BRPI1008789B1

BRPI1008789B1 - Sistema de enchimento a quente para garrafas

Info

Publication number: BRPI1008789B1
Application number: BRPI1008789-3A
Authority: BR
Inventors: Pasquale Mauro; Stefano Abati; Matteo Zoppas
Original assignee: S.I.P.A Società Industrializzazione Progettazione e Automazione S.P.A.
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2019-04-16
Also published as: US9108834B2; WO2010097730A1; MX2011008436A; CA2752476A1; ITRM20090066A1; BRPI1008789A2; IT1393171B1; CN102317197A; US20110303324A1; CN102317197B; CA2752476C; RU2011137565A; JP5789197B2; EP2396268B1; EP2396268A1; JP2012517945A; RU2538528C2

Abstract

sistema de enchimento a quente para garrafas uma válvula de enchimento para garrafas de plástico de enchimento a quente, que permite reunir todos os requisitos determinados pelas particularidades típicas de aplicações de enchimento quente na forma mais eficaz possível, enquanto permitindo manter a mesma configuração básica também para resfriar o líquido puro de processamento a frio sem necessitar de recirculação, por exemplo, água pura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: SISTEMA

DE ENCHIMENTO A QUENTE PARA GARRAFAS.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a uma válvula de enchimento de garrafas, particularmente adaptada para enchimento a quente de garrafas de plástico com líquidos alimentares, tais como suco de fruta, bebidas isotônicas, leite e outras bebidas similares, e a um sistema correspondente compreendendo uma pluralidade de válvulas de enchimento.

Estado da Técnica

A fim de assegurar a conservação e segurança de bebidas, ou, em geral, de gêneros alimentícios na forma líquida submetidos à deterioração por microorganismos, tais como leite, vinho, cerveja, suco, chá, etc., um processo de pasteurização é geralmente aplicado, que consiste em aquecer o gênero alimentício a fim de reduzir ou suprimir a presença de certos microorganismos. No caso de suco de fruta, chá ou bebidas isotônicas, um dos métodos mais comuns para impedir a bebida pasteurizada de ser contaminada novamente antes de embalar é encher os recipientes enquanto mantendo a bebida propriamente dita acima de uma certa temperatura. Tal temperatura depende do tipo de produto e da duração do tratamento propriamente dito. Uma vez que o recipiente foi vedado, o gênero alimentício é então deixado resfriar. Além disso, quando o processo de enchimento a quente é realizado usando garrafas

PET, ele tem algumas particularidades que requerem a solução de alguns problemas específicos.

Um primeiro problema a ser resolvido consiste em aquecer cada válvula de aquecimento junto com o sistema de enchimento antes de iniciar o processo de enchimento para impedir o produto de resfriar, que pode comprometer a eficácia do ciclo de tratamento térmico. Nos sistemas de enchimento conhecidos, tal etapa de pré-aquecimento ocorre ativando um circuito de recirculação apropriado, primeiramente circulando a água quente e então circulando o gênero alimentício quente que é enviado a um circuito de recuperação sem terminar na garrafa. Uma etapa transicional de recircular o fluxo, denominada etapa de recirculação em válvula, é assim contemplada nestes casos.

Um segundo problema a ser resolvido é o de virar a garrafa para cima durante alguns segundos imediatamente após fechar a tampa a fim de tornar a bebida, que ainda está quente, sobreposta nas superfícies internas da tampa e gargalo da garrafa que emergem do líquido, o assim chamado espaço de cabeça, submetendo assim as mesmas a um tratamento térmico que é mais eficaz quanto menor a extensão de tais superfícies. Por esta razão, um alto nível é normalmente requerido na garrafa após enchimento, cujo nível é frequentemente não alcançável pelos sistemas de deflexão da técnica anterior.

Um terceiro problema é relacionado ao fato de que o processo de enchimento de vários produtos, particularmente em alta temperatura, tende a causar a formação de espuma.

Tal espuma deve ser removida antes de tampar porque ela se dissolverá uma vez que o recipiente tenha sido fechado, causando assim uma diminuição indesejável do nível.

Portanto, é necessário fornecer uma assim chamada etapa de recirculação na garrafa após a etapa de enchimento, durante a qual a porção superior do produto, já introduzido na garrafa, é levada a fluir para fora junto com a espuma que se elevou para a superfície e é substituída pelo novo produto que entra na garrafa em uma baixa taxa de fluxo, sem gerar qualquer turbulência e nova espuma.

Outro problema é que durante as paradas prolongadas da máquina, a etapa de recirculação na válvula deve ser ativada tanto para impedir que o sistema resfrie, em particular o produto próximo às válvulas fechadas esperando ser engarrafado, e a etapa de recirculação na garrafa para impedir o produto nas garrafas previamente enchidas de resfriar antes de tampar, cujo evento pode levar as garrafas a serem rejeitadas.

Tanto durante a etapa de pré-aquecimento como na etapa produtiva de enchimento, o produto recirculado na garrafa ou na válvula é vantajosamente recuperado, resfriado e introduzido em um tanque, de onde ele é gradualmente disposto adicionando uma porcentagem do novo produto a ser pasteurizado. A porcentagem de produto que é submetido a uma segunda pasteurização deve ser mantida nas válvulas tão baixa quanto possível para prevenir o declínio das características organolépticas da bebida final. Um sistema precisa, portanto, ser adotado para monitorar a quantidade

de líquido	recirculado na garrafa a	fim	de	minimizar	a
quantidade	de acordo com o tipo de	produto,	o tipo	de
garrafa e a	frequência de	produção de	cada	vez.
No caso frequente	de garrafas	com	um	gargalo	de

diâmetro pequeno, a seção de passagem tornada disponível para encher e para evacuar as espumas é limitada. Os sistemas de enchimento com recirculação da técnica anterior são baseados no uso de bicos de recirculação interna que geram uma série de problemas por que:

a) eles ainda reduzem as seções ativas requerendo, assim um certo impulso, isto é, a carga piezo, que causa tensões indesejadas sobre a garrafa de plástico,

b) eles não permitem uma deflexão ótima que geram espuma,

c) eles não permitem a evacuação rápida, que causa uma alta porcentagem de produto em recirculação,

d) eles penetram na garrafa e permanecem submersos no liquido ao término do enchimento, pelo que o nível diminui quando o bico é extraído, que é um efeito indesejado.

Outro problema importante é que o mercado requer crescentemente mais 100% de suco de fruta ou bebida baseada em frutos contendo uma dada quantidade de polpas, filamentos ou células que conferem características particulares de naturalidade à bebida. Ά presença de polpas na bebida é prejudicial aos sistemas de controle de recirculação tradicionalmente baseados em orifícios calibrados. Além disso, se o processo de enchimento causa turbulência excessiva, a polpa tende a incorporar uma quantidade de espuma que não sobre rapidamente à superfície e que pode ser removida somente por meio de uma etapa muito longa de recirculação que causa, como mencionado acima, uma grande quantidade de produto recuperado e uma deterioração das características organolépticas do produto.

O uso de novos materiais está se tornando crescentemente mais expandido atualmente porque as tecnologias de sopro modernas permitem obter garrafas de plástico, tipicamente feitas de PET, tereftalato de polietietileno, ao mesmo tempo apropriadas para enchimento a quente até 95°C e suficientemente resistentes embora obtidas usando quantidades crescentemente menores de material. É importante que o processo de enchimento não submeta o recipiente a pressões ou tensões que possam comprometer a estabilidade dimensional do mesmo, uma vez que alta temperatura tende a reduzir sua resistência.

Quando a solução de preparar os bocais e os sistemas de deflexão penetrarem na garrafa é usada a fim de otimizar o fluxo de gêneros alimentícios, estes sendo parcialmente submersos no líquido ao término do enchimento para então emergiram durante a etapa de destacamento da garrafa, problemas de transbordamento do produto podem ocorrer facilmente, com a obstrução consequente da boca exterior e subsequente formação de mofo nas lacunas entre cápsula e garrafa, ou particularmente no caso de gargalos com diâmetro pequeno, problemas de diminuição do nível final causados pela emersão destas peças podem ocorrer.

Além do mais, particularmente com bocas de garrafa de diâmetro grande, é importante mover o recipiente sem chocar o mesmo e sem fazer o mesmo seguir as vias com subidas e descidas súbitas ou em todos os casos sem raios de curvatura gerando altos componentes centrífugos de modo que nenhum produto seja aplicado durante a transferência dos recipientes carregados que ainda estão destampados porque a distância entre a superfície superior do líquido e a borda superior do gargalo do recipiente seja mínima. Atualmente, a adoção de sistemas de enchimento completamente mecânicos em vez de sistemas eletronicamente controlados é desejável porque uma máquina de enchimento a quente é um ambiente basicamente hostil para cabos, placas e componentes eletrônicos em geral devido à alta temperatura e à necessidade de lavagem intensiva frequente para remover os depósitos de produto causados por respingos e vapores. O uso de componentes eletrônicos dentro da máquina também pode requerer a adoção de caixas de cobertura e folhas de metal protetoras com a criação de áreas blindadas não

laváveis.
Além disso,	as	peças acima	da garrafa devem
preferivelmente ser	tão	livres quanto	possível de lacunas e
pontos escondidos	que	são difíceis	de ser lavados, ou

elementos deslizantes de modo que casquilhos e vedações, sendo submetidas a desgaste, deixam depósitos e resíduos.

Certamente, o líquido presente nestas superfícies devido à formação de condensações ou causados por jatos de água que são necessários para lavar ou lubrificar algumas peças podem pingar nas garrafas abertas transitando sob a válvula aberta quando entrando e saídos em/do circundante de enchimento.

Assim, é sentida a necessidade de implementar um sistema de enchimento de garrafas que permita superar os inconvenientes acima mencionados.

Sumário da Invenção

É um aspecto da presente invenção prover uma válvula de enchimento de garrafas que permite reunir todos os requisitos determinados pelas peculiaridades típicas de aplicações de enchimento a quente na forma mais eficaz possível, enquanto permitindo manter as mesma configuração básica também para processar a frio líquidos puros sem necessidades de recirculação, por exemplo, água pura.

É outro aspecto da invenção prover um método de enchimento de garrafa que permite superar todos os inconvenientes acima da técnica anterior por meio da válvula de enchimento acima mencionada.

A presente invenção sugere, assim, obter os objetivos acima discutidos implementando uma válvula de enchimento para encher recipientes que, de acordo com a reivindicação

1, compreende:

- um corpo de válvula definindo nele um espaço para a passagem de um líquido de enchimento e provido com um orifício para introduzir dito líquido em um de ditos recipientes,

- um primeiro obturador de dito orifício, deslizando dentro do corpo de válvula, sendo que dito primeiro obturador é provido com um elemento de vedação em uma primeira extremidade do mesmo, que é apropriado para fechar firmemente o orifício do fluido e configurado de modo a definir, em cooperação com um fundo do corpo de válvula, um sifão entre dito espaço e dito orifício, e em que um elemento de deflexão de líquido é acomodado em dito orifício, configurado de modo a conferir um componente rotacional ao líquido que atravessa o mesmo, que permite ao líquido por si mesmo aderir às paredes do recipiente durante a etapa de enchimento, dito elemento de deflexão sendo integralmente fixado a e diretamente em contato com dita primeira extremidade do primeiro obturador.

Um segundo aspecto da presente invenção provê um método de encher um recipiente com um líquido de enchimento por meio da válvula de enchimento acima mencionado que, de acordo com a reivindicação 15, compreende as etapas de:

- aquecer o corpo de válvula da válvula de enchimento por meio de uma passagem no espaço de dito corpo de válvula primeiramente de água quente e então de líquido de enchimento em uma temperatura predeterminada mantendo o segundo obturador na posição de abertura e o primeiro obturador na posição de fechamento;

tomar o segundo obturador para a posição de fechamento;

- tomar o primeiro obturador na posição de abertura e encher o recipiente com o líquido de enchimento para alcançar um volume de líquido engarrafado correspondendo a um nível determinado pela posição da seção de entrada do tubo de evacuação, com uma evacuação consequente de ar através de dito tubo de evacuação;

- encher ainda o recipiente de modo a recircular o líquido de enchimento no recipiente com uma consequente evacuação de uma porção de dito volume de líquido engarrafado através do tubo de evacuação;

tomar o primeiro obturador em uma posição de fechamento em um momento predeterminado de modo que a dita porção de volume seja igual a ou mais do que 10% do volume de líquido engarrafado.

O sistema da invenção provê vantajosamente a presença de um sifão drenável, de modo a impedir estagnações indesejadas de líquido em virtude da válvula de recirculação interna que, sendo disposto em uma posição apropriada, permite esvaziar completamente o sifão.

Além disso, o sistema de deflexão dentro do corpo da válvula de enchimento é moldada de modo que ela não fique obstruída quando enchendo-se com produtos contendo polpas.

O sistema de deflexão tem vantajosamente uma série de passagens para orientar o fluxo do produto, conferindo assim um componente centrífugo no mesmo, que é suficiente para assegurar a aderência de líquido às paredes da garrafa, superando assim as bordas dentro do perfil da garrafa por si mesma.

Outra vantagem é oferecida que inclui um atuador pneumático do obturador principal da válvula de enchimento dentro do corpo de transporte em movimento impedindo, assim, possível vazamento de ar comprimido de entrar em contato com o produto a ser engarrafado.

A conexão entre o obturador principal da válvula de enchimento e o correspondente atuador é simples a partir do ponto de vista de interpretação, porque inclui algumas peças simples, e ainda permite fácil manutenção em virtude da fácil desconexão entre os dois componentes acima mencionados, enquanto assegurando a separação total entre o corpo pneumático e os canais de passagem do produto por razões higiênicas.

Devido à combinação de características do sistema de enchimento da invenção, muitas vantagens são obtidas com respeito aos sistemas de enchimento da técnica anterior:

- o sistema de enchimento é capaz de processar bebidas contendo polpas, filamentos e células,

- permite o enchimento em uma taxa de fluxo mais alta com melhor economia de custo relacionada à consequente redução do tamanho da máquina,

- permite alcançar níveis de enchimento mais altos dos recipientes, especialmente com gargalos com diâmetro pequeno,

- permite reduzir a quantidade de produto recirculado, com a consequente melhora da qualidade do produto final,

- a carga piezo ou pressão de enchimento também é reduzida, assim a pressão na garrafa também é reduzida, permitindo trabalhar com garrafas mais leves.

Finalmente, o sistema combina uma simplificação dos componentes com uma redução dos custos da estrutura (área da válvula, controles, came de torneira, base) além de melhorar a limpeza dentro e fora e melhorando o desempenho do sistema de atuação.

As reivindicações dependentes descrevem as modalidades preferidas da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

Outras características e vantagens da invenção serão mais aparentes tendo em mente a descrição detalhada de uma modalidade preferida, mas não exclusiva, de um sistema de enchimento de garrafa ilustrado a título de exemplo não limitante, com o auxílio dos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma válvula de enchimento de acordo com a invenção;

a figura 2 é uma primeira vista em seção de uma válvula de enchimento de acordo com a invenção;

a figura 3 é um aumento parcial da vista na figura 2;

a figura 4 é uma segunda vista em seção da válvula de enchimento dividida em duas partes;

a figura 5 é uma vista em seção parcial que mostra uma primeira variante de um primeiro componente;

as figuras 5a, 5b e 5c mostram vistas laterais, em seção e de topo de dita primeira variante, respectivamente;

a figura 6 é uma vista em seção parcial que mostra uma segunda variante de dito primeiro componente;

as figuras 6a, 6b e 6c mostram vistas laterais, em seção e de topo de dita segunda variante, respectivamente;

a figura 6d mostra uma vista em seção parcial de uma terceira variante do primeiro componente;

as figuras 7a a 7f mostram etapas diferentes do processo de enchimento a quente;

a figura 8 mostra quatro etapas de operação da válvula de acordo com a invenção;

a figura 9 mostra um sistema de enchimento de garrafa compreendendo as válvulas de enchimento de acordo com a invenção;

a figura 10 mostra um diagrama do circundante de enchimento em que os ângulos relacionados às várias etapas do processo de engarrafamento são realçadas.

Descrição Detalhada de uma Modalidade Preferida da Invenção

Com particular referência à figura 1, a válvula de enchimento da invenção é apropriada para encher a quente (até 95°C) garrafas PET com bebidas de baixa viscosidade (viscosidade cinemática <20 cSt) contendo polpas tendo um tamanho máximo de 0=3xL=5 ou filamentos tendo um tamanho máximo de 0=lxL=lO (alguns exemplos de bebidas respondendo aos requisitos indicados são chá, Gatorade e bebidas isotônicas, molho de soja, leite de soja, vinagre balsâmico, 50% de néctar de pêssego/maçã/pêra/banana, suco de abacaxi, bebidas com vitaminas tais como ACE, sucos de maçã ou 100% de sucos de frutas cítricas). Os tamanhos das garrafas podem ser de 100 e 3500 ml de tamanho e terem bocas com diâmetro externo de 28 a 38 mm e diâmetro interno em um mínimo de 17 mm.

A válvula de enchimento acima mencionada, indicada como um todo pelo numeral 1 na figura 1, compreende:

- um transporte 11 para mover verticalmente a válvula, que permite um movimento suave do mesmo, enquanto limitando o número de contatos deslizantes e a extensão das superfícies úmidas que podem gotejar na garrafa;

um corpo de válvula 2 ao qual o liquido de enchimento é alimentado através de um tubo flexível 3;

- um primeiro obturador 4, acomodado dentro de dito corpo de válvula 2, compreendendo uma haste de controle 15 e, na extremidade inferior da última, um elemento de vedação 16 feito de material elastomérico ou outro apropriado adaptado para aderir ao fundo interno do corpo de válvula 2;

- um sifão 5 para controlar o nível de enchimento, definido pelo fundo interno do corpo de válvula 2 e o elemento de vedação 16;

- um sistema de deflexão na válvula 6 que permite o fluxo do corpo de válvula 2 para a garrafa sem turbulências e sem introduzir elementos de deflexão na garrafa por si me sma;

- um atuador pneumático 7, integrado no transporte 11, que permite que o obturador do produto 4 seja aberto, controlado por meio de um trocador pneumático (não mostrado) atuado por carnes fixados fora do circundante de enchimento;

- um tubo de evacuação 8, integrado no obturador 4, usado para evacuar o ar contido na garrafa durante a etapa de enchimento e para recircular o líquido ao término da etapa de enchimento (etapa de evacuação de espuma ou manutenção de temperatura);

uma válvula de recirculação 1' compreendendo um segundo obturador 9, com o atuador pneumático 10 correspondente, engatado no corpo de válvula 2 principal, com a função dupla de permitir a recirculação na válvula durante as etapas de pré-aquecimento e manter a temperatura

quando	a máquina é parada, e de drenar	completamente o
sifão 5	dentro da válvula ao término dos	procedimentos de
lavagem	interna.
Ao	dispor o atuador pneumático	7 do obturador

principal 4 da válvula de enchimento dentro do transporte em movimento 11 impede-se que possível vazamento de ar comprimido entre em contato com o produto a ser

engarrafado,	porque a peça	de	atuação	da válvula	de
enchimento,	compreendendo o	atuador 7,	e a peça	de
processamento	da válvula por	si	mesma	compreendendo	o
obturador 4,	isto é, a peça	na	qual o	líquido a ;	ser

engarrafado flui, são fisicamente separadas e conectadas por meio de meios de fixação simples, tais como uma porca de parafuso em anel e dois parafusos, por exemplo.

O sifão 5 para controlar o nível de enchimento das garrafas é atuado pelo atuador 7 que levanta ou abaixa o obturador 4 e, assim, o elemento de vedação 16 integral com o mesmo. Este elemento de vedação 16 está substancialmente na forma de chapéu. O fundo do corpo de válvula 2 é provido com uma saliência anular 19 que define o sifão 5 em cooperação com o elemento de vedação 16.

O sistema de deflexão 6 para defletir o líquido na válvula compreende vantajosamente um agente de turbulência, compreendendo uma pluralidade de tubos helicoidais 13 de modo a conferir um componente giratório ao líquido que atravessa os mesmos, que permite ao líquido aderir às paredes das garrafas durante a etapa de enchimento, tornando os mesmos mais rápidos e causando menos formação de espuma.

O agente de turbulência 6 pode ter um envelope cilíndrico externo (figura 6) ou pode ter um envelope externo cônico (figura 5) de preferência quando produtos com polpas, células ou filamentos são processados.

Em uma primeira modalidade, a configuração cônica do agente de turbulência 6 dentro de um orifício cônico, frustocônico ou frustocônico-cilíndrico, isto é, constituído por uma primeira peça frustocônica seguida na direção vertical por uma segunda peça cilíndrica (figura

5) , permite aumentar a seção de passagem disponível para o produto quando o obturador principal 4 da válvula abre, minimizando, assim, a probabilidade de obstrução devido à passagem de polpas contidas no líquido.

Em uma segunda modalidade, a configuração cilíndrica do agente de turbulência 6 dentro de um orifício cilíndrico (figura 6) é útil em que o agente de turbulência pode ser desmontado da válvula removendo a mesma do fundo, simplesmente desparafusando o elemento tubular ou bico 17 sobre o qual ele é montado. No caso de produtos claros, isto permite montar um bico com um defletor tradicional, se a máquina precisa processar também produtos frios em uma velocidade de saída mais alta, com a condição de que o nível de produto na garrafa mostre esta circunstância.

Em uma terceira modalidade, a configuração cônica do agente de turbulência 6 dentro de um orifício cilíndrico (figura 6d) tem a mesma vantagem da configuração cilíndrica do agente de turbulência dentro de um orifício cilíndrico, com a outra vantagem de reduzir ao mínimo a probabilidade de congestionamento porque polpas ou filamentos que estão grudados podem livrar-se por si mesmos mais facilmente.

Além disso, a posição do agente de turbulência diretamente em contato com a extremidade inferior do obturador 4 acima impede as polpas, células ou filamentos de permanecerem montados sobre as cristas das hélices, não encontrando nenhuma superfície horizontal com a qual se pegue. Embora mantendo a eficácia dos sistemas tradicionalmente aplicados ao enchimento de sucos claros, a conformação acima mencionada do sistema de deflexão permite vantajosamente que bebidas com alto teor de polpas e filamentos passem através.

As hélices do agente de turbulência 6 são vantajosamente dimensionadas de modo que os tubos helicoidais 13 sejam tais que passem as polpas de tamanho máximo contidas no produto, o desenvolvimento das hélices é de modo a coletar radialmente o líquido e novamente liberar radialmente o mesmo dentro da garrafa uma vez que o componente rotacional requerido é menos imprimido no líquido por si mesmo.

A fim de obter isto, uma variante preferida inclui um arremesso de hélice igual a aproximadamente 1,5 a 2,5 vezes a altura do agente de turbulência 6, de preferência igual ao dobro de dita altura. O agente de turbulência tanto cônico ou cilíndrico pode incluir seis hélices tendo um arremesso de 36 mm, por exemplo.

O tamanho do agente de turbulência também é ditado pela conformação dos componentes de válvula circundantes, uma vez que eles têm dimensões exatas de acordo com o diâmetro do orifício de saída da válvula 1, por exemplo, 20 mm, e à altura da peça de extremidade mais baixa da válvula, cuja peça varia de acordo com o tamanho da garrafa a ser cheia.

Com respeito ao material, o agente de turbulência pode ser feito de plástico ou aço inoxidável, por exemplo.

O agente de turbulência 6 é montado sobre uma primeira porção do bico 17, provido internamente com um canal formando a peça de extremidade do tubo 8, dito bico 17 sendo inserido e fixado ao obturador 4 em uma primeira extremidade, enquanto seu comprimento é tal que a segunda extremidade do mesmo é adaptada para se estender para dentro de um recipiente a ser cheio somente para o segmento correspondendo a uma porção do gargalo do recipiente.

Por estar adjacente a e debaixo da primeira porção disposta para montar o agente de turbulência 6, o bico 17 tem uma segunda porção tendo um perfil externo predeterminado 18 caracterizado por um primeiro segmento convergindo para o eixo do tubo 8 e um segundo segmento divergindo de dito eixo. Estes dois segmentos de perfil externos estão substancialmente na forma de cone truncada e facilmente unidos, como mostrado na figura 3.

Esta configuração particular serve uma função anticapilar, isto é, facilita o destacamento do bico 17 do líquido deixado fora dos tubos helicoidais 13 do agente de turbulência 6 de modo a desviar todo o líquido para a superfície interna da garrafa impedindo, assim, uma maior formação de espuma quando do enchimento e a interferência da cobertura líquida, que pode fluir ao longo do bico 17 para a seção de entrada 14, com respeito a um fluxo de ar de retorno a partir da garrafa que pode causar uma diminuição das etapas de enchimento.

O agente de turbulência 6 é completamente disposto dentro do corpo de válvula 2, enquanto o segmento de perfil externo 18 do bico pode estar tanto completamente ou parcialmente dentro ou completamente fora do corpo de válvula 2. Esta configuração de agente de turbulência impede os problemas de vazamento do produto com a consequente obstrução da boca exterior e subsequente formação de mofos nas lacunas entre a cápsula e a garrafa, ou particularmente no caso de gargalos com diâmetro pequeno, problemas de diminuição de nível final relacionados à emersão do sistema de deflexão de dentro da garrafa como nos sistemas conhecidos.

Vantajosamente, o comprimento do bico 17 é tal que quando a válvula de enchimento é diminuída sobre a garrafa a ser cheia a segunda extremidade do bico estende-se para dentro da garrafa somente por um segmento correspondendo a um segmento inicial do gargalo. Isto permite obter:

- um nível de enchimento mais alto como comparado às soluções da técnica anterior, muito próximo da borda, tornando, assim, o tratamento térmico do assim chamado espaço de cabeça muito eficaz,

- a geração de menos espuma e uma evacuação muito rápida da mesma,

- uma redução mínima de seções de passagem de líquido ativas, e, assim, uma carga piezo mais baixa é requerida, que causa tensões que são facilmente sustentáveis também pelas garrafas de plástico finas.

A configuração particular do tubo 8 permite que o líquido no interior do tubo seja descarregado dentro do tubo de recuperação 12 em vez de dentro da garrafa, permitindo, assim, reduzir o gotejamento e melhorar a precisão de nível: este efeito é devido à posição fisicamente inferior da seção de saída 13 do tubo 8, isto é, a seção de extremidade próxima ao tubo de recuperação

12, com respeito à seção de entrada 14 do mesmo tubo 8, isto é, a seção de extremidade próxima à porção de enchimento da garrafa, cuja condição cria uma carga piezo favorável para descarregar completamente o líquido no interior do tubo 8 para dentro do tubo de recuperação 12.

As Figuras 7a a 7f mostram as diferentes etapas de enchimento a quente de uma garrafa de acordo com a presente invenção.

1) Antes de iniciar a etapa de enchimento da garrafa (Figura 7b), uma etapa de aquecimento da máquina de enchimento e, assim, das válvulas de enchimento 1 é incluída, primeiramente realizada com água quente e então com o produto quente a ser engarrafado, que são circulados na válvula (Figura 7a). Durante esta etapa de aquecimento, primeiramente a água quente e então o produto em certas temperaturas alcançam o corpo de válvula 2 através do tubo flexível 3, em que o obturador 4 é abaixado assim fechando a válvula de enchimento, enquanto o obturador 10 está em uma posição retraída permitindo que a água quente e o produto quente passe para dentro do tubo de recirculação 8 conectado ao tubo de recuperação 12. A água deixada fora do tubo 8' é deixada fora do sistema.

A finalidade da passagem desta primeira parte do produto é suprimir a água quente residual e manter a temperatura desejada dentro do corpo de válvula 2. Esta primeira parte do produto deixada fora do tubo 8' também é deixada fora do sistema.

2) Em um momento predeterminado, uma garrafa 20 é tomada em uma posição debaixo de uma válvula de enchimento por um tambor de carga. A válvula 1 é assim abaixada pelo transporte 11 de modo a ajustar a garrafa 20 com um bico 17 parcialmente no interior da garrafa por si mesma (Figura

7b) . O obturador 10 é atuado pelo atuador 9 para fechar a válvula de recirculação 1' e a garrafa percorre ao longo de um primeiro ângulo K predeterminado ao longo do circundante de enchimento.

3) Neste ponto, com a válvula de recirculação 1' estando fechada, começa a etapa de enchimento da garra 20, em que o obturador 4 é levantado pelo atuador 7, abrindo assim a válvula de enchimento e permitindo que o produto passe através do sifão 5 ao longo dos tubos helicoidais do agente de turbulência 6 e então ao longo das paredes da garrafa (Figura 7c) . Durante a etapa de enchimento, ar é deixado fora da garrafa por meio do tubo 8 e a garrafa percorre um segundo ângulo Y predeterminado ao longo do circundante de enchimento.

4) Uma vez que o nivel de enchimento tenha sido alcançado, tendo uma altura correspondendo à da extremidade inferior do bico 17, a etapa de recirculação do produto na garrafa começa para deixar fora a espuma e uma quantidade predeterminada do produto da garrafa 20, cujo produto é introduzido através do tubo 8 dentro do tubo de recuperação e então misturado com novo produto e submetido à segunda pasteurização (Figura 7d). Durante a etapa de recirculação na garrafa, a garrafa percorre ao longo de um terceiro ângulo X predeterminado ao longo do circundante de enchimento.

5) Em um momento predeterminado, ao término da etapa de recirculação com uma quantidade de produto recirculado igual ao máximo de 10% do produto engarrafado, o obturador é abaixado, fechando, assim, a válvula de enchimento 1 (Figura 7e) e a válvula 1 é erguida por meio do transporte (Figura 7f) de modo a liberar-se por si mesma da garrafa

20, cheia do produto, que está acoplada a um tambor de carregamento.

As etapas de desinfecção, isto é, as etapas de limpeza e esterilização da máquina, são periodicamente contempladas, em cada troca de produto a ser engarrafado ou após um dado número de horas de operação da máquina, incluindo soluções apropriadas de recirculação na válvula, usando uma garrafa 30 de imitação fixada à válvula 1.

A figura 8 mostra quatro modos de operação da válvula de enchimento da invenção.

Na figura 8a, tanto a válvula de enchimento 1 e a válvula de recirculação 1' associada estão fechadas: tal situação ocorre quando a válvula 1 é abaixada sobre a garrafa 20 antes da etapa de enchimento.

Na figura 8b, a válvula de enchimento 1 está aberta enquanto a válvula de recirculação 1' está fechada: tal situação ocorre durante as etapas de enchimento e recirculação na garrafa.

Na figura 8c, a válvula de enchimento 1 está fechada enquanto a válvula de recirculação 1' está aberta: tal situação ocorre durante a etapa de aquecimento e durante as paradas prolongadas da máquina quando as válvulas de enchimento são liberadas das garrafas.

Na figura 8d, tanto a válvula de enchimento 1 como a válvula de recirculação 1' estão abertas: tal situação ocorre durante as paradas prolongadas do sistema. A etapa de recirculação na válvula deve, certamente, ser ativada para impedir o sistema de resfriar, em particular o produto próximo às válvulas fechadas aguardando para ser engarrafado, porque a etapa de recirculação na garrafa impede o produto nas garrafas enchidas anteriormente de resfriar antes de serem tampadas, cujo evento pode levar as garrafas a serem rejeitadas. Manter a válvula de recirculação 1' também aberta previne tensões capazes de

comprometer	a	estabilidade	dimensional	de	garrafas ou
recipientes	uma	vez que a	temperatura tende	a reduzir a
resistência	dos	mesmos.
Durante	a	etapa de	desinfecção,	a	abertura dos

obturadores 4, 10 pode ser prolongada e intermitente de modo a lavar eficazmente o produto de todo o circuito considerado.

A figura 9 mostra um sistema de enchimento de garrafa compreendendo um circundante de enchimento 40 provido com uma ou mais válvulas de enchimento 1 de acordo com a presente invenção.

A fim de melhorar a qualidade do produto final, o ajuste da quantidade de produto recirculado na garrafa é vantajosamente determinado pela abertura retardada da válvula de enchimento 1 ao longo do circundante de enchimento 40, com o ponto de fechamento da válvula sendo fixado junto a dito circundante, a fim de minimizar a quantidade de acordo com o tipo de produto, o tipo de garrafa e a taxa de produção de cada vez.

Portanto, uma vez que a posição do corredor de fechamento da válvula 1 ao longo da periferia da máquina foi fixado, a posição do corredor de abertura da válvula 1 é determinada de cada vez para cada produto e/ou tamanho a ser cheio.

Na prática, o ponto de abertura da válvula ao longo do circundante 40 é determinado trabalhando atrás do ponto de fechamento fixado de modo a permitir que a garrafa seja completamente enchida e a espuma formada durante o enchimento propriamente dito seja completamente evacuada;

deste modo, a porcentagem de produto recirculado é reduzida ao mínimo.

A figura 10 representa um diagrama do circundante de enchimento 40 que mostra: o tambor de carregamento 50 e o tambor de descarregamento 51 dos recipientes; a posição predeterminada do ponto de fechamento 52 da válvula de enchimento; a posição (variável) do ponto de abertura 53 de dita válvula; o ângulo Y de enchimento correspondendo ao arco circundante junto com o recipiente é completamente enchido; o ângulo X de recirculação correspondendo ao arco circundante junto com o produto é recirculado na garrafa para suprimir a espuma; o ângulo Z corresponde ao arco junto ao qual um carne atua para levantar e abaixar a válvula 1, e o ângulo K é igual a (360°-X-Y-Z) que determina a posição de abertura 53 da válvula 1.

Uma vez que a porcentagem máxima de 10% do produto em recirculação foi fixada como o valor máximo tolerado para prevenir o comprometimento das qualidades organolépticas do produto engarrafado, e indicando com a letra Q a taxa de fluxo do produto deixada fora da válvula 1 durante a etapa de enchimento (ângulo Y) e com a letra q a taxa de fluxo máxima do produto deixado fora da válvula 1 durante a etapa de recirculação (ângulo X), o ângulo máximo X da máquina na qual o produto recircula é X_raax=0,1°Y* (Q/q) .

Com o tempo de enchimento para um dado produto em uma determinada garrafa sendo conhecido (definido em testes de laboratório), o ângulo da máquina considerado pela etapa de enchimento (ângulo Y) é obtido e com a relação Q/q da taxa de fluxo de recirculação do enchimento da válvula única sendo conhecido, o ângulo X máximo da máquina considerado pela etapa de recirculação e assim o ângulo K e a posição de abertura 53 são assim obtidos.

Na prática, a porcentagem de recirculação será mais 15 próxima ao valor máximo para garrafas pequenas (por exemplo, 500 ml) , com gargalo estreito e o produto com um alto teor de polpas (por exemplo, 100% do produto de suco), enquanto será mais próximo ao valor mínimo para garrafas grandes (por exemplo, 2000 ml) com gargalo largo e produto claro (por exemplo, bebida isotônica).

Em geral, quanto mais longo o tempo de enchimento, mais próximo o ponto de abertura da válvula ao tambor de carregamento 50.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula de enchimento para encher recipientes, compreendendo:

- um corpo de válvula (2) definindo no mesmo um espaço para a passagem de um líquido de enchimento e provido com um orifício para introduzir dito líquido em um de ditos recipientes e com um elemento tubular (17), passando através do referido orifício, definindo uma extensão do tubo de evacuação (8) compreendendo uma seção de entrada (14),

- um primeiro obturador (4) de dito orifício para introduzir o líquido, deslizando para dentro do corpo de válvula (2) e coaxial ao elemento tubular (17), em que o dito primeiro obturador (4) é provido em uma primeira extremidade do mesmo com um elemento de vedação (16) apropriado para fechar firmemente o orifício do fluido e configurado de modo a definir, em cooperação com um fundo do corpo de válvula (2), um sifão (5) entre o dito espaço e dito orifício, para controlar o nível de enchimento do líquido em um dos recipientes, e em que um elemento de deflexão de líquido (6) é acomodado em dito orifício, configurado de modo a conferir um componente rotacional ao líquido que atravessa o mesmo, que permite que ao líquido aderir às paredes do recipiente durante a etapa de enchimento, dito elemento de deflexão (6) sendo integralmente fixado a e diretamente em contato com dita primeira extremidade do primeiro obturador (4) em uma primeira porção do elemento tubular (17),

Petição 870180168824, de 28/12/2018, pág. 7/10 caracterizada pelo fato de que o referido elemento tubular (17) tem uma segunda porção adjacente e abaixo da primeira porção arranjada para montar o elemento de deflexão de líquido (6), a referida segunda porção tendo um perfil externo predeterminado (18) consistindo de um primeiro segmento convergindo na direção do eixo do referido tubo de evacuação (8) e um segundo segmento divergindo em direção ao referido eixo, esses dois segmentos de perfil externo sendo substancialmente de forma de frusto-cônico e unidos de forma suave.
2. Válvula de enchimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dito elemento de deflexão é um agente de turbulência (6) provido com uma pluralidade de tubos helicoidais (13).
3. Válvula de enchimento, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que dito agente de turbulência (6) pode ter tanto um envelope cônico ou um envelope externo cilíndrico.
4. Válvula de enchimento, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o agente de turbulência (6) compreende hélices tendo um arremesso igual a aproximadamente 1,5 a 2,5 vezes a altura do agente de turbulência por si mesmo.
5. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizada pelo fato de que dito agente de turbulência (6) está inteiramente disposto no interior do corpo de válvula (2).
6. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 5, caracterizada pelo fato de que

Petição 870180168824, de 28/12/2018, pág. 8/10 dito agente de turbulência (6) é montado sobre uma primeira porção do corpo tubular (17), e o comprimento de dito elemento tubular (17) é tal que a segunda extremidade do mesmo é apropriada para se estender dentro de um recipiente para ser carregado somente por um segmento correspondendo a uma porção do gargalo do recipiente.
7. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o fundo do corpo de válvula (2) é provido com uma saliência anular (19) que define dito sifão (5), em cooperação com o elemento de vedação na forma de chapéu (16).
8. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que um tubo de evacuação (8) é integrado no primeiro obturador (4) a fim de evacuar o ar contido no recipiente durante a etapa de enchimento e para recircular o líquido na extremidade de enchimento.
9. Válvula de enchimento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que em uso, a dita seção de entrada (14) está disposta mais alta do que a posição de uma seção externa (13) provida no interior da válvula de enchimento na proximidade de um tubo de recuperação (12) para recuperar o líquido recirculado.
10. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o corpo de válvula (2) é provido com um tubo de entrada (3) para o fluido de enchimento e uma válvula de recirculação (1') é provida, atuando em cooperação com dito

Petição 870180168824, de 28/12/2018, pág. 9/10 corpo de válvula (2), compreendendo um segundo obturador (9) com um atuador correspondente (10), tendo a função dupla de permitir a recirculação na válvula de enchimento, durante as etapas de aquecimento e mantendo a temperatura quando o sistema é interrompido, e de drenar completamente o sifão (5) ao término dos procedimentos de lavagem.
11. Válvula de enchimento, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a dita válvula de recirculação (1') é associada a um tubo de recirculação (8') conectado a dito tubo de recuperação (12).
12. Válvula de enchimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o primeiro obturador (4) pode ser atuado por um atuador correspondente (7) integrado no interior de um transporte (11) movendo a válvula de enchimento (1).
13. Sistema de enchimento de recipientes caracterizado pelo fato de compreender uma ou mais válvulas de enchimento, conforme definida na reivindicação 1.

Petição 870180168824, de 28/12/2018, pág. 10/10