BR112012022778B1 - Sistema de dosagem asséptica - Google Patents
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Abstract
sistema de dosagem asséptica. o presente pedido fornece um sistema de dosagem asséptica para dispensa de microingredientes. o sistema de dosagem asséptica pode incluir uma fonte de microingredientes adotada para dispensar os microingredientes, um esterilizador a montante da fonte de microingredientes configurado para esterilizar os microingredientes e um bocal a jusante do esterilizador configurado para reconstituir os microingredientes em ou a jusante do mesmo.
Description
DOSAGEM ASSÉPTICA .
CAMPO TÉCNICO
O presente pedido se refere, de modo geral, aos sistemas de alta velocidade para envasar recipientes e, mais especificamente, se refere aos sistemas de envasamento que combinam fluxos de ingredientes, tais como concentrados, água, edulcorantes e/ou outros ingredientes de uma forma asséptica.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Garrafas e latas de bebidas são geralmente envasadas com uma bebida por meio de um processo em batelada. Os componentes das bebidas (geralmente concentrado, edulcorante e água) são misturados em uma zona de mistura e em seguida são carbonatados, se desejado. O produto de bebida acabado é então bombeado para um recipiente de carga. Os recipientes são cheios com o produto de bebida acabado através de uma válvula filtrante, uma vez que tais recipientes avançam ao longo de uma linha de envasamento. Os recipientes podem então ser tampados, rotulados, embalados e transportados para o consumidor. Dependendo da natureza da bebida e costumes locais, determinadas bebidas pode ser envasadas resfriadas e envasadas em um processo de envasamento a quente ou envasadas usando um processo asséptico e semelhante para garantir a pureza interna.
Conforme o número de diferentes produtos de bebida continua a crescer, os engarrafadores podem enfrentar, no entanto, o aumento dos períodos de inatividade em razão do fato de que as linhas de envasamento precisam ser alteradas de um produto para o próximo. Isto pode ser um processo demorado, onde os tanques, tubos, recipientes de envasamento e outros equipamentos precisam ser lavados com água e sanitizados antes de serem novamente carregados coma batelada do produto seguinte. Engarrafadores, portanto, podem estar relutantes em produzir um volume pequeno de um determinado produto em razão do período de inatividade necessário entre ciclos de produção. Além disso, o processo de sanitização pode envolver a utilização de uma quantidade significativa de água e/ou produtos químicos de sanitização.
Não só existe um período de inatividade significativo na mudança de produtos, o período de inatividade também resulta quando da adição de vários tipos de ingredientes ao produto. Por exemplo, pode ser desejável a adição de uma quantidade de cálcio a uma bebida de suco de laranja. No entanto, uma vez que a operação do suco de laranja com o cálcio esteja completa, os mesmos procedimentos de lavagem e sanitização devem ser efetuados para remover qualquer vestígio do cálcio ou outro tipo de aditivo. Como resultado, operações personalizadas das bebidas com aditivos únicos simplesmente não são favorecidas devido ao período de inatividade necessário.
Assim, existe um desejo de um sistema de envasamento melhorado de alta velocidade, que possa se adaptar rapidamente ao envasamento de diferentes tipos de produtos, bem como aos produtos com aditivos diferentes. O sistema pode produzir, de preferência, estes produtos sem o período de inatividade ou troca de produção e procedimentos sanitários onerosos. O sistema também seria capaz de produzir ambos os produtos em ampla escala e os personalizados em uma velocidade elevada e de modo eficiente. Portanto, existe a necessidade de se produzir uma mistura de sabores ou bebidas simultaneamente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O presente pedido, portanto, proporciona um sistema de dosagem asséptica para dispensa de um microingrediente. O sistema de dosagem asséptica pode incluir uma fonte de microingredientes adaptada para dispensar o microingrediente, um esterilizador a jusante do fornecimento de microingredientes configurado para esterilizar o microingrediente, e um bocal a jusante do esterilizador configurado para reconstituir o microingrediente no ou a jusante do mesmo.
O sistema de dosagem asséptica adicional pode incluir um número de fontes de microingredientes em comunicação com o bocal, uma ou mais fontes de microingredientes em comunicação com o bocal, e uma bomba a jusante ou a montante do esterilizador. O sistema de dosagem asséptica adicional pode incluir uma zona estéril, com o bocal posicionado no seu interior.
O esterilizador pode incluir uma malha. A malha pode ter aberturas de menos de cerca de 0,45 micron ou menos. O esterilizador pode incluir um pasteurizador, um pasteurizador de microondas, um sistema de esterilização do feixe de elétrons, um sistema de luz ultravioleta e um sistema de alta pressão.
presente pedido pode ainda proporcionar um método de envasamento asséptico. O método pode incluir as etapas de proporcionar um ou mais microingredientes no mesmo, passando um dos microingredientes através de um esterilizador, escoando o microingrediente esterilizado para um bocal, e reconstituindo o microingrediente esterilizado em ou a jusante do bocal.
A etapa de passar um dos microingredientes através de um esterilizador pode incluir passagem de um dos microingredientes através de uma malha, passagem de um dos microingredientes através de um pasteurizador, passagem de um dos microingredientes através de um sistema de esterilização por feixe de elétrons, passagem de um dos microingredientes através de um sistema de luz ultravioleta e passagem de um dos microingredientes através de um sistema de alta pressão.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista esquemática de uma linha de envasamento de alta velocidade tal como descrita no presente documento.
A figura 2 é uma vista em plano lateral de uma modalidade alternativa de um bocal de envasamento para utilização em uma linha de envasamento de alta velocidade
A figura 2A é uma vista em corte transversal de um bocal giratório para uso na modalidade alternativa da figura 2.
A figura 3 é uma vista em plano lateral de uma modalidade alternativa de um transportador para utilização na linha de envasamento de alta velocidade.
A figura 4 é uma vista esquemática de um sistema de dosagem asséptica, tal como descrito no presente documento.
A figura 5 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
A figura 6 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
A figura 7 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
A figura 8 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
A figura 9 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
A figura 10 é uma vista esquemática de uma modalidade alternativa do sistema de dosagem asséptica.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Conforme descrito de modo geral, muitos produtos de bebida incluem dois ingredientes básicos: água e xarope. O xarope, por sua vez, também pode ser dividido em concentrado edulcorante e aromatizante. Em uma bebida carbonatada, por exemplo, a água corresponde a mais de 80 por cento (80%) do produto: o edulcorante (natural ou artificial) constitui cerca de 15 por cento (15%) e o restante pode ser constituído de aromatizante concentrado. O aromatizante e/ou corante concentrados podem apresentar razões de reconstituição de cerca de 150 para 1 ou mais. Em tal concentração, pode haver cerca de 2,5 g de aromatizante concentrado em uma bebida típica de 354,8 mL mais ou menos.
A bebida pode, assim, ser dividida em macroingredientes, microingredientes e água. Os macroingredientes podem apresentar razões de reconstituição, isto é, razões de diluição, na faixa de mais de cerca de um a menos de cerca de dez para um e/ou apresentarem-se, pelo menos, em cerca de 90 por cento (90%) de um dado volume de bebida dado, quando combinados com o diluente, independentemente das razões de reconstituição. Os macroingredientes normalmente apresentam uma viscosidade de cerca de 100 centipoise ou mais. Os macroingredientes podem incluir açúcar, xarope, HFCS (Xarope de milho rico em frutose), concentrados de sumos, e tipos semelhantes de fluidos. Do mesmo modo, um produto de base de macroingredientes pode incluir edulcorante, ácido e outros componentes comuns. Os macroingredientes podem ou não necessitar de refrigeração. Os macroingredientes podem necessitar de pasteurização.
Os microingredientes podem apresentar razões de reconstituição que varia de, pelo menos, cerca de 0:50 ou superior e/ou a tornar-se não mais do que cerca de dez por cento (10%) de um volume de bebida determinado independentemente das proporções de reconstituição. Especificamente, muitos microingredientes podem estar na faixa de reconstituição de cerca de 50 a cerca de 1 a 300 para 1 ou superior. A viscosidade dos microingredientes varia tipicamente de cerca de 1 a cerca de 215 centipoise ou menos. Exemplos de microingredientes incluem saborizantes naturais e artificiais; aditivos de saborizantes naturais; corantes naturais e artificiais; edulcorantes artificiais (de alta potência ou de outra forma), aditivos para controlar a acidez, por exemplo, ácido citrico, citrato de potássio; aditivos funcionais, tais como vitaminas, minerais, extratos de ervas; nutracêuticos e medicamentos de venda livre (ou não), como tais como, acetaminofeno e tipos semelhantes de materiais. Da mesma forma, os componentes ácidos e não-ácidos do concentrado não açucarado também podem ser separados e armazenados individualmente. Os microingredientes podem estar na forma liquida, em pó (sólido), ou formas gasosas e/ou suas combinações. Os microingredientes podem ou não requer refrigeração. Substâncias normalmente utilizadas para outras aplicações que não bebidas, tais como tintas, corantes, pigmentos, óleos, cosméticos, produtos farmacêuticos, perfumes, etc., também podem ser utilizadas como os microingredientes. Vários tipos de álcoois, óleos ou solventes orgânicos podem também ser utilizados como micro ou macroingredientes, especificamente para aplicações não alimentícias.
Vários métodos para combinar estes microingredientes e macroingredientes são revelados no pedido de patente US 11/276,550, intitulado Beverage Dispensing System; Pedido de Patente US 11/276.549, intitulado Juice Dispensing
System; e pedido de patente US 11/276.553, intitulado Methods and Apparatuses For Making Compositions Comprising An Acid and An Acid Degradable Component and/or Compositions Comprising a Plurality of Selectable Components. Da mesma forma, um exemplo de um sistema de envasamento em alta velocidade é mostrado no pedido de patente US 11/686.387, intitulado Multiple Stream Filling System.
Os dispositivos de envasamento e os métodos descritos a seguir destinam-se a envasar uma série de recipientes 10 de um modo de alta velocidade. Os recipientes 10 são mostrados no contexto de garrafas de bebidas convencionais. Os recipientes 10, no entanto, também pode estar sob a forma de latas, caixas, bolsas, copos, baldes, tambores, ou qualquer outro tipo de dispositivos que contêm líquidos. A natureza dos dispositivos e dos métodos descritos no presente documento não está limitada pela natureza dos recipientes 10. Recipiente 10 de qualquer tamanho ou forma pode ser empregado no presente documento. Do mesmo modo, os recipientes 10 podem ser fabricados de qualquer tipo de material convencional. Os recipientes 10 podem ser utilizados com bebidas e outros tipos de produtos de consumo, bem como produtos de qualquer natureza que não sejam para consumo. Cada recipiente 10 pode ter uma ou mais aberturas 20 de qualquer tamanho desejado e uma base 30.
Cada recipiente pode ter um identificador 40, tal como um código de barras, um código de floco de neve, código de cores, etiqueta RF1D, ou outro tipo de marca de identificação posicionada no mesmo. O identificador 40 pode ser colocado no recipiente 10 antes, durante ou depois do envasamento. Se for usado antes do envasamento, o identificador 40 pode ser empregado para informar a linha de envasamento 100 quanto à natureza dos ingredientes a serem envasados no mesmo, como será descrito em maiores detalhes a seguir. Qualquer tipo de identificador ou outra marca pode ser aqui utilizado.
Com referência agora aos desenhos, nos números semelhantes se referem a elementos semelhantes através das diversas vistas, a figura 1 mostra uma linha de envasamento 100, como descrita no presente documento. A linha de envasamento 100 pode incluir um transportador 110 para transportar os recipientes 10. O transportador 110 pode ser uma faixa convencional de um só ou um transportador de múltiplas faixas. O transportador 110 pode ser capaz de movimento tanto contínuo quanto intermitente. A velocidade do transportador 110 pode variar. O transportador 110 pode funcionar de cerca de 0,125 a cerca de 1,25 metros por segundo. O motor do transportador 120 pode dirigir o transportador 110. O motor do transportador 120 pode ser um dispositivo de corrente alternada. Outros tipos de motores incluem inversor de frequência, servomotores, ou tipos similares de dispositivos. Exemplos de transportadores adequados 110 incluem dispositivos fabricados pela Sidel de Octeville sur Mer, França sob a marca Gebo, por Hartness Internacional of Greenville, Carolina do Sul sob a marca GripVeyor e semelhantes. Alternativamente, o transportador 110 pode tomar a forma de uma roda de estrela ou de uma série de rodas de estrela ou outro tipo de via de rotação. O transportador 110 pode se dividir em qualquer número de faixas individuais. As faixas podem, então, se recombinar ou se estender.
A linha de envasamento 100 pode apresentar várias estações de envasamento posicionadas ao longo do transportador 110. Especificamente, vários dosadores de microingredientes 130 podem ser utilizados. Cada dosador de microingredientes 130 fornece uma ou mais doses de um microingrediente 135 tal como descrito acima, a um recipiente 10. Mais do que uma dose pode ser adicionada ao recipiente 10, dependendo da velocidade do recipiente 10 e tamanho da abertura 20 do recipiente 10.
Cada dosador de microingredientes 130 inclui um ou mais fornecedores de microingredientes 140. Cada fornecimento de microingredientes 140 pode ser qualquer tipo de recipiente com um microingrediente 135 especifico no mesmo. O fornecimento dos microingredientes 140 pode ou não apresentar temperatura controlada. O fornecimento de microingredientes 140 pode ser recarregável ou substituível.
Cada dosador de microingredientes 130 também pode incluir uma bomba de 150 em comunicação de fluido com o fornecimento de microingredientes 140. Neste exemplo, a bomba 150 pode ser uma bomba de deslocamento positivo ou um tipo semelhante de dispositivo de bombeamento. Especificamente, a bomba 150 pode ser uma bomba com válvula ou sem válvula. Os exemplos incluem uma bomba sem válvulas, tal como a vendido pela CeramPump Fluid Metering, Inc. de Syosset, NY, ou uma bomba recipiente sanitário dividido vendida pela IVEK de North Springfield, VT. A bomba sem válvula opera através da rotação síncrona e alternada de um pistão no interior de uma câmara, de tal modo que, um volume específico é bombeado para cada rotação. A taxa de fluxo pode ser ajustada como desejado, alterando-se a posição da cabeça da bomba. Outros tipos de dispositivos de bombeamento, tais como, bomba piezo elétrica, dispositivo de pressão/tempo, uma bomba de lóbulo giratório e tipos semelhantes de dispositivos também podem ser utilizados no presente documento.
Um motor 160 pode acionar a bomba 150. Neste exemplo, o motor 160 pode ser um servomotor ou um tipo semelhante de dispositivo de acionamento. O servomotor 160 pode ser programável. Um exemplo de um servomotor 160 inclui a linha Allen Bradley de servomotores vendidos pela Rockwell Automation of Milwaukee, Wisconsin. O servomotor 160 pode ser de velocidade variável, capaz de velocidades de até cerca de 5.000 rpm. Outros tipos de motores 160 tais como, motores escalonados 160, motores de inversão de frequência, motor de corrente alternada e tipos semelhantes de aparelhos podem ser utilizados no presente documento.
Cada dosador de microingredientes 130 também pode incluir um bocal 170. O bocal 170 é colocado a jusante da bomba 150. O bocal 170 pode ser posicionado sobre o transportador 110, de modo a dispensar uma dose de um microingrediente 135 para dentro do recipiente 10. O bocal 170 pode ter a forma de um ou mais tubos alongados de várias secções transversais com uma saida adjacente aos recipientes 10 no transportador 110. Outros tipos de bocais 170, tais como uma placa de orifícios, um tubo de extremidade aberta, uma ponta com válvula, e tipos semelhantes de aparelhos podem ser usados. Uma válvula de retenção 175 pode ser posicionada entre a bomba 150 e o bocal 170. A válvula 175 evita que qualquer excesso de microingredientes 135 passe através do bocal 170 e/ou impede o refluxo para o fornecimento de microingredientes 140. Os microingredientes 135 podem ser administrados sequencialmente e/ou ao mesmo tempo. Doses múltiplas podem ser proporcionadas a cada recipiente 10.
Cada dosador de microingredientes 130 também pode incluir um sensor de fluxo 180 posicionado entre o fornecimento de microingredientes 140 e a bomba 150. O sensor de fluxo 180 pode ser qualquer tipo de medidor de fluxo de massa convencional ou um tipo semelhante de dispositivo de medição, tal como um medidor Coriolis, medidor de condutividade, medidor de lóbulo, medidor de turbina, ou um medidor de fluxo eletromagnético. O medidor de fluxo 180 proporciona realimentação para assegurar que a quantidade correta de micronutriente 135 do fornecimento de microingredientes 140 passe para a bomba 150. O sensor de fluxo 180 também detecta qualquer desvio na bomba 130, de modo que a operação da bomba 130 pode ser corrigida, se estiver fora da faixa.
O transportador 100 também pode incluir vários sensores de dosagem 190 posicionados ao longo do transportador 110 adjacente a cada um dos dosadores de microingredientes 130. O sensor de dosagem 190 pode ser uma escala para verificação do peso, uma célula de carga, ou um tipo semelhante de dispositivo. O sensor de dosagem 190 assegura que a quantidade correta de cada microingrediente 130 seja, de fato, dispensada no interior de cada recipiente 10, através do dosador de microingredientes 130. Tipos semelhantes de dispositivos de detecção podem ser utilizados no presente documento. Alternativa ou adicionalmente, o transportador 100 também pode incluir um foto-olho, uma câmara de alta velocidade, um sistema de visão, ou um sistema de inspeção a laser para confirmar que o microingrediente 135 foi dosado do bocal 170 no momento apropriado. Além disso, a coloração da dose também pode ser controlada.
A linha de envasamento 100 também pode incluir uma ou mais estações de macroingredientes 200. A estação de macroingredientes 200 pode estar à montante ou a jusante dos dosadores de microingredientes 30 ou de outro modo posicionada ao longo do transportador 110. A estação de macroingredientes 200 pode ser um dispositivo de envasamento convencional de contato ou não contato, tal como aquele vendido pela Krones Inc. de Franklin, Wisconsin sob a denominação comercial Sensometic ou KHS de Waukesha, Wisconsin, sob a denominação Innofill NV. Outros tipos de dispositivos de envasamento podem ser empregados no presente documento. A estação de macroingredientes 200 pode ter uma fonte de macroingredientes 210 com um macroingrediente 215, tal como adoçante (natural ou artificial), e uma fonte de água 220 com água 225 ou outro tipo de diluente. A estação de macroingredientes 200 combina um macroingrediente 215 com água 225 e dispensa os mesmos em um recipiente 10. Os macroingredientes 215, água 225 e/ou a estação de macroingredientes 200 podem ser aquecida para proporcionar uma operação de envasamento a quente e similares.
Uma ou mais estações de macroingredientes 200 podem ser utilizadas no presente documento. Por exemplo, uma estação de macroingredientes 200 pode ser usada com o adoçante natural e uma estação de macroingredientes 200 pode ser usada com o adoçante artificial. Da mesma forma, uma estação de macroingredientes 200 pode ser utilizada para bebidas carbonatadas e uma estação de macroingredientes 200 pode ser utilizada com ou ainda bebidas levemente carbonatadas. Outras configurações podem ser empregadas no presente documento.
A linha de envasamento 100 também pode incluir um certo número de sensores de posicionamento 230 posicionados sobre o transportador 110. Os sensores de posicionamento 230 podem ser dispositivos convencionais fotoelétricos, câmaras de alta velocidade, dispositivos de contato mecânico, ou tipos semelhantes de dispositivos de detecção. Os sensores de posicionamento 230 podem ler o identificador 40 em cada recipiente 10 e/ou controlar a posição de cada recipiente 10 à medida que o mesmo avança ao longo do transportador 110.
A linha de envasamento 100 também pode incluir um controlador 240.
O controlador 240 pode ser um microprocessador convencional e semelhante. O controlador 240 controla e opera cada componente da linha de envasamento 100, como foi descrito acima. O controlador 240 pode ser programável.
O transportador 100 também pode incluir um certo número de outras estações, posicionadas sobre o transportador 110. Estas outras estações podem incluir uma estação de entrada do frasco, uma estação de lavagem do frasco, uma estação de capeamento, uma estação de agitação, e uma estação de saida do produto. Outras estações e funções podem ser utilizadas no presente documento como for desejado.
Em uso, os recipientes 10 são posicionados dentro da linha de envasamento 100 e carregadas no transportador 110 em um modo convencional. Os recipientes 10 podem ser sanitizados antes ou depois do carregamento. Os recipientes 10 são então transportados através do transportador 110 após um ou mais dos dosadores de microingredientes 130. Dependendo do produto final desejado, os dosadores de microingredientes 130 podem adicionar microingredientes 135, tais como, concentrado não adoçado, corantes, fortificantes (ingredientes saudáveis e de bem estar incluindo vitaminas, minerais, ervas, e afins), e outros tipos de microingredientes 135. A linha de envasamento 100 pode ter qualquer número de dosadores de microinqredientes 130.
Por exemplo, um doador de microingredientes 130 pode ter um fornecimento de concentrado não adoçado para um refrigerante carobonatado da marca registrada Coca-Cola®. Outro dosador de microingredientes 130 pode ter um fornecimento de concentrado não-adoçado para um refrigerante carbonatado da marca registrada Sprite®. Da mesma forma, um dosador de microingredientes 130 pode adicionar corante verde a uma bebida de limão para praticantes de esporte da marca registrada Powerade® enquanto outro dosador de microingredientes 130 pode adicionar corante púrpura a uma bebida de frutas vermelhas. Da mesma forma, vários aditivos também podem ser adicionados neste documento.Não existem limitações substanciais com relação à natureza dos tipos e combinações dos microingredientes 135 que podem ser adicionados nesse documento. O transportador 110 pode se dividir em qualquer número de faixas de tal forma que o número de recipientes 10 pode ser codosado ao mesmo tempo. As faixas podem então ser recombinadas.
O sensor 230 da linha de envasamento 100 pode ler o identificador 40 no recipiente 10, de modo a determinar a natureza do produto final. O controlador 240 conhece a velocidade do transportador 110 e, portanto, a posição do recipiente 10 sobre o transportador 110 em todos os momentos. O controlador 240 dispara o ingrediente microdosador 130 para fornecer uma dose de microingredientes 135 para dentro do recipiente 10, conforme o recipiente 10 passa por baixo do bocal 170.Especificamente, o controlador 240 ativa o servomotor 160, que por sua vez ativa a bomba de 150, de modo a dispensar a dose correta do microingrediente 135 para o bocal 170 e o recipiente 10. A bomba 150 e o motor 160 são capazes de disparar rapidamente doses continuas e individuais dos microingredientes 135, de tal modo que o transportador 10 pode funcionar de uma maneira continua, sem a necessidade de fazer uma pausa sobre cada dosador de microingredientes 130. O sensor de fluxo 180 assegura que a dose correta de microingredientes 135 seja fornecida à bomba 150. Do mesmo modo, o sensor de dosagem 190 a jusante do bocal 170 assegura que a dose correta tenha sido, de fato liberada ao recipiente 10.
Os recipientes 110 são então passados para a estação de macroingredientes 200 para a adição dos macroingredientes 215 e água 225 ou outro tipo de diluente. Alternativamente, a estação de macroingredientes 200 pode estar à montante dos dosadores de microingredientes 130. Do mesmo modo, vários dosadores de microingredientes 130 podem estar a montante da estação de macroingredientes 200 e um certo número de dosadores de microingredientes 130 podem estar a jusante. O recipiente 10 também pode ser codosado. Os 10 recipientes, em seguida, podem ser limitados e de outro modo processados como desejado. A linha de envasamento 100, portanto, pode envasar cerca de 600 até cerca de 800 recipientes por minuto ou mais.
O controlador 240 pode compensar diferentes tipos de microingredientes 135. Por exemplo, cada um dos microingredientes 135 pode ter viscosidade, volatilidade, e outras características de fluxo diferentes. Os controladores 240, portanto, podem compensar em relação à bomba 150 e o motor 160, de modo a acomodar pressão, velocidade da bomba, tempo do disparador (isto é, a distância do bocal 170 para o recipiente 10), e aceleração. O tamanho da dose também pode variar. A dose típica pode ser de cerca de um quarto de grama a cerca de 2,5 g de um micronutriente 135 para um recipiente 10 de 354,88 mL, embora outros tamanhos possam ser empregados no presente documento. A dose pode ser proporcionalmente diferente para outros tamanhos.
A linha de envasamento 100, portanto, pode produzir qualquer número de diferentes produtos sem o período de inatividade habitual necessário em sistemas de envasamento conhecidos. Como resultado, múltiplas embalagens podem ser criadas como desejado, com diferentes produtos nas mesmas. A linha de envasamento 100, portanto, pode produzir tantas bebidas diferentes quantas possam estar atualmente no mercado, sem periodo de inatividade significativo.
As figuras 2 e 2A mostram uma modalidade alternativa do bocal 170 do dosador de microingredientes 130 descrito acima. Esta modalidade apresenta um bocal giratório 250. O bocal giratório 250 pode incluir um tambor central 260 e vários bocais de pinhão 270. Como é mostrado na figura 2A, o tambor central 260 apresenta um cubo central 275. Conforme os bocais de pinhão 270 giram ao redor do tambor central 260, cada bocal 270 está em comunicação com o cubo central 275, por exemplo, cerca de 48 graus ou mais conforme mostrado no exemplo. O tamanho do cubo central 275 e do ângulo de comunicação pode variar dependendo do tempo de residência desejado. Um bocal 250 de qualquer tamanho pode também ser aqui utilizado.
Um motor 280 aciona o bocal giratório 250. O motor 280 pode ser um motor convencional AC ou tipos semelhantes de dispositivos de acionamento. O motor 280 pode estar em comunicação com controlador 240. O motor 280 aciona o bocal giratório 250 de tal modo que cada um dos bocais de pinhão 270 apresenta tempo de permanência suficiente sobre a abertura 20 de um dado recipiente 10. Especificamente, cada bocal de pinhão 270 está em comunicação de interface com um dos recipientes 10 em torno da posição de 4 horas e manter o contato até cerca da posição de 8 horas. Cronometrando-se a rotação dos bocais de pinhão 270 e o transportador 110, cada bocal de pinhão 270 apresenta um tempo de permanência maior que o bocal estacionário 170, em um fator de 12 (12) mais ou menos. Por exemplo, a uma velocidade de 50 rotações por minuto e de 48 graus do cubo de centro 275, cada bocal de pinhão 270 pode apresentar um tempo de permanência de cerca de 0,016 em relação ao recipiente 10, em oposição a cerca de 0,05 segundos para que o bocal estacionário 170. Tal tempo de residência acrescido aumenta a exatidão da dosagem. Vários bocais rotativos 250 podem ser utilizados em conjunto, dependendo do número de faixas ao longo do transportador 110.
A figura 3 mostra uma modalidade adicional de uma linha de envasamento 300. A linha de envasamento 300 apresenta um transportador 310, com uma ou mais depressões em forma de U ou semicirculares 320 posicionadas ao longo. O transportador 310 também inclui uma série de pinças 330. As pinças 330 apresentam cada uma, um recipiente 110 conforme se aproximam de uma das depressões 320. As pinças 330 podem ser uma pinça de gargalo, pinça de base ou tipos de dispositivos semelhantes. As pinças 330 podem ser operadas por carga de mola, carnes, ou tipos de dispositivos semelhantes.
A combinação das depressões 320, ao longo do transportador 310 com as pinças 330, faz com que cada recipiente 10 se articule em torno do bocal 170. O bocal 170 pode ser posicionado aproximadamente no centro da depressão
320. Cada articulação faz com que a abertura 20 do recipiente 10 acelere em relação à base 30 do recipiente 10 que ainda se movimenta na velocidade do transportador 310. À medida que o transportador 310 se curva a montante a base 30 continua a se mover na velocidade do transportador 310, enquanto a abertura 20 apresenta um retardo significativo em razão do comprimento do arco percorrido pela abertura 20 é significativamente mais curto que o comprimento do arco que é percorrido pela base 30. 0 bocal 170 pode ser disparado na parte inferior do arco quando o recipiente 10 está quase vertical. A utilização da depressão 320 assim retarda a velocidade linear da abertura 20, permitindo que o bocal 170 permaneça amplamente fixado. Especificamente, a velocidade linear diminui quando é calculada com base nas embalagens de diâmetro acabado por tempo de minuto para embalagens de diâmetro maior por tempo de minuto.
Quando em seu estado concentrado, os microingredientes 135 não precisam ser, necessariamente, microbiologicamente estéreis, uma vez que os microorganismos e similares geralmente não podem se propagar em um ambiente tão concentrado, especificamente onde os microingredientes 135 são ricos em ácido ou contêm ingredientes altamente concentrados que inibem micróbios ou outros tipos de crescimento. Quando tais microingredientes concentrados são reconstituídos, no entanto, os microorganismos podem ser capazes de iniciar a propagação. Quando a operação de envasamento a quente é utilizada, os macroingredientes 215 ou outros ingredientes podem ser pasteurizados antes de fluírem para o interior do recipiente 10. Qualquer carga microbiológica nos microingredientes 135, assim, seria exterminada pelo calor residual antes do produto misturado ser resfriado.
Outro tipo de método de envasamento é o envasamento asséptico. No envasamento asséptico, todos os ingredientes são esterilizadas antes de serem adicionados ao recipiente 10. O envasamento asséptico, portanto, pode ser realizado sem a adição de calor ao bocal 170. Como resultado, os recipientes 10 propriamente podem ser mais finos ou mais leves, em comparação com aqueles utilizados com métodos de envasamento a quente, devido à falta de expansão e contração térmica. Os métodos de envasamento a quente são preferidos em algumas regiões do mundo, embora os métodos de envasamento asséptico sejam preferidos em outras regiões.
A figura 4 mostra um exemplo de um sistema de envasamento asséptico 400 como pode ser descrito no presente documento. Tal como referido acima, o sistema de envasamento asséptico 400 pode incluir um determinado número de fontes de microingredientes 140 com diferentes tipos de microingredientes 135 no seu interior. Cada uma das fontes de microingredientes 140 pode estar em comunicação com uma bomba dosadora 150. Apesar de apenas uma fonte de microingredientes 140 e uma bomba 150 serem mostradas, qualquer número pode ser utilizado no presente documento. 0 bocal 170 pode ser posicionado a jusante das bombas dosadoras 150. O bocal 170 pode também estar em comunicação com uma ou mais fontes de macroingredientes 200.
O bocal 170 e o recipiente 10 podem ser posicionados dentro de uma zona estéril 410. A zona estéril 410 pode incluir um sistema de pressão de ar reverso para manter os contaminantes fora. Outros tipos de métodos de esterilização podem ser utilizados no presente'documento. Os recipientes 10 são geralmente esterilizados antes de entrar na zona estéril 410.
O sistema de envasamento asséptico 400 também pode incluir um esterilizador 420. Neste exemplo, o esterilizador 420 pode estar na forma de um filtro ou de uma malha de 430. A malha 430 pode ser dimensionada com várias aberturas 440 através da mesma. As aberturas 440 podem ser dimensionadas em menos de cerca de 0,45 micron ou menos. Foi obtido um tal dimensionamento para as aberturas 440 de modo a evitar que os microrganismos e semelhantes passagem através das mesmas enquanto não danificam os óleos essenciais ou aromas. Outros tamanhos podem ser empregados no presente documento. A malha 430 pode ser fabricada de ouro e outros metais, cerâmica e semelhantes. Um exemplo de uma malha 430 adequada para filtragem asséptica no presente documento é oferecida pela Millipore Corporation of Billerica, Massachusetts com o filtro da marca registrada Durapore. Outros tipos de filtros ou de malhas 430 e/ou suas combinações, também podem ser empregados no presente documento. Os microingredientes 135 também podem ser reconstituídos no bocal 170 ou no recipiente 10 com os macroingredientes 215 e/ou diluente.
A figura 5 mostra uma modalidade adicional de um sistema de envasamento asséptico 450. Nessa modalidade, o esterilizador 420 pode estar na forma de um pasteurizador 460. O pasteurizador 460 serve para prover aquecimento e resfriamento flash, de modo a exterminar qualquer tipo de microorganismo e semelhantes na corrente de microingredientes 135. Um exemplo de pasteurizador 460 apropriado para emprego no presente documento é oferecido pela Microthermics, Inc de Raleigh, North Carolina sob a denominação pasteurizador flash S-2S. Outro tipo de pasteurizador é um pasteurizador de microondas também oferecido pela Microthermics sob a designação do módulo de microondas Focused. Outros tipos de pasteurizadores e semelhantes também podem ser empregados no presente documento.
A figura 6 mostra uma modalidade adicional de um sistema de envasamento asséptico 470. Nesta modalidade, o esterilizador 420 pode estar na forma de um sistema de esterilização por feixe de elétrons ou um sistema de feixe de elétrons 480. A radiação do feixe E está na forma de energia ionizante utilizada para exterminar qualquer tipo de microrganismo e semelhantes no fluxo de microingredientes 135. O uso do sistema de feixe de E 480 tem a vantagem de ser capaz de esterilizar múltiplos fluxos de fluidos de uma só vez. Além disso, o sistema de feixes E 480 evita a necessidade de esterilização de produtos químicos e semelhantes. Um exemplo de um sistema de feixe E 480 adequado para utilização no presente documento é oferecido pela Advanced Electron Beams (AEB) de Wilmington, Massachusetts sob a designação de e250. Outros tipos de sistemas de feixe E e semelhantes também podem ser usados no presente documento.
A figura 7 mostra uma modalidade adicional de um sistema de envasamento asséptico 490. Nesta modalidade, o esterilizador 420 pode estar na forma de uma fonte de luz ultravioleta ou outra fonte de UV 500. A fonte de UV 500 do mesmo modo utiliza a luz ultravioleta para exterminar qualquer tipo de microrganismo e semelhantes no fluxo dos microingredientes 135. A fonte de UV 500 também evita a necessidade de esterilização química. Um exemplo de uma fonte de UV 500 adequado para ser empregado no presente documento é oferecido pela Claranor de Manosque, França descrito como um sistema de esterilização por luz pulsada. Outros tipos de fontes de UV e semelhantes também podem ser usados.
A figura 8 mostra uma modalidade adicional de um sistema de envasamento asséptico 510. Nesta modalidade, o esterilizador 420 pode ser na forma de um sistema de alta pressão 520. 0 sistema de alta pressão 520 pode utilizar a alta pressão e/ou alta pressão e temperatura, de modo a exterminar qualquer tipo de microrganismo e semelhantes no fluxo dos microingredientes 135. 0 sistema de alta pressão 520 pode usar uma série de bombas, de modo a criar uma pressão elevada na faixa de cerca de 60 atmosferas (aproximadamente 62 quilogramas por centímetro quadrado) ou mais. Um exemplo de um sistema de alta pressão 520 adequado para ser empregado no presente documento é oferecido pela Avure Technologies, Inc. de Kent, Washington sob a designação HPP Food Systems. Outros tipos de sistemas de alta pressão e semelhantes também podem ser usados.
A figura 9 ilustra uma modalidade adicional de um sistema de envasamento asséptico 530. Nesta modalidade, o esterilizador 420 pode ser posicionado a montante da bomba de dosagem 150. A bomba dosadora 150 poderá ou não ser posicionada no interior da zona esterilizada 410. O esterilizador 420 pode incluir a malha 430, o pasteurizador 460, o sistema de feixe de elétrons 480, a fonte de UV 500, a fonte de alta pressão 520, uma combinação das mesmas e/ou outro tipo de dispositivo de esterilização. Os respectivos componentes podem ser posicionados e ordenados, como desejado.
Além da esterilização no bocal 170, os microingredientes 135 também podem ser esterilizados quando embalados no interior da fonte de microingredientes 140 propriamente. A figura 10 mostra uma vista esquemática de um tal sistema de envasamento asséptico 540. Neste exemplo, a fonte de microingredientes 14 0 pode tomar a forma de uma fonte de microingredientes asséptica 550. A fonte de microingredientes asséptica 550 então pode ser transportada para a linha de envasamento 100. A fonte de microingredientes asséptica e550 pode ser ligada ao sistema de envasamento asséptico 540 através de um encaixe asséptico 560. Neste exemplo, a bomba dosadora 150 e o bocal 170 podem ser posicionados dentro da zona esterilizada 410. A utilização do esterilizador 420 ao redor do bocal 170, portanto, pode não ser necessária.
Determinados tipos de microingredientes 135 podem ser mais adequados para certos tipos de esterilizadores 420. Por exemplo, os microingredientes 135 com base em etanol podem usar qualquer tipo de esterilizador 420, porém podem ser especificamente bem apropriados para uso da malha 430. Por outro lado, os microingredientes com base em emulsão 135 tendem a ser mais viscosos e assim podem não ser especificamente apropriados para uso da malha 430. Outros tipos de esterilizadores 420, portanto, podem ser mais apropriados para tais fluidos.
Embora vários sistemas de envasamento asséptico e esterilizadores 420 tenham sido descritos acima, os sistemas de envasamento assépticos podem utilizar qualquer combinação dos esterilizadores 420 em qualquer ordem. A esterilização pode ser realizada em linha ou um reservatório pode ser posicionado a montante do bocal 170. A utilização do reservatório também pode fornecer uma pressão constante no bocal 170. Ao contrário dos sistemas de envasamento conhecidos que precisam ser esterilizados depois de cada ciclo de produto, os sistemas de envasamento 100 descritos no presente documento podem funcionar continuamente durante cerca de 96 horas ou mais, com vários sabores através do uso de vários microingredientes 135.
Claims (7)
1. Sistema de dosagem asséptica para distribuição de um microingrediente (135) tendo uma razão de reconstituição de 10:1 ou maior com um diluente caracterizado pelo fato de que compreende:
uma fonte de microingrediente (140) com o microingrediente (135) na mesma e adaptada para dispensar o microingrediente;
um esterilizador (420) a jusante da fonte de microingrediente;
em que o esterilizador está configurado para esterilizar o microingrediente;
um bocal (170;250) a jusante do esterilizador por meio do qual o microingrediente está em comunicação com o bocal;
uma fonte de macroingrediente (210) adaptada para dispensar um macroingrediente, a fonte de macroingrediente estando em comunicação com o bocal, e uma fonte de diluente em comunicação com o bocal;
em que o bocal está configurado para reconstituir o
adicionalmente compreende uma pluralidade de fontes de
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adicionalmente compreende um ou mais fontes de macroingrediente (210) em comunicação com o bocal (170;250).
4. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma bomba (150) a jusante do esterilizador (420).
5. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma bomba (150) a montante do esterilizador (420).
6. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um recipiente esterilizado (10) a jusante do bocal (170;250).
7. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma zona estéril (410) e em que o bocal (170;250) está posicionado dentro da zona estéril.
Petição 870190040314, de 29/04/2019, pág. 10/12
reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a malha (430) compreende aberturas (440) de menos de cerca de 0,45 mícron.
esterilizador (420) compreende um sistema de esterilização por feixe de elétrons (480).
13. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o esterilizador (420) compreende um sistema de luz ultravioleta (500).
14. Sistema de dosagem asséptica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o
Petição 870190040314, de 29/04/2019, pág. 11/12 esterilizador (420) compreende um sistema de alta pressão (520).
15. Método de envasamento asséptico que utiliza o sistema como definido em qualquer uma das reivindicações 1
5 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende:
provisão de um ou mais microingredientes (135) tendo uma razão de reconstituição com um diluente de 10:1 ou maior;
provisão de um ou mais macroingredientes;
provisão de diluente;
10 passagem de um dos microingredientes através do esterilizador (420);
escoamento do microingrediente esterilizado para o bocal (170;250); e reconstituição dos microingrediente esterilizado com o
15 diluente na referida razão de reconstituição no bocal.
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