EP0383659A1 - Device for aseptic volumetric packaging - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de conditionnement volumétrique aseptique.The present invention relates to an aseptic volumetric conditioning device.
On sait que les produits fluides, qu'ils soient liquides ou semi-liquides, peuvent être conditionnés de façon volumétrique ou pondérale. Dans le cas de faibles volumes ou de produits hétérogènes, on préfère généralement le conditionnement volumétrique.It is known that fluid products, whether liquid or semi-liquid, can be packaged volumetrically or by weight. In the case of small volumes or heterogeneous products, volumetric packaging is generally preferred.
Le dispositif de conditionnement volumétrique comporte d'une façon générale un organe d'alimentation, au moins un organe de pompage volumétrique, au moins un bec de remplissage, et au moins un organe de distribution disposé de façon à relier alternativement l'organe d'alimentation à l'organe de pompage et l'organe de pompage au bec de remplissage, l'organe de pompage comportant un cylindre relié à l'organe de distribution, un piston monté pour coulisser dans le cylindre et une tige d'entraînement fixée au piston et reliée à un dispositif d'actionnement.The volumetric conditioning device generally comprises a supply member, at least one volumetric pumping member, at least one filling spout, and at least one dispensing member arranged so as to connect the member alternately. supply to the pumping member and the pumping member to the filling nozzle, the pumping member comprising a cylinder connected to the dispensing member, a piston mounted to slide in the cylinder and a drive rod fixed to the piston and connected to an actuating device.
Lorsque le produit doit être conditionné de façon aseptique, il est en outre généralement prévu d'équiper les pistons avec des joints et d'alimenter le volume au-dessus du piston avec un liquide stérilisant, généralement de l'eau stérile avec un bactéricide. L'étanchéité des joints ne pouvant jamais être parfaite, il existe un risque de passage de produit stérilisant dans le produit à conditionner lors du fonctionnement ce qui pose des problèmes de compatibilité entre le produit stérilisant et le produit à conditionner.When the product has to be aseptically packaged, it is also generally provided to equip the pistons with seals and to supply the volume above the piston with a sterilizing liquid, generally sterile water with a bactericide. Since the sealing of the seals can never be perfect, there is a risk of the sterilizing product passing through the product to be conditioned during operation, which poses compatibility problems between the sterilizing product and the product to be conditioned.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif de conditionnement volumétrique aseptique dans lequel le produit à conditionner ne risque pas d'être pollué pendant le fonctionnement.An object of the invention is to provide an aseptic volumetric conditioning device in which the product to be conditioned is not likely to be polluted during operation.
De plus, dans le cas où le dispositif de conditionnement comporte une série de becs de remplissage montés pour se déplacer avec la trémie, il est nécessaire, dans le cas d'un liquide stérilisant disposé au-dessus des pistons, d'amener le liquide stérilisant par des canalisations fixes reliées aux pistons par des joints tournants complexes et coûteux.In addition, in the case where the packaging device comprises a series of filling spouts mounted to move with the hopper, it is necessary, in the case of a sterilizing liquid placed above the pistons, to bring the liquid sterilizing by fixed pipes connected to pistons by complex and expensive rotary joints.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de conditionnement volumétrique aseptique ayant une structure simple pour la mise en oeuvre d'une barrière stérile au niveau d'une série de becs de remplissage.Another object of the invention is to propose an aseptic volumetric conditioning device having a simple structure for the implementation of a sterile barrier at the level of a series of filling spouts.
En vue de la réalisation du premier but, on prévoit selon l'invention, un dispositif de conditionnement volumétrique du type décrit ci-dessus, dans lequel une enceinte alimentée en air stérile est montée adjacente au cylindre de remplissage et entoure la tige d'entraînement du piston sur une longueur au moins égale à une course de pompage du piston dans le cylindre.In order to achieve the first goal, there is provided according to the invention, a volumetric conditioning device of the type described above, in which an enclosure supplied with sterile air is mounted adjacent to the filling cylinder and surrounds the drive rod. of the piston over a length at least equal to a pumping stroke of the piston in the cylinder.
Ainsi, lors de chaque course du piston, la partie de tige d'entraînement qui doit pénétrer dans le cylindre de pompage est constamment maintenue dans une ambiance stérile . La barrière stérile habituellement réalisée au niveau du piston est donc supprimée et il est même possible d'utiliser un piston sans joint qui coulisse dans le cylindre avec un très léger jeu, la matière pompée ayant généralement une viscosité suffisante pour ne pas remonter au-dessus du piston.Thus, during each stroke of the piston, the part of the drive rod which must penetrate the pumping cylinder is constantly maintained in a sterile environment. The sterile barrier usually produced at the level of the piston is therefore eliminated and it is even possible to use a piston without seal which slides in the cylinder with a very slight play, the pumped material generally having a sufficient viscosity so as not to rise above it. piston.
Selon une version avantageuse de l'invention,dans laquelle le dispositif de conditionnement comporte des moyens de formation d'un flux d'air stérile, chaque enceinte étanche entourant la tige d'entraînement du piston est alimentée en air stérile par au moins un organe de ventilation ayant un orifice de prélèvement disposé dans le flux d'air stérile. Ainsi on utilise au maximum la structure existante du dispositif de conditionnement pour assurer la réalisation d'une barrière stérile au niveau de l'organe de pompage volumétrique.According to an advantageous version of the invention, in which the conditioning device comprises means for forming a sterile air flow, each sealed enclosure surrounding the piston drive rod is supplied with sterile air by at least one member ventilation having a sampling port disposed in the sterile air flow. Thus, the existing structure of the packaging device is used to the maximum to ensure the production of a sterile barrier at the level of the volumetric pumping member.
Selon un aspect préféré de l'invention dans le cas d'une machine de conditionnement comportant une série de becs de remplissage et d'organes de pompage montés pour se déplacer avec la trémie par rapport aux moyens de formation du flux d'air stérile, l'organe de ventilation est associé aux organes de pompage pour se déplacer avec ceux-ci. Ainsi, l'organe de ventilation se déplace dans le flux d'air stérile et prélève dans celui-ci l'air nécessaire pour alimenter l'enceinte étanche sans qu'il soit nécessaire de prévoir des joints tournants.According to a preferred aspect of the invention in the case of a packaging machine comprising a series of filling spouts and pumping members mounted to move with the hopper relative to the means for forming the sterile air flow, the ventilation member is associated with the pumping members to move with them. So the organ of ventilation moves in the sterile air flow and takes in the air necessary to supply the sealed enclosure without the need for rotating joints.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, au-delà d'une position de pompage extrême du côté de l'organe de distribution, le cylindre comporte une chambre de lavage ayant des dimensions supérieures au piston. Ainsi, lors du nettoyage de la machine, le cylindre, le piston et la tige d'entraînement sont nettoyés et stérilisés simultanément sans démontage en amenant le piston dans la chambre de lavage et en introduisant du fluide de lavage dans le cylindre.According to another advantageous aspect of the invention, beyond an extreme pumping position on the side of the dispensing member, the cylinder has a washing chamber having dimensions greater than the piston. Thus, during the cleaning of the machine, the cylinder, the piston and the drive rod are cleaned and sterilized simultaneously without disassembly by bringing the piston into the washing chamber and by introducing washing fluid into the cylinder.
Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention en liaison avec un dispositif de conditionnement dans lequel l'organe de distribution est une vanne à boisseau comportant un boîtier dans lequel est disposé un boisseau relié à des moyens de commande, le boîtier comporte une chambre stérile adjacente au boisseau et comportant des moyens de circulation d'air stérile, cette chambre étant disposée sur un côté du boisseau pour que l'air stérile exerce sur le boisseau une force le maintenant dans une position de service. De préférence, au moins transversalement à un axe de rotation du boisseau, la chambre stérile a des dimensions supérieures au boisseau. Ainsi, l'air stérile circulant dans la chambre stérile assure non seulement le maintien en position du boisseau, mais forme également une barrière stérile sur le côté de celui-ci. De plus, lors du nettoyage, le boisseau peut être décalé dans la chambre stérile et l'ensemble de l'organe de distribution et de la chambre stérile peut être nettoyé et stérilisé par passage d'un fluide de nettoyage sans démontage.According to yet another advantageous aspect of the invention in conjunction with a packaging device in which the dispensing member is a ball valve comprising a housing in which is arranged a ball connected to control means, the housing comprises a chamber sterile adjacent to the plug and comprising sterile air circulation means, this chamber being arranged on one side of the plug so that the sterile air exerts on the plug a force keeping it in a service position. Preferably, at least transversely to an axis of rotation of the plug, the sterile chamber has dimensions greater than the plug. Thus, the sterile air circulating in the sterile chamber not only ensures the maintenance in position of the plug, but also forms a sterile barrier on the side thereof. In addition, during cleaning, the plug can be offset in the sterile chamber and the entire dispensing member and the sterile chamber can be cleaned and sterilized by passing a cleaning fluid without disassembly.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en liaison avec la figure unique ci-jointe qui représente une vue en élévation schématique partiellement en coupe selon un plan vertical d'une partie d'un dispositif de conditionnement selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention in conjunction with the attached single figure which represents a schematic elevation view partially in cut according to a vertical plane of part of a packaging device according to the invention.
En référence à la figure, le dispositif de conditionnement volumétrique aseptique selon l'invention comporte une trémie 1 associée à un bâti (non représenté) pour tourner par rapport à celui-ci.Referring to the figure, the aseptic volumetric conditioning device according to the invention comprises a hopper 1 associated with a frame (not shown) to rotate relative to the latter.
Des organes de pompage volumétrique généralement désignés en 2 sont disposés autour de la trémie pour tourner avec celle-ci et sont raccordés à la trémie 1 et à des becs de remplissage 3 par des organes de distribution à trois voies généralement désignés en 4.Volumetric pumping members generally designated in 2 are arranged around the hopper to rotate with the latter and are connected to the hopper 1 and to filling
Chacun des organes de pompage volumétrique comporte un cylindre 5 relié à son extrémité inférieure à l'organe de distribution 4 par une conduite 6, et un piston 7 monté pour coulisser sans joint dans le cylindre 5. Le piston 7 est déplacé dans le cylindre par une tige d'entraînement 8 fixée au piston et reliée à un dispositif d'actionnement 9, par exemple un moteur électrique pas à pas piloté par les impulsions d'une platine de commande recevant des informations d'un codeur incrémental. La tige d'entraînement peut également comporter une crémaillère entraînée par un pignon denté ayant un axe disposé perpendiculairement à la tige d'entraînement.Each of the volumetric pumping members comprises a
Une enceinte 10 est réalisée de façon adjacente au cylindre de remplissage 5 et est traversée par la tige d'entraînement 8 qu'elle entoure sur une longueur au moins égale à la course de pompage du piston 7 dans le cylindre 5. Aux niveaux où la tige d'entraînement 8 traverse la paroi de l'enceinte 10, celle-ci comporte des ouvertures d'échappement 11 qui entourent la tige d'entraînement 8. L'enceinte 10 est alimentée en air stérile par une conduite d'alimentation 12 débouchant dans l'enceinte et reliée à un collecteur 13, par exemple un collecteur circulaire entourant l'ensemble des enceintes étanches 10. Le collecteur 13 est lui-même relié à un organe de ventilation 14 par une conduite 15 dans laquelle est disposé, si nécessaire, un filtre 20. L'organe de ventilation 14 comprend un orifice de prélèvement 16 disposé dans un flux d'air stérile illustré par des flèches 17, généré par des moyens de formation d'un flux d'air stérile, par exemple un plafond ajouré 18 solidaire du bâti du dispositif de conditionnement et convenablement alimenté en air stérile pour maintenir la partie mobile du dispositif de conditionnement sous un flux d'air laminaire stérile.An
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, les organes de distribution 4 sont des vannes à boisseau comportant un boîtier 21 dans lequel est disposé un boisseau 22 relié à une tige de commande 23. Dans le mode de réalisation illustré, le boisseau 22 comporte un canal de liaison coudé 24 ayant une extrémité en regard de l'extrémité inférieure du canal 6 associé au cylindre de remplissage 5, et une extrémité opposée pouvant venir soit en regard d'un conduit de prélèvement 25 associé à la trémie 1, comme illustré en trait plein sur la figure, soit en regard d'un bec de remplissage 3 comme illustré en trait pointillé sur la figure, la position angulaire du boisseau 22 étant déterminée par la tige de commande 23. De façon adjacente au boisseau 22, la vanne 4 comporte une chambre stérile 26 étanche reliée à une canalisation d'alimentation en air stérile 27 et à une canalisation d'échappement d'air 28. Si la configuration de la machine le permet, la canalisation d'alimentation en air stérile 27 peut être reliée au collecteur 13 et la canalisation d'échappement 28 peut être reliée à un collecteur d'échappement non représenté. Les dimensions de la chambre stérile 26 sont sensiblement supérieures à celles du boisseau 22 de sorte que lors du nettoyage le boisseau 22 peut être tiré dans la chambre stérile en maintenant un espace libre autour du boisseau 22.According to another advantageous aspect of the invention, the
Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention, le cylindre 5 de l'organe de pompage comprend à sa partie inférieure une chambre de lavage 29 ayant des dimensions internes supérieures aux dimensions du piston 7. Par ailleurs un clapet 19 est fixé à la tige d'entraînement 8, à une distance de la face supérieure du piston 7, à laquelle est fixée la tige d'entraînement 8, égale à la distance qui sépare cette face supérieure de l'orifice d'échappement 11 inférieur lorsque le piston 7 est en position de lavage dans la chambre de lavage 29,et le cylindre comporte un orifice relié à un canal d'introduction 30 d'un fluide de lavage. En pratique, le canal d'introduction 30 de chaque cylindre de pompage 2 est relié à un collecteur d'alimentation 31 lui-même relié à une source de fluide de lavage non représentée.According to yet another advantageous aspect of the invention, the
Le fonctionnement du dispositif de conditionnement selon l'invention est le suivant : lors du conditionnement d'un produit contenu dans la trémie 1, de l'air stérile est envoyé par le dispositif de ventilation 14 dans les enceintes 10 des organes de pompage et dans les chambres stériles 26 des organes de distribution. L'air envoyé dans les enceintes 10 balaie les tiges d'entraînement 8 et s'échappe par les orifices d'échappement 11. L'air sortant par les orifices d'échappement supérieurs rejoint le flux stérile, tandis que l'air s'écoulant à travers les orifices d'échappement inférieurs est évacué par les canaux 30 et le collecteur 31. Le piston 7 des organes de pompage est manoeuvré par les dispositifs d'actionnement 9 entre une position de pompage haute représentée en trait plein sur la figure et une position de pompage basse représentée en trait tireté sur la figure. La partie de tige d'entraînement 8 qui se trouve entre le piston 7 et le dispositif d'actionnement 9 est donc balayée par un flux d'air stérile de sorte que les particules polluantes qui pourraient se déposer sur la tige d'entraînement 8 lorsque celle-ci remonte en dehors de l'enceinte 10, sont balayées par le flux d'air stérile. La partie de tige d'entraînement 8 qui s'étend dans le cylindre de pompage 2 reste donc constamment dans des conditions aseptiques appropriées. Simultanément, le balayage en air stérile effectué dans les chambres stériles 26 maintient d'une part le boisseau 22 en position de fonctionnement et assure un balayage de la tige de commande 23 de sorte que les particules polluantes qui pourraient provenir de l'environnement ou de l'organe de manoeuvre de la tige de commande 23 sont éliminées.The operation of the packaging device according to the invention is as follows: during the packaging of a product contained in the hopper 1, sterile air is sent by the
Lorsque l'on souhaite effectuer un lavage et une stérilisation du dispositif de conditionnement, l'organe de ventilation 14 est arrêté, le piston 7 est amené dans la position représentée en trait mixte sur la figure à l'intérieur de la chambre de lavage 29. Dans cette position le clapet 19 obture l'orifice d'échappement 11 inférieur. En outre, le boisseau 22 est tiré pour être amené dans la chambre stérile dans la position également représentée en trait mixte sur la figure. Dans cette position, du fluide de lavage, par exemple de l'eau surpressée ou de la vapeur d'eau à haute température, est envoyé par le conduit d'alimentation en fluide de lavage 30. Le fluide de lavage s'écoule alors dans les cylindres de pompage 2, autour des pistons 7 et passe par les différents orifices accessibles en nettoyant au passage tant la surface interne des boîtiers 21 que la surface externe des boisseaux 22 et la surface interne des chambres stériles 26.When it is desired to carry out washing and sterilization of the conditioning device, the
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, bien que dans le mode de réalisation illustré la vanne à boisseau soit une vanne cylindrique, la même structure peut être réalisée avec une vanne à boisseau conique, la chambre stérile étant alors prévue de préférence du côté du boisseau ayant la plus grande section. Dans ce cas, il suffit de décaler légèrement le boisseau selon une direction parallèle à sa tige de commande pour que le fluide de lavage puisse s'écouler autour du boisseau.Of course, the invention is not limited to the embodiment described and it is possible to make variant embodiments without departing from the scope of the invention. In particular, although in the illustrated embodiment the ball valve is a cylindrical valve, the same structure can be produced with a conical ball valve, the sterile chamber then being preferably provided on the side of the ball having the largest section . In this case, it suffices to slightly shift the plug in a direction parallel to its control rod so that the washing fluid can flow around the plug.
On peut également remplacer l'organe de distribution à boisseau par un autre organe de distribution trois voies, par exemple un organe de distribution à tiroir.It is also possible to replace the valve distribution member with another three-way distribution member, for example a drawer distribution member.
Bien que le dispositif selon l'invention ait été décrit avec un organe d'alimentation comportant une trémie incorporée, on peut également réaliser celui-ci avec une alimentation par un conduit relié à une trémie externe ou même directement reliée à un dispositif de production du produit à conditionner. Dans le cas d'un carrousel rotatif on utilise alors un raccord tournant.Although the device according to the invention has been described with a feed member comprising an incorporated hopper, it can also be produced with a feed by a conduit connected to an external hopper or even directly connected to a device for producing the product to be packaged. In the case of a rotary carousel, a rotary coupling is then used.
Par ailleurs, par air stérile on entend soit un air débarrassé de toute particule polluante, soit un air purifié auquel est ajouté un produit stérilisant tel que du peroxyde d'hydrogène pulvérisé. Lorsque cela est préféré, en particulier lorsque le dispositif de conditionnement n'est pas équipé d'un plafond délivrant un flux d'air stérile, on peut également prévoir de relier les enceintes 10 à un dispositif de filtrage incorporé au dispositif de conditionnement et relié à une source extérieure d'air non stérile par un raccord tournant.Furthermore, by sterile air is meant either an air free of any polluting particle, or a purified air to which is added a sterilizing product such as sprayed hydrogen peroxide. When this is preferred, in particular when the conditioning device is not equipped with a ceiling delivering a sterile air flow, provision may also be made to connect the
On peut aussi prévoir de réaliser des enceintes 10 étanches en disposant des joints dans les ouvertures d'échappement 11. Dans ce cas, il est inutile de prévoir un clapet 19 sur la tige d'entraînement 8, mais il est alors nécessaire de prévoir un orifice d'échappement dans la paroi de l'enceinte 10, les orifices d'échappement de plusieurs enceintes étant, si on le souhaite, reliés à un collecteur d'échappement. On peut également, si on le souhaite, introduire le liquide de nettoyage par les becs de remplissage. Les canaux 30 et le collecteur 31 servent alors à l'évacuation du liquide de nettoyage.It is also possible to provide for sealed
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