Brevet FR2967973A1 — publié le 20120601

La présente invention concerne le domaine des procédés d'inertage de récipients utilisés pour le stockage de produits, et notamment d'emballages de liquides alimentaires, ou pharmaceutiques, ou phytosanitaires, ou encore cosmétiques etc.... Ces procédés visent en fait à réaliser une atmosphère contrôlée au niveau du ciel gazeux de tels récipients (on parle aussi dans cette industrie d'« espace de tête ») : atmosphère « contrôlée », selon les produits visés, le plus souvent vis-à-vis de sa teneur résiduelle en oxygène, ou encore de sa teneur résiduelle en vapeur d'eau. i o Comme on le verra plus en détail ci-dessous, l'invention s'adresse tout particulièrement aux récipients élaborés dans un matériau souple Le. déformable (et notamment les matériaux que ces industries utilisent couramment que sont le PET ; le PEHD le PLA...). 15 De très nombreux procédés sont pratiqués dans l'industrie avec plus ou moins d'efficacité, et notamment : - la mise en oeuvre de capots d'inertage (voir par exemple les documents EP-761 541, EP-1213551, US-4 140 159, ou encore US-5 417 255), combinant souvent deux régimes d'injection de gaz dans le récipient, 20 laminaire et turbulent, afin d'obtenir une meilleure efficacité et notamment éviter les entrées d'air dans le récipient. Ces technologies de capots d'inertage sont questionnées, notamment quant aux performances d'inertage faibles qu'elles permettant d'atteindre dans le cas des hautes cadences d'embouteillage sur les lignes actuelles, mais aussi quant à leur 25 implémentation difficile et sur mesure pour chaque ligne de packaging (encombrement etc...). - les technologies de dépose de gouttes d'azote liquide dans chaque récipient (appelés parfois dans cette industrie « droppels », on pourra se reporter par exemple au document EP-762 046). Ces technologies de dépose 3o de gouttes se révèlent en pratique onéreuses, et peu performantes selon les produits et emballages visés (résiduel d'oxygène atteint), mais posent également des problèmes de mise en pression de l'emballage. Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle solution, simple et peu onéreuse, à tout ou partie des problèmes listés ci-dessus. Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la solution technique proposée par la présente invention n'a absolument rien à voir avec les solutions de l'art antérieur évoquées ci-dessus, elle consiste dans le fait de réduire le volume de l'espace de tête du récipient (emballage) de manière mécanique, en profitant pour cela de l'élasticité de l'emballage (qui on l'a dit i o est élaboré en un matériau souple, déformable), une déformation de l'emballage qui entraîne une diminution (voire la disparition) de cet espace de tête (du ciel gazeux). On procède ensuite à un relâchement de la contrainte précédemment exercée, ce relâchement n'étant pas effectué dans des conditions quelconques puisqu'il est effectué dans un milieu gazeux contrôlé 15 (typiquement une atmosphère inerte : on aura mis en place au dessus du récipient une atmosphère gazeuse adéquate, le bord supérieur du récipient (col d'ouverture) étant au moment du relâchement en contact avec cette atmosphère gazeuse), le relâchement de la contrainte entraînant alors l'aspiration de cette atmosphère dans le récipient et la création instantanée 20 d'un nouveau ciel gazeux qui aura sensiblement les mêmes caractéristiques que cette atmosphère gazeuse (au taux de dilution près qui est fonction du volume de l'espace de tête qui n'aurait pas disparu lors de la contrainte), par exemple une atmosphère d'azote à teneur résiduelle en oxygène très faible. On le comprendra aisément, la teneur en oxygène résiduel (ou encore 25 en vapeur d'eau, ou encore en un autre « polluant ») de l'atmosphère mise en place au dessus du récipient dépendra du résultat souhaité ensuite dans l'espace de tête du récipient, et donc de l'application concernée (type de produit, potentiel d'oxydation du produit, type de récipient, d'exigences légales etc....), mais à titre illustratif, le plus souvent, on mettra en place une 30 atmosphère de traitement dont la teneur en oxygène résiduel soit inférieure à 10/0, voire inférieure à 5000 ppm, par exemple dans la gamme allant de 500 à 5000 ppm. On parlera dans ce qui suit de « bord supérieur » ou de « col d'ouverture » du récipient, ce que l'on doit entendre, comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, comme l'ouverture supérieure du récipient par laquelle s'effectue le remplissage, avant que ce récipient ne soit bien entendu fermé par un moyen quelconque en bout de ligne. L'invention concerne alors un procédé visant réaliser une atmosphère contrôlée au niveau du ciel gazeux d'un récipient de stockage d'un produit, le i o récipient étant élaboré en un matériau déformable, se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - on procède au remplissage partiel du récipient jusqu'à un niveau de remplissage donné ; - on applique une pression sur une ou plusieurs parois du récipient, en 15 une ou plusieurs localisations situées en dessous dudit niveau de remplissage, afin de créer une déformation du récipient apte à entraîner une remontée du produit vers le bord supérieur (le col d'ouverture) du récipient et ainsi à évacuer tout ou partie de l'air présent dans le récipient au dessus dudit niveau de remplissage ; 20 - on met en place, au dessus du récipient, une atmosphère gazeuse de traitement ; - on procède au relâchement de la pression précédemment exercée, le bord supérieur du récipient (col d'ouverture) étant au moment du relâchement en contact avec ladite atmosphère gazeuse de traitement. 25 L'invention pourra être mise en oeuvre dans tout type d'installations de remplissage de tels récipient à l'aide d'un produit, qu'il s'agisse d'installations en continu (où le récipient voyage d'une étape de remplissage produit à une étape d'operculage), ou d'installations de type cadencé (on dit aussi « lot » ou 30 « batch » dans ces industries), de traitement, en une chambre unique, d'un récipient l'un après l'autre. L'atmosphère de traitement pourra être installée seulement après l'application de la contrainte de pression ou dès un moment situé plus en amont du processus, par exemple durant ou après le remplissage du récipient, l'essentiel, on l'aura compris, étant que le relâchement de la contrainte soit effectué à un moment où cette atmosphère est en place au dessus du récipient. Le point fondamental et tout à fait original de l'invention réside donc dans l'application d'une contrainte de pression sur une ou plusieurs parois du i o récipient et son relâchement ultérieur dans des conditions choisies, cette application d'une pression pouvant s'effectuer par des moyens très variés selon la configuration et l'application (récipient, produit, mode continu, mode lot...) du site utilisateur, et l'on citera ici par exemple les modes de réalisation suivants (que les récipients soient, comme c'est traditionnel, entraînés par 15 exemple sur un tapis entre une étape et une autre, ou encore toujours à titre illustratif par des encoches dans des carrousels de transfert ) : - l'utilisation d'un profil en tube rond ou de plaques (dans le cas d'un défilement continu, voir illustration en figures 2 et 3 ci-après annexées) ; - toujours à titre illustratif, dans le cas des carrousels à encoches, 20 l'insertion dans les encoches de maintien elles même, d'un élément mobile, par exemple un doigt mécanique ou plusieurs doigts, qui viendra exercer la pression de part et d'autre de l'emballage ; - sur des lignes fonctionnant à faible cadence ou encore manipulant des bouteilles peu remplies ou remplies en produits visqueux ou poudreux, il peut 25 être avantageux de mettre en oeuvre une impulsion « rapide » via une pince (impulsion rapide, pas nécessairement progressive), de tels produits étant de par leur densité moins soumis aux problèmes de «jet produit» (ces phénomènes de «jet produit» et autres éjection de gouttes peuvent d'avantage être observés avec des produits très liquides, obligeant à être 30 d'avantage précautionneux en terme de vitesse d'application de la contrainte de pression). En d'autres termes, on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, la présente invention n'impose aucune restriction de temps pour appliquer la contrainte de pression (et donc pour faire varier le volume d'espace de tête au dessus du niveau de remplissage), toutes les configurations plus ou moins rapides ou étalées dans le temps pourront être envisagées selon chaque situation. La figure 1 annexée permet de mieux visualiser les différentes étapes intervenant selon l'invention dans le cas du remplissage d'une bouteille à l'aide d'un produit, par exemple une boisson ou encore un produit laitier. On reconnait sur la figure les étapes suivantes : - en a) : on procède au remplissage partiel de la bouteille à l'aide du liquide alimentaire jusqu'à un niveau de remplissage donné. - en b) : on applique une pression de part en d'autre de la bouteille, en dessous du niveau de remplissage, ce qui permet de créer -comme bien visualisé sur la figure - une déformation de la bouteille, déformation qui va naturellement entraîner une remontée du liquide vers le bord supérieur du récipient, et ainsi évacuer tout ou partie de l'air présent dans le récipient au dessus du niveau de remplissage. On n'a pas détaillé sur la figure pour des raisons de clarté le mode d'application de la pression mais on l'a vu plus haut de très nombreux moyens mécaniques sont envisageables sans qu'il soit nécessaire ici de détailler plus avant. - en c) : on visualise la présence, au dessus du récipient, d'une atmosphère gazeuse de traitement, par exemple une atmosphère d'azote à teneur réduite en oxygène résiduel (par exemple entre 500 ppm et 5000 ppm d'oxygène résiduel). Comme déjà signalé, on pourra mettre en place cette atmosphère contrôlée par tout moyen connu de l'homme du métier, clarinettes ou poreux de distribution de gaz, plafonds soufflants, ou encore par un capotage d'inertage rencontré par la bouteille le long de sa progression dans un tunnel entre une étape de remplissage produit et une étape d'operculage (fermeture), ou encore toujours à titre illustratif le passage de la bouteille dans un sas sous atmosphère contrôlée. De même on pourra installer cette atmosphère de traitement seulement après l'application de la contrainte de pression ou dès un moment situé plus en amont du processus, par exemple dès le remplissage du récipient ce qui aura pour avantage d'effectuer un début de purge du ciel gazeux. - en d) : on procède au relâchement de la pression précédemment i o exercée, le bord supérieur du récipient (col d'ouverture) étant au moment du relâchement en contact avec l'atmosphère gazeuse de traitement précédemment installée, ce relâchement entraînant l'aspiration de cette atmosphère dans le récipient et la création instantanée d'un nouvel espace de tête qui aura sensiblement les mêmes caractéristiques que cette atmosphère 15 gazeuse, ou à tout le moins dont les caractéristiques seront très proches (sous réserve du taux de dilution dû à la disparition incomplète du volume de tête lors de la contrainte, comme déjà signalé plus haut), par exemple une atmosphère d'azote à teneur résiduelle en oxygène très faible 20 Les figures 2 et 3 permettent quant à elles précisément de mieux visualiser un des modes possibles de réalisation de la contrainte de pression sur la bouteille, par l'utilisation de profils en tube rond dans le cas de la figure 2, ou à section rectangulaire (plaque) dans le cas de la figure 3 , de part et d'autre des récipients : le récipient circule, au fil de sa progression dans 25 l'installation, entre les deux profils, en rencontrant des espacements variables, permettant de le contraindre là où la contrainte est requise, et de relâcher la contrainte par augmentation de l'espacement là où le relâchement doit s'exercer (en présence d'une atmosphère contrôlée). 30 --------------------- REVENDICATIONS1. Procédé visant à réaliser une atmosphère contrôlée au niveau du ciel gazeux d'un récipient de stockage d'un produit, le récipient étant élaboré en un matériau déformable, se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - on procède au remplissage partiel du récipient à l'aide du produit jusqu'à un niveau de remplissage donné ; - on applique une pression sur une ou plusieurs parois du récipient, en une ou plusieurs localisations situées en dessous dudit niveau de remplissage, afin de créer une déformation du récipient apte à entraîner une remontée du produit vers le bord supérieur du récipient et ainsi à évacuer tout ou partie de l'air présent dans le récipient au dessus dudit niveau de remplissage ; - on met en place, au dessus du récipient, une atmosphère gazeuse de traitement ; - on procède au relâchement de la pression précédemment exercée, le bord supérieur du récipient étant au moment du relâchement en contact avec ladite atmosphère gazeuse de traitement. 2. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant en ce que l'on met en place ladite atmosphère de traitement seulement après ladite application de pression. 3. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant en ce que l'on met en place ladite atmosphère de traitement dès le remplissage du récipient à l'aide du produit ou après ce remplissage.