Brevet FR2890863A1 — publié le 20070323

La présente invention se rapporte à la stérilisation de produits conditionnés dans des emballages souples en forme de briques réalisées en matériau multi-couches à base de carton. Elle concerne plus particulièrement les installations permettant d'effectuer la stérilisation en continu des produits alimentaires de type légumes, soupes, plats cuisinés... conditionnés dans ce type d'emballage. D'une manière générale, les produits alimentaires sont stérilisés par application de hautes températures pendant un temps déterminé. Pour cela, on utilise des installations fonctionnant soit de manière discontinue (de type autoclave ), soit de manière continue (voir par exemple le document FR-1 492 032), au sein desquelles les produits sont soumis à de l'eau ou à de la vapeur d'eau à haute température. Dans tous les cas, lorsque les produits que l'on souhaite stériliser sont conditionnés en emballages souples, leur stérilisation oblige à maintenir une contre-pression permanente au cours des phases de chauffage et de refroidissement, pour éviter que les emballages n'éclatent sous l'effet de l'augmentation de leur pression interne, liée à l'augmentation de la température en cours de traitement. Une contrainte supplémentaire apparaît dans le cas de produits conditionnés dans des emballages souples réalisés en matériau multicouches à base de carton (du genre emballage TETRA RECART marque déposée). En effet, ces emballages cartonnés sont sensibles à l'eau, et un contact prolongé avec l'eau est susceptible d'entraîner leur dégradation ou détérioration. Les installations connues à ce jour pour le traitement de produits conditionnés dans de tels emballages souples cartonnés , consistent en des structures de type autoclave mettant en oeuvre de la vapeur d'eau. Cependant, ces installations ne sont pas entièrement satisfaisantes, du fait qu'elles assurent une stérilisation par un processus discontinu. Ces autoclaves ont en plus l'inconvénient de ne pas assurer une stérilisation homogène des emballages, en particulier en fonction du positionnement de l'emballage dans l'enceinte de traitement. Pour remédier à ces inconvénients, la demanderesse a développé une nouvelle structure d'installation de stérilisation, particulièrement adaptée au traitement de produits conditionnés dans des emballages souples cartonnés . Cette installation a l'avantage de permettre une stérilisation des produits selon un processus continu, et de manière particulièrement homogène. Pour cela, l'installation de stérilisation conforme à la présente invention est constituée d'une enceinte de traitement sous pression comportant, de l'amont vers l'aval successivement: - un sas de chargement, - une zone de chauffage par vapeur sous pression, équipée de moyens permettant l'application de conditions de pression et de température adaptées pour assurer la stérilisation des produits, - une zone de refroidissement par pulvérisation d'eau sur les emballages contenant lesdits produits, et - un sas de déchargement. Cette installation comporte encore des structures supports pour le regroupement en lots d'une pluralité d'emballages, ainsi que des moyens pour le transport en continu desdites structures supports dans ladite enceinte, depuis le sas de chargement, jusqu'au sas de déchargement. Selon une forme de réalisation préférée, l'installation comporte une enceinte de traitement allongée, avec les sas de chargement et de déchargement situés au niveau de l'une de ses extrémités; la zone de chauffage de cette enceinte est aménagée au- dessus de la zone de refroidissement; d'autre part, les moyens de transport sont adaptés pour assurer le convoyage des structures supports d'emballages sur la longueur de l'enceinte, ceci selon plusieurs tronçons horizontaux superposés, de type aller-retour, au sein de chacune des zones de chauffage et de refroidissement. Selon une autre particularité, les zones de chauffage et de refroidissement sont séparées par une cloison munie d'une ouverture qui est située au niveau de l'extrémité de l'enceinte opposée aux sas de chargement et de déchargement. Selon encore une autre caractéristique, la zone de chauffage est équipée de moyens d'injection de vapeur associés à des moyens ventilateurs, agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement qui est opposée aux sas de chargement et de déchargement. La zone de chauffage est également équipée, avantageusement, de moyens complémentaires d'injection de vapeur, agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement située du côté des sas de chargement et de déchargement. Toujours selon une autre particularité, l'installation comporte des moyens d'injection d'air comprimé dans la zone de refroidissement. De manière avantageuse, la zone de refroidissement est équipée d'au moins deux rampes de pulvérisation d'eau situées, pour l'une, en partie supérieure, au-dessus des différents tronçons de transport des structures supports d'emballages, et pour l'autre, à un niveau intermédiaire, entre deux tronçons horizontaux superposés. Selon une autre particularité, l'installation comprend des structures supports d'emballages de forme générale cylindrique, coopérant avec des moyens de transport aptes - d'une part, à convoyer lesdites structures supports avec leur axe longitudinal disposé horizontalement, et - d'autre part, à permettre la mise en rotation desdites structures supports autour de leur axe longitudinal pour assurer une rotation sur eux-mêmes des emballages, ceci uniquement au niveau de certaines parties de l'enceinte de traitement: en particulier dans certaines parties de la zone de chauffage et dans certaines parties de la zone de refroidissement. Dans ce cadre, les moyens de transport sont avantageusement conformés pour coopérer avec les structures supports d'emballages selon deux positions: une position dite en suspension dans laquelle lesdits moyens de transport portent lesdites structures supports, ces dernières ne subissant alors pas de mouvement de rotation, et - une position dite en poussée dans laquelle lesdites structures reposent sur un plan support fixe et sont mises en rotation par roulement sur ledit plan fixe du fait de leur entraînement par lesdits moyens de transport. Selon encore une autre particularité, les moyens de transport comportent un tronçon retour agencé entre le sas de déchargement et le sas de chargement, lequel tronçon retour transite dans une boucle retour de l'enceinte, laquelle boucle retour comporte un bouchon d'eau assurant l'étanchéité entre la zone de chauffage et la zone de refroidissement de ladite enceinte. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'une forme de réalisation particulière, donnée uniquement à titre 20 d'exemple et représentée sur la figure unique annexée. Telle que représentée sur cette figure, l'installation de stérilisation 1 a une structure particulièrement adaptée pour la stérilisation en continu de produits conditionnés dans des emballages souples, en forme de briques, réalisés en matériau multi-couches à base de carton. L'installation correspondante est constituée principalement d'une enceinte étanche sous pression 2, de forme générale cylindrique allongée. Cette enceinte 2 comporte, de l'amont vers l'aval (conformément au sens de cheminement des emballages détaillé ci-après), successivement: -un sas de chargement 3, - une zone de chauffage 4 par vapeur sous pression, au sein de laquelle les produits sont stérilisés par haute température, - une zone de refroidissement 5 par pulvérisation d'eau, dans laquelle les produits préalablement montés en température sont refroidis, et - un sas de déchargement 6. Sur la figure annexée, on remarque que les zones de chargement 3 et de déchargement 6 se situent au niveau de l'une des extrémités de l'enceinte étanche 2. On observe encore que la zone de chauffage 4 est aménagée au-dessus de la zone de refroidissement 5; elles sont séparées par une cloison intermédiaire 7, munie d'une ouverture de communication 8 qui se situe au niveau de l'extrémité de l'enceinte 2 opposée aux sas de chargement 3/déchargement 6. Les produits en emballages briques sont regroupés en lots dans des structures supports 9, de forme générale cylindrique. Ces structures supports 9 sont convoyées, au sein de l'enceinte 2, par des moyens de transport 10 constitués de chaines porteuses. Les structures supports 9 sont ainsi convoyées selon un circuit fermé, au travers de l'ensemble de l'enceinte 2, cela à une vitesse donnée correspondant à la durée nécessaire de stérilisation du produit en brique. En l'occurrence, les chaines de transport 10 sont agencées pour assurer le convoyage des structures supports 9 depuis le sas de chargement 3, puis successivement dans la zone de chauffage 4, l'ouverture de passage 8, dans la zone de refroidissement 5, jusqu'au sas de déchargement 6. Le cheminement au sein de chacune des zones de chauffage 4 et de refroidissement 5 s'effectue ici selon plusieurs tronçons horizontaux superposés 10', de type aller/retour; la zone de chauffage 4 comporte en l'espèce cinq tronçons de transport 10' (correspondant à deux allerretour et demi), et la zone de refroidissement 5 comporte quant à elle trois tronçons de transport 10' (correspondant à un aller-retour et demi). A l'extérieur de la zone de traitement 4, 5, une boucle de retour 11 est aménagée pour le transit d'un tronçon retour 10" des chaînes de transport 10, entre le sas de déchargement 6 et le sas de chargement 3. Un bouchon d'eau 12 est prévu dans une zone de siphon localisée dans cette boucle 11, pour assurer l'étanchéité entre la zone de chauffage 4 et la zone de refroidissement 5. Au surplus, dans la présente réalisation, les structures supports 9 sont convoyées par les chaines de transport 10 avec leur axe longitudinal disposé horizontalement et avec une possibilité de mise en rotation autour de cet axe longitudinal. Comme détaillé par la suite, les structures supports 9 ne sont avantageusement mises en rotation que sur une partie de leur cheminement au sein de l'enceinte 2 (dans la zone de chauffage 4 et dans la zone de refroidissement 5). Le sas de chargement 3 comporte une structure adaptée pour le transfert des structures supports 9, chargées en emballages, depuis l'atmosphère jusqu'à l'enceinte sous pression 2, où elles sont prises en charge par les chaînes de transport 10. Ce sas de chargement 3 assure l'étanchéité entre l'atmosphère extérieure et la zone de chauffage 4 sous pression. Une fois à l'intérieur de l'enceinte sous pression 2, les structures supports 9 entrent dans la zone de chauffage 4, pour assurer la stérilisation des produits. Les conditions ambiantes de température et de pression de cette zone de chauffage sont obtenues par des moyens d'injection de vapeur 13, agencés du coté opposé à l'extrémité de l'enceinte équipée des sas de chargement 3/déchargement 6. Des moyens d'injection de vapeur complémentaires 13' sont agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte 2 située du côté des sas de chargement 3/déchargement 6; cette injection supplémentaire de vapeur permet en particulier de prévenir la condensation d'eau sur les emballages froids qui viennent de pénétrer dans l'enceinte 2 au niveau du sas de chargement 3. Des moyens ventilateurs 14 sont associés aux moyens d'injection de vapeur 13 pour assurer l'homogénéité du mélange air et vapeur, afin de maintenir une température constante dans la zone de chauffage 4. Les structures supports 9 passent ensuite dans la zone de refroidissement 5, au travers de l'ouverture 8. Le refroidissement des emballages s'effectue par pulvérisation de fines gouttelettes d'eau sur les structures supports 9. L'écoulement d'eau sur les surfaces extérieures des emballages assure l'échange thermique nécessaire au refroidissement. L'eau est en l'occurrence projetée par deux rampes de pulvérisateurs 15 et 16 disposées sur la structure interne de l'enceinte. Plus précisément, une première rampe de pulvérisation 15 se situe en partie supérieure de la zone de refroidissement 5, au dessus des différents tronçons de transport 10' des structures supports 9, et projette l'eau de refroidissement vers les structures supports 9 sousjacentes; la seconde rampe de pulvérisation 16 se situe à un niveau intermédiaire au sein de la zone de refroidissement 5, entre deux tronçons de transport 10' superposés. Dans la zone de refroidissement 5, on prévoit avantageusement encore des moyens d'injection d'air comprimé 17, utiles pour ajuster la pression interne de l'enceinte 2 à une valeur souhaitée; cette injection d'air comprimé dans la zone de refroidissement 5 optimise la séparation des zones de chauffage 4 et de refroidissement 5 de l'enceinte (en particulier au niveau de l'ouverture de passage 8). En sortie de la zone de refroidissement 5, les structures supports 9 sont extraites de l'enceinte 2 par le sas de déchargement 6. Ce sas 6 assure l'étanchéité entre la zone de refroidissement 5 sous pression et l'atmosphère extérieure. Le tronçon de transport 10" à vide transite dans la boucle de retour 11, pour revenir vers le sas 3 en vue d'un nouveau chargement en structures supports 9. A titre indicatif, la pression dans l'enceinte 2 peut être comprise entre 2 et 5 bars; les températures appliquées aux produits dans la zone de chauffage 4 peuvent être de l'ordre de 100 C à 150 C. De manière générale, la mise en rotation des structures supports d'emballages 9 est réalisée par tout moyen approprié. En l'occurrence, les moyens de transport 10 sont conformés pour coopérer avec les structures supports 9 selon deux positions: - une position dite en suspension dans laquelle les moyens de transport 10 portent intégralement lesdites structures supports 9, ces dernières ne subissant alors pas de mouvement de rotation, et - une position dite en poussée dans laquelle lesdites structures supports 9 reposent sur un plan support fixe et sont mises en rotation par roulement sur ledit plan fixe du fait de leur entraînement par lesdits moyens de transport 10. En fonctionnement, dans la zone de chauffage 4 et de préférence sur une partie seulement de cette zone, les structures supports 9 sont mises en rotation pour assurer un traitement thermique homogène des produits. D'autre part, dans la zone de refroidissement 5 et de préférence sur seulement une partie de cette zone, les structures supports 9 sont entraînées en rotation de manière notamment - à optimiser les échanges thermiques avec l'eau pour réduire le temps de refroidissement, et aussi pour éviter l'accumulation d'eau sur l'emballage susceptible de pénétrer par les tranches du carton, assurant ainsi la pérennité de l'intégrité de l'emballage. Par exemple, la position en poussée peut être mise en oeuvre sur l'un ou quelques uns des tronçons horizontaux de transport 10' dans les zones de chauffage 4 et de refroidissement 5. - REVENDICATIONS - 1.- Installation de stérilisation en continu de produits contenus dans des emballages souples, en forme de briques réalisées en matériau multicouches à base de carton, laquelle installation est constituée d'une enceinte de traitement sous 5 pression (2) comportant, de l'amont vers l'aval, successivement: - un sas de chargement (3), - une zone de chauffage (4) par vapeur sous pression, équipée de moyens permettant l'application de conditions de pression et de température adaptées pour assurer la stérilisation desdits produits, - une zone de refroidissement (5) par pulvérisation d'eau sur lesdits emballages, et - un sas de déchargement (6), laquelle installation comporte encore des structures supports (9) pour le regroupement en lots d'une pluralité d'emballages, ainsi que des moyens (10) pour le transport en continu desdites structures supports (9) dans ladite enceinte (2), depuis ledit sas de chargement (3), jusqu'audit sas de déchargement (6). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte de traitement (2), avec les sas de chargement (3) et de déchargement (6) situés au niveau de l'une de ses extrémités, la zone de chauffage (4) de ladite enceinte de traitement (2) étant aménagée au-dessus de la zone de refroidissement (5), et en ce que les moyens de transport (10) sont adaptés pour assurer le convoyage des structures supports d'emballages (9) sur la longueur de ladite enceinte (2), ceci selon plusieurs tronçons horizontaux superposés (10'), de type allerretour, au sein de chacune desdites zones de chauffage (4) et de refroidissement (5). 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de chauffage (4) et de refroidissement (5) sont séparées par une cloison (7) munie d'une ouverture (8) qui est située au niveau de l'extrémité de l'enceinte (2) opposée aux sas de chargement (3) et de déchargement (6). 4.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que la zone de chauffage (4) est équipée de moyens d'injection de vapeur (13) associés à des moyens ventilateurs (14), agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement (2) qui est opposée aux sas de chargement (3) et de déchargement (6), des moyens d'injection de vapeur complémentaires (13') étant éventuellement agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement (2) située du côté desdits sas de chargement (3) et de déchargement (6). 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'injection d'air comprimé (17) dans la zone de refroidissement (5). 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la zone de refroidissement (5) est équipée d'au moins deux rampes de pulvérisation d'eau (15, 16) situées, pour l'une (15) , en partie supérieure, au-dessus des différents tronçons de transport (10') des structures supports d'emballages (9), et pour l'autre (16), à un niveau intermédiaire, entre deux tronçons horizontaux superposés (10'). 7.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des structures supports d'emballages (9) de forme générale cylindrique, coopérant avec des moyens de transport (10) aptes - d'une part, à convoyer lesdites structures supports (9) avec leur axe longitudinal disposé horizontalement, et - d'autre part, à autoriser la mise en rotation desdites structures supports (9) lors de leur convoyage autour de leur axe longitudinal pour assurer une rotation sur eux-mêmes des emballages, ceci uniquement au niveau de certaines parties de l'enceinte de traitement (2), et en particulier, dans certaines parties de la zone de chauffage (4) et dans certaines parties de la zone de refroidissement (5). 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de transport (10) sont conformés pour coopérer avec les structures supports d'emballages (9) selon deux positions: - une position dite en suspension dans laquelle lesdits moyens de transport (10) portent lesdites structures supports (9), ces dernières ne subissant alors pas de mouvement de rotation, et - une position dite en poussée dans laquelle lesdites structures supports (9) reposent sur un plan support fixe et sont mises en rotation par roulement sur ledit plan support fixe du fait de leur entraînement par lesdits moyens de transport (10). 9.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les moyens de transport comportent un tronçon retour (10") agencé entre le sas de déchargement (6) et le sas de chargement (3), lequel tronçon retour (10") transite dans une boucle retour (11) de l'enceinte (2), au travers d'un bouchon d'eau (12) assurant l'étanchéité entre la zone de chauffage (4) et la zone de refroidissement (5).