l'unité de bouchage 22, Il peut être évacué vers l'extérieur sans précaution particulière. Le produit embouteillé se trouve alors à l'abri de l'oxygène. Dans l'exemple lustré, seule l'unité de rinçage 18 de l'unité de nettoyage 14 est comprise à l'intérieur du compartiment rempli de gaz inerte, ceci afin de réduire la taille de ce compartiment. Cependant, l'ensemble de l'unité de nettoyage 14, c'est-à-dire y compris l'unité de stérilisation 16, pourrait être situé dans le compartiment rempli de gaz inerte. Dans tous les cas, l'encemte sous atmosphère contrôlée (ou ses différents compartiments) peut être réalisée sous la forme d'une enceinte de grandet dimension dans laquelle l'intégralité de la machine est contenue. Cependant, afin de limiter le volume de gaz inerte et/ou d'air stérile à produire, on préférera que l'enceinte à atmosphère contrôlée ne concerne que le volume à l'intérieur duquel se déplacent les récipients et les organes de l'installation qui sont directement en contact avec les récipients ou avec le produit. Les organes mécaniques et les accessoires permettant d'assurer le fonctionnement de l'installation peuvent être situés à l'extérieur de l'enceinte à atmosphère contrôlée. Dans tous les cas, le gaz inerte peut être injecté dans le compartiment sous la forme d'un flux turbulent uniquement destiné à assurer une surpression dans le compartiment considéré, cette surpression empêchant l'entrée de particules indésirables. Le gaz inerte peut aussi être injecté dans le compartiment sous la forme d'un flux laminaire qui permet d'avoir un écoulement unidirectionnel du gaz dans le compartiment, par exemple verticalement du haut vers le bas. Le gaz inerte qui est fourni à l'installation peut par exemple provenir d'un réservoir disposé à proximité. Toutefois, dans le cas des installations relativement volumineuses qui nécessitent l'emploi de volumes importants de gaz inerte, par exemple pour les machines hautes cadences, il peut être intéressant de prévoir, directement sur le lieu de l'installation, une unité de production de ce gaz inerte. REVENDICATIONS 1. Installation de remplissage de récipients, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une unité de nettoyage des récipients (14,16, 18), une unité de remplissage (20) et une unité d'obturation (22), et en ce que les unités de remplissage et d'obturation, et au moins un élément terminal (18) de l'unité de nettoyage (12) sont contenus à l'intérieur d'un compartiment rempli d'un gaz inerte. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les unités (18,20, 22) sont reliées entre elles par des dispositifs de convoyage qui sont contenus dans le compartiment rempli de gaz inerte. 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'installation (10) comporte une enceinte générale (12) qui est subdivisée en au moins deux compartiments à atmosphère contrôlée entre lesquels le gaz ne peut circuler que dans un seul sens. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de nettoyage (14) effectue une désinfection du récipient par projection d'agent stérilisant sur le récipient. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément terminal (18) de l'unité de nettoyage (14) effectue un rinçage des récipients à l'eau stérile. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'élément termoal (18) de l'unité de nettoyage (14) effectue un séchage des récipients avec du gaz inerte.