ES2233737T3 - Maquina para llenado en condiciones asepticas. - Google Patents
Maquina para llenado en condiciones asepticas.Info
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Abstract
Máquina aséptica de llenado, especialmente para botellas de material plástico, que comprende toberas de dosificación y/o cabezales de cerrado (D), un carrusel y un recinto envolvente apropiado para proteger la dosificación de producto y/o cierre de las botellas, comprendiendo como mínimo un primer recinto principal (C1) que está dotado de una parte estacionaria (B), una parte rotativa (A) y accesorios que hacen posible mantener las condiciones asépticas en el recinto envolvente caracterizada porque, el volumen del primer recinto principal (C1) se mantiene en el volumen existente entre las toberas de dosificación y/o cabezales de cierre (D) y el cuello de la botella/posición de la misma.
Description
Máquina para llenado en condiciones
asépticas.
La presente invención introduce una nueva
tecnología de llenado aséptico para botellas de material plástica
realizadas en PET, PE, PEHD, polipropileno u otros materiales
plásticos compatibles desde el punto de vista higiénico, que se
aplica a máquinas de envasado de productos asépticos con una
estructura funcional rotativa o de carrusel.
El envasado de productos asépticos en botellas de
material plástico es una tecnología relativamente reciente. Ha sido
desarrollada en los últimos años especialmente para productos tales
como zumos de frutas, té, bebidas carbónicas, leche y sus
subproductos, en asociación con empresas que ofrecían sus nuevas
soluciones técnicas en este sector y, desde luego, con interés del
mercado en su aplicación.
Este tipo de envasado es una tecnología compleja,
que implica varias etapas y depende del tipo, forma y estado de la
botella original, y también del propio producto. Requiere que las
intervenciones por parte de los operarios de la máquina se reduzcan
al grado más reducido posible y que sean llevadas a cabo en
condiciones de máxima seguridad a efectos de impedir la posibilidad
de contaminación de la máquina, en particular de su microambiente
interno y como consecuencia, del producto.
Se conoce una máquina para llenado en condiciones
asépticas de la Patente EP 0405402 A2.
Un sistema de llenado de botellas de tipo lineal
es conocido por el folleto "Tetra Plast LFA-20,
lineares aseptisches
EBM-Abfull-System" de la empresa
Tetra Pak Plastic Packaging. En este sistema de llenado lineal se
transportaba una serie de botellas en paralelo. Por lo tanto, no se
dispone dispositivo carrusel alguno. El cuello de la botella queda
encerrado dentro de un recinto aséptico. El dispositivo llenador
está diseñado para botellas con cuello cerrado que son abiertas y
cerradas dentro del dispositivo de llenado.
Existen básicamente dos tipos o familias
principales de botellas que pueden servir para este objetivo de
envasado:
- a)
- botellas producidas por medio del proceso de extrusión por soplado a partir de resinas virgen (familia de polietileno-polipropileno);
- b)
- botellas producidas por medio de proceso de soplado a partir de una preforma producida por inyección (familia PET).
Las botellas que corresponden al primer grupo
pueden ser fabricadas de forma aséptica (es decir, completamente
cerrada) o bien de forma no hermética (parte interna abierta al aire
circundante). Las botellas de PET son fabricadas a partir de
preformas abiertas al aire ambiente y, por lo tanto, son fabricadas
siempre por soplado en condiciones no estériles. En ambos casos, las
botellas se pueden producir en la fábrica de envasado del producto o
pueden ser adquiridas de un fabricante especializado, que
suministrará las botellas dispuestas en plataformas o a granel
dentro de contenedores apropiados. No obstante, con independencia de
su formato de suministro, todas las botellas destinadas a envasado
aséptico son sometidas a uno de dos procesos distintos, dependiendo
de su producción:
Procedimiento nº 1: botellas producidas de forma
no aséptica (todas las botellas descritas en el punto "b") y
botellas no herméticas (descritas en el punto "a"):
- 1.
- Las botellas son alimentadas a la máquina de envasado sobre un sistema de transporte neumático o por cadena.
- 2.
- Las botellas entran en la primera sección en la que sus superficies interior y exterior son sometidas a esterilización química por utilización de agentes químicos tales como peróxido de hidrógeno (peróxido), combinaciones de productos basados en ácido peracético y peróxido (oxonia) o productos similares.
- 3.
- Las botellas son introducidas en la sección de secado de la botella: en ésta se eliminan las trazas de agentes químicos mediante una corriente de agua estéril (o aire estéril solamente, si la esterilización ha sido llevada a cabo utilizando solamente peróxido).
- 4.
- Después de su tratamiento y esterilización, las botellas entran en la sección de llenado aséptica: en ésta son llenadas con una cantidad predeterminada de producto mediante toberas de dosificación especiales. A efectos de controlar este proceso, se utiliza un sistema volumétrico o de medición del peso, por ejemplo, mediante medidores de flujo, cámaras precalibradas o celdas de pesada.
- 5.
- Las botellas entran en la sección de cierre y son cerradas con caperuzas de plástico preesterilizadas o elementos laminares de aluminio precortados y esterilizados.
- 6.
- A continuación las botellas abandonan la máquina de envasado de producto aséptico y entran en las secciones de embalaje y posteriores al embalaje sobre transportadores, en las que tiene lugar el etiquetado y embalaje final siendo luego colocadas en plataformas, es decir, paletizadas.
El procedimiento nº 2) produce botellas
asépticamente (descrito en el punto "a") por medio del
siguiente proceso de extrusión en condiciones asépticas:
En este caso no hay necesidad de esterilización.
El proceso de extrusión garantiza que las superficies internas de
las botellas se encuentran ya estériles. Como consecuencia, el ciclo
es distinto.
- 1.
- Las botellas son alimentadas en una sección en la que solamente su superficie exterior es lavada y esterilizada.
- 2.
- Las botellas entran en una sección de corte. En esta sección se corta la parte de material plástico que mantenía su estado cerrado (y al mismo tiempo su esterilidad anteriormente mencionada).
- 3.
- Las botellas entran en la sección de llenado aséptico: en este caso son llenadas con una cantidad predeterminada de producto a través de toberas de dosificaciones especiales. Para controlar este proceso, se utiliza un sistema volumétrico o de medición de pesada, es decir, mediante medidores de flujo, cámaras precalibradas o células de pesada.
- 4.
- Las botellas entran en una sección de cerrado y son cerradas con caperuzas de material plástico preesterilizadas o elementos laminares de aluminio precortados y esterilizados.
- 5.
- A continuación las botellas abandonan la máquina de envasado de producto en condiciones asépticas y entran en las secciones de embalaje y posteriores al embalaje sobre transportadores: cuando se han terminado los procesos de etiquetado y de embalaje final las botellas son colocadas en plataformas, es decir, son paletizadas.
En ambos casos es necesario mantener las
condiciones asépticas en la totalidad de la parte interna de la
máquina de envasado del producto: si el microambiente no es
perfectamente estéril, la botella y/o su contenido se pueden
contaminar. Se debe considerar también que una máquina no trabajará
en todo momento de forma óptima y que las botellas no siempre
cumplen con normas perfectas. Como consecuencia, ocurre en algunos
casos que una botella atascada bloquea el ciclo operativo de la
máquina. Por lo tanto, resulta necesario que el operador de la
máquina intervenga retirando la botella atascada y/o el bloque de la
máquina: para proceder de este modo, el operador de la máquina tiene
que trabajar dentro del microambiente propio de la máquina y, como
consecuencia, existe riesgo de contaminación desde el ambiente
externo.
Cuando se necesita alguna intervención, la
tecnología tradicional ofrece dos soluciones, una de las cuales se
deriva de la otra.
Primera solución.- El conjunto de la máquina es
dispuesto en el interior de un recinto limpio, en el que entra aire
estéril (filtrado en Clase 1000 o Clase 100); se produce una ligera
sobrepresión en este medioambiente. El operador de la máquina
equipado de un mono esterilizado, máscara facial, guantes y todos
los accesorios preesterilizados controla el funcionamiento de toda
la máquina desde el interior del recinto limpio e interviene
directamente para solucionar el problema. El operador de la máquina
forma parte del microambiente e integra el ciclo operativo de la
máquina.
Segunda solución.- Se generan flujos laminares
apropiados a efectos de proteger cada una de las secciones de la
máquina (mini recintos limpios en cada sección) encerrada por una
pared superior (construida a propósito para soportar los filtros),
una pared inferior (base de la máquina) y una pared lateral rígida
(chapa de acero y/o cristal) o de manera alternativa una pared
lateral flexible (material plástico transparente para la industria
alimenticia). En este caso, el operario de la máquina puede
intervenir desde el exterior, trabajando sobre la máquina a través
de aberturas dispuestas en posiciones estratégicas óptimas en las
paredes laterales, con los brazos cubiertos por largos guantes
flexibles ("manguitos"): éstos están fijados a las aberturas y,
por lo tanto, se encuentran siempre dentro del ambiente aséptico,
por lo tanto, forman parte del medioambiente interno. Si bien no se
pueden contaminar desde el exterior, restringen las posibilidades de
intervención para el operador de la máquina.
En ambas soluciones, se supone, por lo tanto, que
se mantienen las condiciones de flujo laminar y de esterilidad del
aire dentro de la máquina en su conjunto, también en el caso de una
interrupción o parada del proceso de producción. Tanto la
esterilidad como el microambiente tienen que ser conservados de
manera continuada durante todo el tiempo, sin interrupción alguna,
de otro modo, será necesario esterilizar el medio ambiente completo
nuevamente, lo cual es un proceso complejo que requiere un largo
tiempo de tratamiento (incluso 48-60 horas) antes de
que todas las superficies y filtros recuperen sus condiciones de
seguridad iniciales.
Situaciones de este tipo tienen lugar, de todos
modos, en el caso de trabajos de mantenimiento importantes en la
máquina, cuando la utilización de "manguitos" no es suficiente
para llevar a cabo la operación, en el caso de una rotura brusca con
salida de producto y/o aceite u otros fluidos debido a un error del
operador.
Se debe hacer notar que las secciones más
críticas de la máquina son las secciones de dosificación y de
aplicación de la caperuza, en las que tanto la botella como el
producto están más expuestos a posible contaminación ambiental. Por
el contrario, en la sección de esterilización, los vapores de agente
químico protegen el microambiente contra bacterias que puedan
proceder del exterior. Las dos primeras secciones son asimismo más
frecuentemente objeto de intervención por parte del operador de la
máquina, por ejemplo, en el caso de medición equivocada de un
producto, pérdida de cierres o caperuzas de aluminio, atasco de
botellas y caperuzas, y otros. Una intervención equivocada en esta
área determina varios problemas y puede hacer necesario llevar a
cabo un nuevo ciclo de higienización del conjunto de la máquina.
La presente invención está destinada a obtener un
proceso más fácil y más seguro en el llenado aséptico de botellas de
material plástico, con independencia de su material específico, sin
utilizar recintos limpios tradicionales normales o flujos laminares
de otro tipo, sino utilizando una habitación o recinto que encierra
el área crítica y que consiste en dos secciones, las cuales están
expresamente desarrolladas a efectos de servir mejor su objetivo
funcional, minimizando el volumen del recinto estéril, es decir,
reduciendo el área crítica que comprende los cuellos de las botellas
y la parte inferior de las toberas y del dispositivo de cerrado.
Además, la invención está destinada a crear una
habitación o recinto de protección para el dosificado y aplicación
de la caperuza que facilita intervenciones por parte del operador de
la máquina, asegurando la mayor esterilidad y condiciones asépticas
al mismo tiempo, y reduciendo la necesidad de intervención desde el
exterior, pero sobretodo haciendo también posible limpiar y
esterilizar la máquina en sus secciones de dosificación y aplicación
de la caperuza con soluciones de limpieza química y esterilización
cada vez que la máquina se tiene que preparar para la
producción.
En otras palabras, el recinto de llenado y cierre
es esterilizado regularmente por medio de métodos tradicionales cada
vez que se inician las fases de limpieza y esterilización de la
unidad principal de dosificación y de las toberas de dosificación.
Esto asegura que la zona ambiental más crítica se higieniza por
completo cada vez que se inicia la producción.
Como segunda ventaja, la presente invención
posibilita que el operario tenga que ser directo a las botellas
atascadas mediante pasos planificados expresamente en el recinto:
llevando solamente guantes de protección, el operario será capaz de
extraer la botella/caperuza sin contaminar el medioambiente.
Una tercera ventaja conseguida por la presente
invención consiste en la parte estacionaria del recinto, que hace
posible crear una conexión segura y rígida entre el recinto y el
sistema de generación de aire estéril, así como la entrada de
solución de limpieza y sistemas de recuperación. Este concepto
permite hacer el recinto independiente de las otras secciones de la
máquina en su conjunto.
Una máquina de llenado aséptica según la
invención es la que se define en la reivindicación 1.
La invención consiste en la configuración
especial del recinto de cierre que contiene las secciones de
dosificación y de aplicación de la caperuza, que se pueden aplicar a
cualquier máquina con disposición de tipo rotativo o carrusel para
el embotellado de productos destinados a la industria alimenticia
y/o a la industria química y farmacéutica. Está constituida por dos
secciones y una serie de accesorios: el recinto contiene otros dos
recintos más pequeños, protegiendo el primer recinto o recinto
principal la zona de llenado y de aplicación de la caperuza, y
encerrando el segundo recinto principal el cuerpo de la botella.
Este concepto puede comprender dos recintos adicionales para
posibilitar la admisión de aire estéril.
Se hace referencia al dibujo.
Explicación de las partes principales del
recinto:
A) Parte rotativa del recinto (soportando la
botella, dispositivos de dosificación y dispositivos de cierre)
B) Parte estacionaria del recinto (soporta la
entrada de los elementos)
C) Eje de rotación
D) Dispositivo de dosificación de producto o
dispositivo de cierre (dependiendo de la sección en la que está
dispuesto)
E) Entrada de aire estéril a presión en el
recinto
F) Extracción de aire estéril del recinto
G) Bolas de pulverización y entrada de
higienizador
H) Botella PE o PET con manipulación por el
cuello
S) Superficies de estanqueización deslizantes y/o
laberintos de sellado
Secciones del recinto:
(C1): Área de envasado y cierre/primer recinto
principal
(C2): Área de cierre del cuerpo de la
botella/segundo recinto principal
(C3): Área de entrada de aire estéril/recinto de
entrada
(C1): primer recinto principal, que consiste
en:
1. una sección (construida sobre la parte
rotativa) obtenida sobre la parte móvil del dispositivo de llenado y
que consiste en:
- \bullet
- cara superior, es decir, una placa suficientemente gruesa para soportar el sistema de dosificación, comprendiendo un determinado número de toberas de dosificación y los cabezales de estanqueización/cierre;
- \bullet
- cara vertical como cierre del recinto y su microambiente;
- \bullet
- lado inferior en el que se encuentran los dispositivos de mordazas de manipulación por los cuellos. El espacio que queda entre cada dispositivo de sujeción se puede cerrar utilizando una chapa de acero o de material plástico.
2. una sección estacionaria de cierre del recinto
por medio de superficies deslizantes apropiadas (S), y una segunda
superficie de estanqueización horizontal que cierra el recinto al
mismo nivel con los dispositivos de sujeción que soportan las
botellas, a efectos de garantizar el mantenimiento de una
sobrepresión interna; el volumen interno se mantiene en un mínimo,
que permite solamente el paso de la parte superior del cuello de la
botella.
(C2): segundo recinto principal, que consiste
en:
- \bullet
- una cara superior, que comprende los dispositivos de sujeción (rotativos) que soportan las botellas y la placa fija al mismo nivel (fijo);
- \bullet
- cara vertical (rotativa, obtenida en la parte móvil del dispositivo de cierre) como cierre del recinto y su microambiente;
- \bullet
- cara inferior que consiste en una superficie rotativa y una superficie estacionaria construida a efectos de soportar una superficie deslizante o una superficie laberíntica para contener aire estéril;
y dotado de aberturas adecuadas (cerradas por
puertas o dispositivos de cierre similares) para hacer posible
alcanzar botellas atascadas y/o cierres y caperuzas mal
colocados.
(C3): recintos de entrada:
recintos para la entrada de aire estéril que
consisten en un recinto creado entre la parte estacionaria y la
parte rotativa por medio de dos superficies deslizantes; éstas
posibilitan la entrada de aire estéril desde dichos primero y
segundo recintos principales (C1) y (C2) y un mejor control de nivel
de presión en las secciones.
Si bien el primer recinto (C1) es absolutamente
esencial, el segundo recinto (C2) y los recintos de entrada (C3) son
útiles pero no estrictamente necesarios, igual que el microclima
interno se mantiene por el primer recinto principal con una
sobrepresión adecuada.
Los accesorios del primer y segundo recintos
principales (C1) y (C2) consisten en circuitos de tuberías, válvulas
e instrumentos (letras E, F y G) utilizados para la alimentación de
las soluciones de limpieza y de esterilización durante las etapas de
preparación de la máquina y para alimentar y mantener los recintos
en condiciones de sobrepresión de aire estéril durante todas las
fases de producción. Por razones de simplicidad funcional y
estructural, estos circuitos están conectados a la parte
estacionaria.
Además de las ventajas conseguidas por lo
anteriormente descrito, la presente invención hace también posible
intervenir de manera directa en todas las partes mecánicas de la
máquina sin alterar el microambiente del área de llenado; gracias a
esta solución cualquier intervención resulta más simple y más
segura. Otras ventajas se consiguen por la nueva distribución de
aire estéril: el aire estéril no circula ya desde arriba hacia
abajo, sino a través de los filtros, pero en este caso es alimentado
a través de tubos y circuitos opuestos resultando en una mejor
distribución de flujo y un control más preciso de la presión
positiva y ofreciendo mejor garantía en términos de
funcionalidad.
En una realización, la máquina de llenado
aséptico, especialmente para botellas de plástico, comprende un
carrusel y un recinto envolvente o de cierre apropiado para proteger
la dosificación y/o cierre de las botellas, comprendiendo un primer
recinto principal (C1) que comprende una parte estacionaria (B), una
parte rotativa (A) y accesorios que hacen posible mantener las
características asépticas del recinto circundante.
En dicha realización, el volumen del primer
recinto principal (C1) se mantiene en un valor mínimo, es decir, el
volumen existente entre las toberas de dosificación/cabezales de
cierre y los cuellos/posición de la botella.
En una segunda realización, el recinto
circundante comprende además un segundo recinto principal (C2) que
comprende una parte estacionaria (B), una parte rotativa (A) y
accesorios que hacen posible mantener condiciones asépticas en el
recinto envolvente.
En una tercera realización, la estanqueidad entre
las partes estacionaria (B) y rotativa (A) queda garantizada por
superficies deslizantes apropiadas y/o superficies laberínticas (S)
para utilización estéril a efectos de encerrar el microambiente
interno.
En una cuarta realización, la superficie superior
del primer recinto principal (C1) consiste en una placa que soporta
las toberas de dosificación/cabezales de cierre, y la superficie
inferior consiste en una placa que soporta los dispositivos de
sujeción para la manipulación de las botellas por el cuello y una
superficie de estanqueidad con puntos de deslizamiento adecuados
para garantizar la estanqueidad para el mantenimiento de la presión
interna.
En una quinta realización, la superficie superior
del segundo recinto principal (C2) consiste en la placa de soporte
de los dispositivos de sujeción para la manipulación de los cuellos
de las botellas y de la superficie de estanqueidad, y la superficie
inferior consiste en una placa estacionaria y una placa rotativa con
puntos adecuados para garantizar la estanqueidad para el
mantenimiento de la presión interna.
En una sexta realización, se suministra aire
estéril al recinto envolvente a través de tuberías apropiadas.
En una séptima realización, el recinto envolvente
se puede limpiar y esterilizar por tubos apropiados,
independientemente de la máquina y sin intervención humana alguna,
utilizando agentes químicos tradicionales.
En una octava realización, toberas adecuadas para
dosificar/vaporizar agentes químicos sobre las superficies de
recinto circundante se pueden instalar en el interior sin perjuicio
para las condiciones estériles de dicho recinto circundante.
En una novena realización, la parte estacionara
(B) está realizada mediante un material plástico rígido o,
alternativamente, un material plástico flexible.
En una décima realización, el recinto descrito es
utilizado asimismo en las fases de esterilización y aclarado de las
botellas.
En una undécima realización, la máquina aséptica
de llenado comprende como mínimo un recinto de entrada (C3) que
sirve para el objetivo de introducir un flujo de aire estéril que
procede de los recintos principales (C1) y/o (C2).
En una duodécima realización, el primer recinto
principal (C1) comprende accesorios para su higienización utilizando
agentes de esterilización cuando la máquina es sometida a las fases
de preparación.
Claims (12)
1. Máquina aséptica de llenado, especialmente
para botellas de material plástico, que comprende toberas de
dosificación y/o cabezales de cerrado (D), un carrusel y un recinto
envolvente apropiado para proteger la dosificación de producto y/o
cierre de las botellas, comprendiendo como mínimo un primer recinto
principal (C1) que está dotado de una parte estacionaria (B), una
parte rotativa (A) y accesorios que hacen posible mantener las
condiciones asépticas en el recinto envolvente
caracterizada porque,
el volumen del primer recinto principal (C1) se
mantiene en el volumen existente entre las toberas de dosificación
y/o cabezales de cierre (D) y el cuello de la botella/posición de la
misma.
2. Máquina aséptica de llenado, según la
reivindicación 1, en la que el recinto envolvente comprende además
un segundo recinto principal (C2) que comprende una parte
estacionaria (B), una parte rotativa (A) y accesorios que hacen
posible mantener las condiciones asépticas en el recinto
circundante.
3. Máquina aséptica de llenado, según la
reivindicación 1 ó 2, en la que el cierre estanco entre las
superficies de las partes estacionaria (B) y rotativa (A) se
garantiza por superficies deslizantes adecuadas (S) de las partes
estacionaria y rotativa y/o por superficies laberínticas de las
partes estacionaria y rotativa para utilización estéril.
4. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la superficie superior del
primer recinto principal (C1) consiste en una placa que soporta las
toberas de dosificación y/o cabezales de cierre (D), y en las que la
superficie inferior del primer recinto principal (C1) consiste en
una placa que soporta dispositivos de sujeción para la manipulación
de los cuellos de las botellas y una superficie de estaqueización
con puntos deslizantes adecuados para garantizar la estanqueidad
para el mantenimiento de la presión interna.
5. Máquina aséptica de llenado, según las
reivindicaciones 2 y 4, en la que la superficie superior del segundo
recinto principal (C2) comprende la placa que soporta los
dispositivos de sujeción para la manipulación de los cuellos de las
botellas y una superficie de estanqueización, y en la que la
superficie inferior del segundo recinto principal (C2) comprende una
placa estacionaria y una placa rotativa.
6. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en la que se disponen conducciones
apropiadas para alimentar aire estéril al recinto circundante.
7. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el recinto circundante
puede ser limpiado y esterilizado con intermedio de las conducciones
apropiadas, independientemente de la máquina y sin intervención
humana, utilizando agentes químicos tradicionales.
8. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 7, en la que se pueden instalar toberas
apropiadas para la dosificación/vaporización de agentes químicos
sobre las superficies del recinto circundante en el interior sin
perjuicio para las condiciones estériles del recinto
circundante.
9. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la parte estacionaria (B)
está realizada en un material plástico rígido o alternativamente en
un material plástico flexible.
10. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el recinto circundante es
utilizado asimismo en las fases de esterilización y lavado de las
botellas.
11. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende como mínimo un recinto
de entrada (C3) que sirve para el objetivo de introducción de una
corriente de aire estéril que procede del primer recinto principal
(C1) y/o el segundo recinto principal (C2).
12. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 10, en la que el primer recinto
principal (C1) comprende accesorios para su higienización utilizando
agentes de esterilización cuando la máquina es sometida a las fases
de preparación.
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications After (1)
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