ES2323812T3 - Procedimiento de esterilizacion de preformas e instalacion para la produccion de botellas esteriles a partir de estas preformas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de esterilización de una preforma (12) de material plástico destinada a moldearse, en particular mediante soplado, en una instalación (10, 10'') de producción de botellas (14) estériles, caracterizado por el hecho de que comprende al menos las etapas que consisten sucesivamente en: (a) verificar que la preforma (12) está a una temperatura (T1) inferior a la temperatura de condensación (Tc) del producto de esterilización; (b) proyectar un flujo (F) de producto de esterilización en forma de un chorro de vapor hacia la preforma (12) para causar el depósito por condensación de una película de vaho (52) de producto de esterilización sensiblemente uniforme sobre al menos una pared (15) interna de la preforma que debe esterilizarse; y (c) calentar por radiación la preforma (12) así tratada para llevarla a una temperatura (T2) superior o igual a la temperatura de activación (Ta) del producto de esterilización para esterilizar al menos la pared (15) interna de la preforma.
Description
Procedimiento de esterilización de preformas e
instalación para la producción de botellas estériles a partir de
estas preformas.
La invención se refiere a un procedimiento de
esterilización de preformas y a una instalación para la producción
de botellas esterilizadas según este procedimiento.
La invención se refiere más concretamente a un
procedimiento de esterilización de una preforma de material
plástico destinada a ser moldeado, principalmente mediante soplado,
en una instalación de producción de botellas estériles.
La invención se refiere así a una instalación
para la producción de botellas estériles a partir de preformas de
material plástico que aplican el procedimiento de esterilización de
preformas según la invención, del tipo en el cual las preformas son
transportadas dentro de la instalación según un flujo continuo que
circula de arriba hacia abajo, y del tipo que comprende
sucesivamente al menos:
- una unidad de esterilización que comprende al
menos una estación de proyección cubierto al menos de un tubo para
proyectar, en el transcurso del tratamiento, un flujo de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia el cuello de
cada preforma que debe esterilizarse;
- una unidad de conformación que comprende una
estación de acondicionamiento térmico que comprende un horno
destinado a llevar cada preforma a una temperatura de moldeado, y
una estación de moldeado apta para producir una botella
estéril.
Se describe y se representa este tipo de
instalación, en particular, en el documento
US-A-2001/0010145.
Este tipo de instalación presenta el
inconveniente de requerir una producción de producto de
esterilización y/o una presión de inyección del producto de
esterilización con valores importantes para conseguir cubrir
completamente las paredes internas de las preformas para esterilizar
completamente el interior de las preformas.
Por lo tanto, el consumo de la instalación en
producto de esterilización es pues importante y la operación de
esterilización costosa.
Además, la utilización de una producción
importante de producto de esterilización puede conducir al depósito
de gotitas residuales de producto de esterilización sobre las
paredes internas de las preformas. Ahora bien, en el calentamiento
de las preformas, estas gotitas producen un efecto dañino sobre las
radiaciones térmicas de calentamiento, lo que conduce a la
aparición de manchas sobre las paredes de las botellas resultantes
de las preformas en
cuestión.
cuestión.
En efecto, en las instalaciones del estado de la
técnica, el producto de esterilización se pulveriza generalmente en
forma de una niebla y con una presión obtenida comprimiendo un gas,
tal como aire comprimido a presiones de cerca de 2 a 3 bares, que
se esteriliza y se calienta, por ejemplo a una temperatura del orden
de 130ºC para activar térmicamente el producto de
esterilización.
Por eso, las gotitas de producto de
esterilización forman un excedente que no se vaporiza enteramente
en el calentamiento, de modo que cada gotita provoca localmente un
ataque químico del material de la preforma, generalmente de
polietileno tereftalato (PET), por parte del producto de
esterilización.
Este fenómeno conduce a la aparición de manchas
sobre las paredes de las botellas, llamándose aún a veces a este
defecto del aspecto "piel de naranja".
Además, las paredes de las preformas no se
cubren uniformemente mediante las gotitas de producto de
esterilización, de modo que zonas no esterilizadas subsisten entre
cada una de las gotitas, sobre la superficie de las paredes interna
y/o externa de la preforma.
Por añadidura, según el perfil de la pared
interna de cada preforma, no es siempre posible alcanzar, desde
luego, el fondo de las preformas, incluso con una producción y/o una
presión de valores importantes, debido a la creación de un tapón de
sobrepresión en el fondo de las preformas.
Una instalación de este tipo también se describe
y representa en el documento
WO-A2-99/03667, que se refiere a un
procedimiento para la fabricación de recipientes estériles de
material plástico y una instalación para su puesta en
funcionamiento.
La instalación comprende un dispositivo de
suministro de las preformas a unos medios de calentamiento
posteriores, en los cuales las preformas son tratados, al menos
dentro de las preformas, mediante medios de esteriliza-
ción.
ción.
Los medios de esterilización comprenden, en
particular, un producto de esterilización, tal como una solución
química de peróxido de hidrógeno (H2O2) activable térmicamente, en
particular, mediante el calor de los medios de calentamiento, antes
de ser eliminados por evaporación.
Los medios de esterilización comprenden para
ello un pulverizador constituido por una pistola de vaporización
que permite mojar el interior de las preformas con el producto de
esterilización "frío", es decir, no siendo calentado
previamente y que está pues en el estado líquido.
En la instalación descrita en este documento, la
pistola es una pistola típicamente de tipo
bi-fluida, que comprende un tubo de líquido y un
tubo de aire, que forma un conjunto de proyección circular que puede
colocarse sobre la trayectoria de las preformas para pulverizar una
niebla de producto de esterilización.
La niebla de producto de esterilización se forma
mediante una nube de gotitas que es proyectada por la pistola hacia
el interior de la preforma según un flujo de tipo turbulento.
Se constató que este flujo turbulento del
producto de esterilización o esterilizador dentro de la preforma
conduce a la formación de un conjunto de gotitas que no volvieron a
salir de manera homogénea sobre la pared interna de la
preforma.
En efecto, la utilización de una pistola de
pulverización se caracteriza, en particular, por una producción
importante de producto de esterilización que se obtiene comprimiendo
un gas, tal como aire comprimido a presiones de cerca de 2 a 3
bares, de modo que produzca un flujo turbulento.
Ahora bien, el flujo turbulento conduce al
depósito no homogéneo de gotitas residuales de producto de
esterilización sobre las paredes internas de las preformas. Además,
las gotitas de producto de esterilización forman un excedente que
no se vaporiza enteramente en el calentamiento.
Estas gotitas de producto de esterilización
causan pues, por una parte, localmente un ataque químico del
material de la preforma, generalmente de polietileno tereftalato
(PET), y, por otra parte, en el calentamiento de las preformas,
producen un efecto dañino sobre las radiaciones térmicas de
calentamiento, lo que causa la aparición de manchas sobre las
paredes de las botellas resultantes de las preformas tratadas.
La aparición de estas manchas sobre las paredes
de las botellas es un defecto del aspecto del producto, que aún a
veces se llama "aspecto de piel de naranja".
La presente invención tiene por objeto pues
remediar estos inconvenientes y proponer, en particular, un
procedimiento de esterilización y una instalación que son simples y
económicos.
Con este fin, la invención propone un
procedimiento de esterilización del tipo descrito anteriormente,
caracterizado por el hecho de que comprende al menos las etapas que
consisten sucesivamente en:
1. (a) verificar que la preforma está a una
temperatura inferior a la temperatura de condensación del producto
de esterilización;
2. (b) proyectar un flujo de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia la preforma para
provocar el depósito por condensación de una película de vaho de
producto de esterilización sensiblemente uniforme sobre al menos
una pared interna de la preforma que debe esterilizarse; y
3. (c) calentar por radiación la preforma así
tratado para llevarla a una temperatura superior o igual a la
temperatura de activación del producto de esterilización, para
esterilizar al menos la pared interna de la preforma.
Ventajosamente, el procedimiento de
esterilización comprende una etapa suplementaria de esterilización
(d) que consiste en proyectar un flujo de producto de esterilización
en forma de un chorro de vapor hacia la preforma previamente al
calentamiento a una temperatura determinada.
Ventajosamente, la temperatura de calentamiento
de la preforma es sensiblemente igual a la temperatura de moldeado
por soplado de la preformado, siendo dicha temperatura de moldeado
respectivamente superior a la temperatura de activación y a la
temperatura de evaporación para eliminar el producto de
esterilización por evaporación.
La invención propone también una instalación del
tipo descrito anteriormente, caracterizada por el hecho de que, en
la primera estación de proyección, el flujo de producto de
esterilización se vaporiza sobre cada preforma, cuya temperatura es
inferior a la temperatura de condensación del producto de
esterilización, de modo que una película de vaho de producto de
esterilización, sensiblemente uniforme, se deposita por condensación
sobre la pared interna que debe esterilizarse, y por el hecho de
que la unidad de esterilización comprende una estación de
activación del producto de esterilización que comprende medios de
calentamiento por radiación, que constituye el horno para calentar
cada preforma así tratada hasta una temperatura superior o igual a
la temperatura de activación para esterilizar al menos la pared
interna de la preforma.
Según otras características de la invención:
- Los medios de calentamiento de la estación de
activación están constituidos por el horno de la estación de
acondicionamiento térmico, de modo que se calienta cada preforma a
una temperatura de moldeado que es respectivamente superior a la
temperatura de activación del producto de esterilización y a la
temperatura de evaporación para eliminar el producto de
esterilización por evaporación;
- La estación de moldeado de la unidad de
conformación comprende al menos un molde y al menos un dispositivo
de soplado asociada, que somete cada preforma a una sobrepresión
interna, de modo que cada preforma esterilizada tomar la forma de
la impresión del molde para producir la botella estéril;
- El eje medio de proyección (A2) del tubo de
vaporización del producto de esterilización hacia el cuello es
globalmente paralelo al eje (A1) de la preforma en curso de
tratamiento y radialmente excéntrico, con relación al eje (A1) de
la preforma, para producir una comercialización de producto de
esterilización de tipo laminar dentro de la preforma;
- En la unidad de esterilización, las preformas
se alinean globalmente según una dirección longitudinal de
desplazamiento (X1), y están dispuestos en posición erguida,
paralelas unas junto a las otras, y por el hecho de que el eje de
proyección (A2) del tubo se desplaza radialmente según una dirección
sensiblemente ortogonal, con relación a la dirección de
desplazamiento (X1);
- El producto de esterilización está constituido
por un compuesto que contiene peróxido de hidrógeno o peróxido de
hidrógeno vaporizado, que se activa calentando la preforma más allá
de la temperatura de activación;
- El producto de esterilización que comprende
peróxido de hidrógeno se proyecta en estado de vapor a una
temperatura superior a ciento seis grados Celsius;
- La instalación es del tipo que comprende al
menos un dispositivo de transporte provisto de medios de prensión
del cuello de cada preforma para transportar el flujo de preformas
en el horno, que comprende al menos unos medios, como un núcleo
interno, que penetra axialmente dentro del cuello de cada preforma,
bloqueando total o parcialmente la abertura interior delimitada por
el cuello para aumentar el grado de esterilización por aumento de
la duración de la exposición de la pared interna de la preforma con
el producto de esterilización;
- La unidad de esterilización comprende, después
del horno, otra estación de proyección, llamada segunda estación,
que está destinada a proyectar un segundo flujo de producto de
esterilización hacia cada preforma, previamente calentada a una
temperatura determinada, que es al menos superior a la temperatura
de activación y a la temperatura de evaporación del producto de
esterilización.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes a partir de la lectura de la descripción
detallada adjunta, para la comprensión de la cual se hará referencia
a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 representa esquemáticamente un
primer ejemplo de realización de una instalación de producción de
botellas estériles por soplado y que comprende una unidad de
esterilización que aplica el procedimiento de esterilización según
la invención;
- La figura 2 es una vista en sección axial
según el plano de corte 2-2 que representa
esquemáticamente una preforma en la unidad de esterilización de la
instalación de la figura 1;
- La figura 3 es una vista parcial que
representa una serie de preformas en la estación de proyección de la
unidad de esterilización;
- La figura 4 representa esquemáticamente un
segundo ejemplo de realización de una instalación de producción de
botellas estériles por soplado y que comprende una unidad de
esterilización que comprende una primera estación de proyección que
aplica el procedimiento de esterilización según la invención y una
segunda estación de proyección.
A continuación, en la descripción, elementos
similares o idénticos serán designados con las mismas
referencias.
En la figura 1 se representa una instalación 10
de producción de botellas 14, en particular botellas esterilizadas
o asépticas, que son obtenidas ventajosamente por soplado a partir
de preformas 12 de material plástico.
Este tipo de instalación 10 se utiliza, por
ejemplo, para la fabricación de botellas 14 de material plástico,
tal como polietileno tereftalato (PET).
Cada preformado 12 tiene globalmente la forma de
un tubo que se cierra en un extremo, y cuyo otro extremo ya posee
la forma definitiva del cuello 16 de la botella 14.
En la figura 2 se representa un preforma 12, con
carácter no restrictivo, con el eje A1 de su cuerpo 18 cilíndrico
que se extiende verticalmente y que se confunde con el eje del
cuello 16.
El extremo inferior 20 de la preforma 12 está
cerrado, mientras que su extremo superior forma el cuello 16 que
delimita una abertura interior 22 y que está provisto aquí de un
collar 24 radial externo.
Las preformas 12 se realizan generalmente según
un procedimiento de moldeado por inyección y, por ejemplo, se
moldean en otro lugar a donde se encuentra la instalación 10.
Para algunas aplicaciones, las botellas 14
obtenidas a partir de las preformas 12 deben presentar un
determinado grado de esterilidad, por eso procede generalmente a una
operación de esterilización de las preformas 12 en la instalación
10 de producción de las botellas 14.
Más concretamente, la operación de
esterilización se refiere generalmente al cuello 16 y a la pared 15
interna de la preforma 12, que corresponde con la pared interna que
delimita el volumen interior de la botella 14 destinada a
llenarse.
La figura 1 representa un primer ejemplo de
realización de una instalación 10 que aplica el procedimiento de
esterilización de preformas 12 según la invención.
Convencionalmente, las preformas 12 se
transportan al interior de la instalación 10 según un flujo
continuo que circula de la arriba hacia abajo, es decir, desde la
izquierda hacia la derecha, considerando la figura 1.
La instalación 10 comprende, desde arriba hacia
abajo, una unidad de esterilización 26 de las preformas 12 que
comprende al menos una estación de proyección 28 y una unidad de
conformación 30 de las preformas 12 esterilizadas, que comprenden
una estación de acondicionamiento térmico 32 y una estación de
moldeado 34.
Ventajosamente, la instalación 10 comprende
también, tras la estación de moldeado 34 de la unidad de
conformación 30, una unidad de relleno 36 y una unidad de taponado
38.
Preferiblemente, la unidad de esterilización 26
comprende unos medios (no representados) de preparación del
producto de esterilización vaporizado para alimentar la estación de
proyección 28.
La estación de proyección 28 de la unidad de
esterilización 26 está provista al menos de un tubo 40 que
proyecta, en el transcurso del tratamiento, un flujo F de producto
de esterilización en forma de un chorro de vapor, aquí hacia el
cuello 16 de cada preforma 12 que debe esterilizarse.
Así, los medios de preparación del producto de
esterilización comprenden, por ejemplo, unos medios de
calentamiento (no representados) del producto de esterilización y
una fuente de aire (no representada), ventajosamente comprimido y/o
esterilizado mediante cualesquiera medios convenientes, que está
prevista para propulsar el producto de esterilización vaporizado a
través del tubo 40.
Ventajosamente, el aire comprimido se deshidrata
y circula a baja velocidad según un flujo directo para constituir
un vector para el vapor de producto de esterilización.
Preferiblemente, el producto de esterilización
está constituido por un compuesto que contiene peróxido de
hidrógeno o peróxido de hidrógeno vaporizado (H2O2) que, en la
estación de proyección 28, se proyecta hacia las preformas 12 en
forma de un chorro de gas que comprende producto de esterilización
en estado de vapor, ventajosamente un chorro de vapor.
De acuerdo con el procedimiento de
esterilización según la invención, para esterilizar, en particular,
la pared 15 interna de la preforma 12, se procede al menos
sucesivamente a las siguientes etapas:
1. (a) verificar que la preforma 12 está a una
temperatura T1 inferior a la temperatura de condensación Tc del
producto de esterilización;
2. (b) proyectar un flujo F de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia el cuello 16 de
la preforma 12 para causar el depósito por condensación de una
película de vaho de producto de esterilización sensiblemente
uniforme al menos sobre la pared 15 interna de la preforma 12 que
debe esterilizarse; y
3. (c) calentar por radiación la preforma 12 así
tratada con el fin de llevar la preforma 12 a una temperatura T2
superior o igual a la temperatura de activación Ta del producto de
esterilización para esterilizar al menos la pared 15 interna de la
preforma 12.
Ventajosamente, la temperatura T2 es tan
superior a la temperatura de evaporación Te del producto de
esterilización que causa su eliminación por evaporación
simultáneamente con su activación térmica por radiación.
Ventajosamente, la temperatura de condensación
Tc del peróxido de hidrógeno es tal que, cuando la preforma 12 está
a una temperatura sensiblemente igual a la temperatura ambiente de
la instalación 10, por ejemplo comprendida entre 7ºC y 35ºC, se
obtiene fácilmente una buena condensación del producto de
esterilización vaporizado.
Además, la verificación de la temperatura según
la etapa (a) es entonces simplificada. En efecto, no es necesario
modificar la temperatura de la preforma 12 por calentamiento o
enfriamiento, para obtener una condensación del producto de
esterilización en la pared 15 interna de la preforma.
La unidad de esterilización 26 se describirá de
manera más detallada posteriormente, en relación con las
características del procedimiento según la invención.
La estación de acondicionamiento térmico 32 de
la unidad de conformación 30 comprende al menos un horno 42 que
está destinado convencionalmente a calentar las preformas 12 para
elevarlas a una temperatura conveniente para el moldeado.
La estación de moldeado 34 comprende al menos un
molde 44 y aquí al menos un dispositivo de soplado 46 que somete
cada preforma 12 a una sobrepresión interna, de modo que toma la
forma de la impresión del molde 44, lo que produce una botella 14
estéril.
La estación de moldeado 34 puede también
comprender medios de alargamiento (no representados) que estiran la
preforma 12 hacia el fondo del molde 44, durante la operación de
moldeado.
La unidad de relleno 36 inyecta el producto 48
que debe acondicionarse en las botellas 14 salidas de la estación
de moldeado 34 cerrando herméticamente la unidad de taponado 38 las
botellas 14 estériles llenas con una cápsula 49 conveniente,
alternativamente con una cubierta y/o un tapón.
Se describirá ahora, de manera más detallada, la
unidad de esterilización 26 de la instalación 10 según las
enseñanzas de la invención.
Según la invención, la unidad de esterilización
26 de la instalación 10 comprende, por una parte, la estación de
proyección 28 de producto de esterilización para realizar la etapa
(b) y, por otra parte, una estación de activación 50 del producto
de esterilización para realizar la etapa (c).
Así, en la estación de proyección 28, el flujo
(F) de producto de esterilización se vaporiza sobre cada preforma
12, cuya temperatura T1 es inferior a la temperatura de condensación
Tc del producto de esterilización, de modo que una película de vaho
52 de producto de esterilización se deposite uniformemente al menos
por condensación sobre la pared 15 interna y el cuello 16 de la
preforma 12 que debe esterilizarse.
La concentración del vapor en producto de
esterilización es, por ejemplo, sensiblemente igual al veinticinco
por ciento.
La estación de activación 50 del producto de
esterilización comprende medios de calentamiento por radiación,
como una radiación de tipo infrarroja, para llevar por calentamiento
cada preforma 12 previamente tratada en la etapa (a) hasta una
temperatura T2 superior o igual a la temperatura de activación Ta
para esterilizar, en particular, la pared 15 interna de la preforma
12.
A la salida del tubo 40, el vapor que contiene
el producto de esterilización alcanza una temperatura T dada,
sensiblemente superior a la temperatura de evaporación Te del
producto de esterilización, de modo que el vapor de producto de
esterilización se condense instantáneamente sobre la preforma
12.
En el caso de utilización de peróxido de
hidrógeno (H2O2), la temperatura T a la salida de tubo es superior
ventajosamente a ciento seis grados Celsius (106ºC), preferiblemente
incluida entre ciento diez grados Celsius (110ºC) y ciento veinte
grados Celsius (120ºC).
Cuando este vapor entra en contacto con cada
preforma 12, que está más fría, el producto de esterilización
vaporizado se condensa, de modo que el conjunto de la preforma 12,
en particular sobre la pared 15 interna, se empañan entonces con
una película de vaho 52 de producto de esterilización.
El tubo 40 se realiza aquí de modo que la
película de vaho 52 sensiblemente uniforme se deposite
principalmente sobre el cuello 16 y sobre el conjunto de la
superficie de la pared 15 interna de la preforma 12.
Ventajosamente, el depósito por condensación
según la película de vaho 52 uniforme de producto estéril permite,
con relación al estado de la técnica, eliminar cualquier riesgo de
aparición de manchas y aspecto de "piel de naranja".
Los medios de calentamiento de la estación de
activación del producto de esterilización, por ejemplo, están
constituidos por un horno de calentamiento por radiación que
comprende elementos de calentamiento.
Ventajosamente, los medios de calentamiento de
la estación de activación 50 están constituidos aquí por el horno
42 de la estación de acondicionamiento térmico 32.
Así, la preforma 12 se calienta hasta alcanzar
una temperatura de moldeado Tm, que según el tipo de preforma podrá
variar entre 95ºC y 135ºC, que es aquí respectivamente superior a la
temperatura de activación Ta del producto de esterilización y a la
temperatura de evaporación Te que permite conjuntamente la
eliminación por evaporación del producto de esterilización.
En efecto, la temperatura de activación Ta del
peróxido de hidrógeno (H2O2) es de cerca de setenta grados Celsius
(70ºC), es decir, aquí una temperatura inferior a la temperatura de
moldeado Tm, incluyéndose la temperatura de moldeado Tm, por
ejemplo, entre noventa y cinco grados Celsius (95ºC) y ciento
treinta y cinco grados Celsius (135ºC).
Por supuesto, la temperatura de moldeado Tm
depende del tipo de preforma 12, el cual se determina en función de
las aplicaciones y recipientes o botellas 14.
De manera conocida, el horno 42 tiene por
función en la unidad de acondicionamiento térmico 32 el
calentamiento de las preformas 12 a una temperatura superior a la
temperatura de moldeado (95ºC a 135ºC) con el fin de poder realizar
a continuación la operación de moldeado en la estación de moldeado
34, en particular, por soplado de la preforma 12 esterilizada.
Sin embargo, el horno 42 de calentamiento por
radiación que es aquí común a las estaciones de activación 50 y de
acondicionamiento térmico 32, ejerce entonces una doble función en
la instalación 10.
En efecto, el horno 42 causa por calentamiento,
por una parte, la activación del producto de esterilización, lo que
tiene un efecto bactericida inmediato sobre la pared 15 interna de
las preforma 12 y, por otra parte, el calentamiento de la preforma
12 para proceder con su moldeado por soplado para obtener la botella
14 estéril deseada.
Por añadidura, como la temperatura de moldeado
Tm es superior a la temperatura de evaporación Te, la eliminación
del producto de esterilización se hace automáticamente por
evaporación sin requerir medios suplementarios.
De manera conocida y no representada, este horno
42 de calentamiento comprende generalmente un túnel longitudinal de
calentamiento, a lo largo del cual las preformas 12 son
transportadas mediante un dispositivo de transporte 54, por eso
llamado torniquete, entre un primer extremo del túnel, donde las
preformas 12 entran frías antes de salir por el segundo extremo del
túnel calentadas o recalentadas, listas para la operación de
moldeado/soplado.
Por otra parte, una pared del túnel está
equipada con medios de calentamiento por radiación, tal como
lámparas infrarrojas, mientras que la otra pared está provista de
orificios de ventilación para permitir el paso de aire soplado, con
el fin de favorecer un calentamiento homogéneo en todo el grosor de
la preforma 12 sin recalentar la capa de material superficial.
En efecto, el aire soplado permite evacuar el
calor de convección causado por los medios de calentamiento para
favorecer la penetración de la radiación que producen en el grosor
del material que constituye la preforma 12.
Para más detalles sobre estos hornos 42 de
calentamiento de preformas, se hará referencia, por ejemplo, a los
siguientes documentos:
EP-A-0.620.099 o
EP-A-0.564.354.
Preferiblemente, el horno 42 comprende medios de
protección, en particular, para limitar la corrosión de las partes
o piezas expuestas al producto estéril que se evapora de las
preformas 12, que así se sopla dentro del túnel.
Ventajosamente, el dispositivo de transporte 54
está provisto de medios de prensión 56 del cuello 16 de cada
preforma 12 para transportar el flujo de preformas 12 en el horno
42.
El documento
WO-A-00/48819, al cual se hará
referencia para más detalles, describe un ejemplo de dispositivo de
transporte 54 de este tipo, que comprende ventajosamente medios para
poner las preformas 12 en rotación sobre ellas mismas durante su
circulación en el horno 42 para garantizar el calentamiento en
profundidad de la preforma 12, es decir, tanto el extremo inferior
20 que forma el fondo como el cuerpo 18 cilíndrico.
El dispositivo de transporte 54 comprende al
menos unos medios, como un núcleo interno 58, por eso llamados
saliente de trinquete, que penetra axialmente dentro del cuello 16
de cada preforma 12, bloqueando total o parcialmente la abertura
interior 22 delimitada por el cuello 16 para aumentar el grado de
esterilización por aumento de la duración de exposición de la pared
15 interna de la preforma 12 con el producto de esterilización.
Sin embargo, en el caso de una instalación 10
tal como se representa en la figura 1, el aire soplado sobre cada
preforma 12 en el horno 42 causa la eliminación total o parcialmente
de la película de vaho 52 susceptible también de depositarse por
condensación sobre la pared externa de la preforma 12 en la estación
de proyección 28 de la unidad de esterilización 26.
Es una de las razones, con el hecho de que la
esterilidad de la pared externa generalmente no se busca, para las
cuales la unidad de esterilización 26 tiene por objeto esencialmente
obtener la esterilización del cuello 16 y de la pared 15
interna.
\newpage
Así tal como se comprende, se obtiene pues, en
la salida del horno 42, una preforma 12 que es principalmente
estéril en su interior y que debe ventajosamente seguir siendo
estéril hasta operación final de taponado.
Según una alternativa de realización (no
representada) de la instalación 10, un recinto de confinamiento
estéril puede estar previsto para permitir controlar y preservar la
esterilidad de las preformas 12 esterilizadas y de las botellas 14
entre las distintas unidades o estaciones de la instalación.
Gracias a una instalación 10 según la figura 1,
se obtiene una reducción logarítmica del número de gérmenes del
orden de 3D, o también 3 Log equivalente a 1000 unidades
(10^{3}).
De manera conocida, la cantidad de gérmenes, por
ejemplo, se cuenta mediante recuento después de las operaciones de
lavado, filtración y cultivo.
Según el procedimiento de realización
representado aquí, en particular en la figura 3, las preformas 12
se mueven a la estación de proyección 28 de la unidad de
esterilización 26 en la que están alineadas, en posición vertical,
según una dirección horizontal longitudinal, llamada dirección de
movimiento X1, con el cuello 16 hacia arriba.
La dirección de movimiento X1 pasa por los ejes
A1 de las preformas 12 en el transcurso del tratamiento.
Ventajosamente, el eje medio de proyección A2
del tubo 40 es globalmente paralelo al eje A1 de cada preforma 12
en el transcurso del tratamiento, y se compensa radialmente este eje
A2, con relación al eje A1 de la preforma 12, con un valor de
desfase E determinado.
Preferiblemente, el eje medio de proyección A2,
que es aquí vertical, se compensa según un radio interior R1 del
cuello 16, que es ortogonal a la dirección de movimiento X1.
Así, la forma del tubo 40 permite proyectar,
hacia abajo, un flujo F de producto de esterilización globalmente
en forma de flujo laminar, es decir, en forma de una cortina
vertical longitudinal, para ello el tubo 40 comprende por ejemplo
una ranura longitudinal o un orificio globalmente circular de
proyección del flujo F.
El flujo F laminar se extiende globalmente aquí
según un plano vertical longitudinal, dicho plano de proyección X2,
que está desplazado radialmente, con relación a la dirección de
movimiento X1, de una distancia igual al
desfase E.
desfase E.
El flujo F de producto de esterilización admite
aquí una infinidad de ejes medios de proyección A2, que se
extienden verticalmente en el plano de proyección X2.
Preferiblemente, el valor de desfase E está
comprendido entre un valor mínimo Emin sensiblemente igual al
diecinueve por ciento del diámetro interior D1 del cuello 16 de cada
preforma 12 y un valor máximo Emax sensiblemente igual a treinta y
dos por ciento del diámetro interior D1 del cuello 16.
Según un procedimiento de realización ventajoso,
el valor de desfase E se elige fijo y sensiblemente igual a ocho
milímetros, de modo que convenga a modelos de preformas 12 que
tienen diámetros interiores D1 incluidos alrededor de entre
veinticinco y cuarenta y dos milímetros.
Gracias a esta disposición del tubo 40, el flujo
F de producto de esterilización se nivela sensiblemente con un
primer sector 60 de la pared 15 interna de cada preforma 12, de modo
que el flujo F de producto de esterilización toque dicho sector 60
de la pared 15 interna.
Al llegar al extremo inferior 20 de la preforma
12, el flujo F de producto de esterilización se desliza sobre el
fondo de la preforma 12 y remonta a lo largo de un segundo sector 62
de la pared 15 interna, diametralmente opuesto al primero 60.
Así, el flujo F de producto de esterilización
barre globalmente el conjunto de la pared 15 interna de cada
preforma 12, por flujo de tipo laminar.
Esta disposición permite, en particular, impedir
la creación de un tapón de sobrepresión, en el fondo de las
preformas 12, que impediría que el producto de esterilización
alcanzara el fondo.
En particular, la velocidad de propulsión del
producto de esterilización, a la salida del tubo 40, es
suficientemente escasa para permitir el flujo de tipo laminar.
Se tiene en cuenta que el flujo F de producto de
esterilización crea una niebla de producto de esterilización
vaporizada que se difunde alrededor del flujo F, lo que permite al
producto de esterilización depositarse sobre el conjunto de cada
preforma 12 y así esterilizar o aseptizar simultáneamente el cuello
16, la pared 15 interna y la pared externa de cada preforma 12.
\newpage
Se describirá a continuación en comparación con
la instalación 10 de la figura 1, un segundo ejemplo de realización
de una instalación 10' que aplicará el procedimiento de
esterilización de preformas según la invención.
Se representa en la figura 4 una instalación 10'
que es apta para producir botellas estériles por soplado a partir
de preformas esterilizas de acuerdo con la invención.
Las preformas 12 se transportan dentro de la
instalación 10' según un flujo continuo que circula de la arriba
hacia abajo, es decir, de la izquierda hacia la derecha considerando
la figura 4.
La instalación 10' según la figura 4 difiere
principalmente de la instalación 10 según la figura 1 en que la
unidad de esterilización 26 comprende una estación de proyección 29
suplementaria, llamada segunda estación.
La segunda estación de proyección 29 está
colocada después de la estación de acondicionamiento térmico 32 de
la unidad de conformación 30, constituida por el horno 42 que
garantiza conjuntamente la función de la estación de activación 50
de la unidad de esterilización 26.
La instalación 10' comprende, de arriba hacia
abajo, una primera unidad de esterilización 26 de las preformas 12
que comprenden una estación de proyección 28, llamada primera
estación; una estación de activación 50 formada por el horno 42;
una segunda estación de proyección 29, a continuación una unidad de
conformación 30 de las preformas 12 que comprende una estación de
acondicionamiento térmico 32 y una estación de moldeado 34.
Ventajosamente, la instalación 10' comprende
después de la estación de moldeado 34 de la unidad de conformación
30, una unidad de relleno 36 y unidad de taponado 38.
Las estaciones 28, 32, 50 y 34 y las unidades
36, 38 son similares a las de la figura 1 descrita
anteriormente.
Preferiblemente, la unidad de esterilización 26
comprende medios (no representados) de preparación del producto de
esterilización vaporizado para abastecer la primera estación de
proyección 28 y/o la segunda estación de
proyección 29.
proyección 29.
La segunda estación de proyección 29 de la
unidad de esterilización 26 es, como la primera estación 28,
provista de al menos un tubo 40 que proyecta, en el transcurso del
tratamiento, un flujo F de producto de esterilización en forma de
un chorro de vapor, aquí hacia el cuello 16 de cada preforma 12 que
debe esterilizarse.
Así, los medios de preparación del producto de
esterilización comprenden, por ejemplo, medios de calentamiento (no
representados) del producto de esterilización y una fuente de aire
(no representada), ventajosamente comprimido y/o esterilizado
mediante cualesquiera medios convenientes, que están previstos para
propulsar el producto de esterilización vaporizado a través del
tubo 40.
Ventajosamente, el aire comprimido se deshidrata
y circula a baja velocidad según un flujo direccional para
constituir un vector para el vapor de producto de
esterilización.
Preferiblemente, el producto de esterilización
está constituido por un compuesto que contiene peróxido de
hidrógeno o peróxido de hidrógeno vaporizado (H2O2) que, en la
segunda estación de proyección 29, se proyecta hacia las preformas
12 en forma de un chorro de gas que comprende el producto de
esterilización en estado de vapor, ventajosamente un chorro de
vapor.
De acuerdo con el procedimiento de
esterilización según la invención, se procede sucesivamente a las
etapas (a), (b) y (c) para que esterilicen al menos la pared interna
15 y el cuello 16 de la preforma 12 con una reducción logarítmica
del número de gérmenes del orden de 3D, o también 3 Log.
Así, se realiza anteriormente como la etapa (b)
de depósito por condensación de una película uniforme de vaho de
producto de esterilización en la primera estación de proyección 28,
a continuación la etapa (c) de calentamiento de la preforma 12 a la
estación de activación 50 del producto de esterilización.
En la primera estación de proyección 28, el
flujo (F) de producto de esterilización se vaporiza, pues cada
preforma 12 se encuentra, de acuerdo con la etapa (a), a una
temperatura T1 que es inferior a la temperatura de condensación Tc
del producto de esterilización.
En la estación de activación 50 del producto de
esterilización, las preformas 12 se calientan entonces al menos
hasta una temperatura T2, preferiblemente superior o igual a la
temperatura de moldeado Tm, y al menos superior o igual a la
temperatura de activación Ta.
Ventajosamente, el horno 42 de la estación
acondicionamiento térmico 32 que constituye los medios de
calentamiento por radiación de la estación de activación 50 lleva
directamente cada preforma 12 a la temperatura de moldeado Tm, que
es superior a la temperatura de activación Ta del producto de
esterilización, y aquí a la temperatura de evaporación Te con el
fin de eliminarlo por evaporación.
Ventajosamente, el horno 42 de calentamiento
ejerce simultáneamente en la instalación 10' las funciones de
estación de acondicionamiento térmico 32 y de activación 50, tanto
para la primera estación de proyección 28 como para la segunda
estación de proyección 29.
Se describirá a continuación, de manera más
detallada, la segunda estación de proyección 29 de la unidad de
esterilización 26, que está destinada a tratar las preformas 12
según una etapa suplementaria de esterilización con el fin de
alcanzar, tanto sobre la pared interna 15 como sobre el cuello 16,
una reducción logarítmica del número de gérmenes que sea superior
3D o 3 Log.
Después de haber sido calentado por el horno 42
de las estaciones 32, 50 a la temperatura T2 determinada, las
preformas 12 pasan a continuación directamente a la segunda estación
de proyección 29 situada posteriormente para sufrir la etapa
suplementaria de esterilización (D).
Ventajosamente, la temperatura de calentamiento
T2 es superior o igual a la temperatura de moldeado Tm, por
ejemplo, incluida entre noventa y cinco grados Celsius (95ºC) y
ciento treinta y cinco grados Celsius (135ºC).
Ahora bien, como las preformas 12 están a una
temperatura superior a la temperatura de activación (Ta), por
ejemplo del orden alrededor de setenta grados Celsius (70ºC) para el
peróxido de hidrógeno (H2O2), no se produce en la segunda estación
de proyección 29 el depósito por condensación de una película
uniforme de vaho de producto de esterilización, como anteriormente
en la primera estación de proyección 28.
En efecto, se activa instantáneamente el
producto de esterilización y se evapora con el contacto de la
preforma calentada 12, produciendo por lo tanto un efecto
bactericida similar sobre el conjunto de la preforma 12, es decir,
tanto sobre la pared interna 15 y el cuello 16 como sobre las partes
externas de la preforma 12.
Gracias a la etapa suplementaria de
esterilización realizada en la segunda estación de proyección 29,
se alcanza ventajosamente una reducción logarítmica del número de
gérmenes, que es al menos del orden de 5D o 5 Log.
Las preformas 12 que recorren la instalación 10,
10', en particular la unidad de esterilización 26, se orientan aquí
verticalmente con el cuello 16 hacia arriba, es decir, en posición
llamada "cuello en cumbre".
Alternativamente, las preformas 12 se orientan
verticalmente con el cuello 16 hacia abajo, o "cuello abajo",
pudiendo cambiar las preformas 12 de orientación vertical en la
instalación 10, 10', en particular de una unidad o de una
estación.
La instalación 10, 10' comprende pues aquí
medios de transferencia (no representados) susceptibles de proceder
al retorno de las preformas 12 tratadas en la estación de proyección
28 de la unidad de esterilización 26 en posición "cuello en
cumbre" a una posición "cuello abajo" para su carga por
parte del dispositivo de transporte 54 asociado al horno 42.
Se debe tener en cuenta que la instalación 10,
10' se ha representado con unidades de tratamiento, tal como la
unidad esterilización 26, la unidad de conformación 30, la unidad de
relleno 36, la unidad de taponado 38.
Estas unidades están alineadas, por ejemplo,
pero puedes colocarse estas unidades según una configuración
diferente, en particular, con dispositivos girando como carruseles
(no representados).
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto
el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet US 20010010145 A [0004]
\bullet WO 9903667 A2 [0013]
\bullet EP 0620099 A [0080]
\bullet EP 0564354 A [0080]
\bullet WO 0048819 A [0083]
Claims (12)
1. Procedimiento de esterilización de una
preforma (12) de material plástico destinada a moldearse, en
particular mediante soplado, en una instalación (10, 10') de
producción de botellas (14) estériles, caracterizado por el
hecho de que comprende al menos las etapas que consisten
sucesivamente en:
(a) verificar que la preforma (12) está a una
temperatura (T1) inferior a la temperatura de condensación (Tc) del
producto de esterilización;
(b) proyectar un flujo (F) de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia la preforma
(12) para causar el depósito por condensación de una película de
vaho (52) de producto de esterilización sensiblemente uniforme
sobre al menos una pared (15) interna de la preforma que debe
esterilizarse; y
(c) calentar por radiación la preforma (12) así
tratada para llevarla a una temperatura (T2) superior o igual a la
temperatura de activación (Ta) del producto de esterilización para
esterilizar al menos la pared (15) interna de la preforma.
2. Procedimiento de esterilización según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende
una etapa suplementaria de esterilización que consiste en:
(d) proyectar un flujo (F) de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia la preformada
(12) previamente calentada a la temperatura (T2) determinada.
3. Procedimiento de esterilización según una de
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de
que la temperatura (T2) de calentamiento de la preforma (12) es
sensiblemente igual a la temperatura de moldeado (Tm) por soplado
de la preforma (12) que es respectivamente superior a la temperatura
de activación (Ta) y a la temperatura de evaporación (Te) para
eliminar el producto de esterilización por evaporación.
4. Instalación (10, 10') para la producción de
botellas (14) estériles a partir de preformas (12) de material
plástico, aplicando el procedimiento de esterilización de las
preformas (12) según una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, del tipo en el cual las preformas (12) se transportan
dentro de la instalación (10, 10') según un flujo continuo que
circula de arriba hacia abajo, y del tipo que comprende
sucesivamente al menos:
- una unidad de esterilización (26) que
comprende al menos una estación de proyección (28), estando dicho
primer puesto provisto al menos de un tubo (40) para proyectar, en
el transcurso del tratamiento, un flujo (F) de producto de
esterilización en forma de un chorro de vapor hacia cada preforma
(12) a esterilizar;
- una unidad de conformación (30) que comprende
una estación de acondicionamiento térmico (32) que comprende un
horno (42) destinado a llevar cada preforma (12) a una temperatura
de moldeado (Tm), y una estación de moldeado (34) apta para
producir una botella (14) estéril,
caracterizada por el hecho de que, en la
primera estación de proyección (28), el flujo (F) de producto de
esterilización se vaporiza sobre cada preforma (12) a una
temperatura (T1) que es inferior a la temperatura de condensación
(Tc) del producto de esterilización, de modo que una película de
vaho (52) de producto de esterilización, sensiblemente uniforme, se
deposita por condensación sobre la pared (15) interna a esterilizar,
y por el hecho de que la unidad de esterilización (26) comprende
una estación de activación (50) del producto de esterilización que
comprende medios de calentamiento por radiación que constituyen el
horno (42) para calentar cada preforma (12) así tratada hasta una
temperatura (T2) superior o igual a la temperatura de activación
(Ta) para esterilizar al menos la pared (15) interna de la preforma
(12).
5. Instalación (10, 10') según la reivindicación
4, caracterizada por el hecho de que los medios de
calentamiento de la estación de activación (50) están constituidos
por el horno (42) de la estación de acondicionamiento térmico (32),
de modo que se caliente cada preforma (12) a una temperatura de
moldeado (Tm) que es respectivamente superior a la temperatura de
activación (Ta) del producto de esterilización y a la temperatura de
evaporación (Te) para eliminar el producto de esterilización por
evaporación.
6. Instalación (10, 10') según la reivindicación
5, caracterizada por el hecho de que la estación de moldeado
(34) de la unidad de conformación (30) comprende al menos un molde
(44) y al menos un dispositivo de soplado (46) asociado que somete
cada preforma (12) a una sobrepresión interna, de modo que cada
preforma (12) esterilizada toma la forma de la impresión del molde
(44) para producir la botella (14) estéril.
7. Instalación (10, 10') según una cualquiera de
las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada por el hecho de
que el eje medio de proyección (A2) del tubo (40) de vaporización
del producto de esterilización hacia el cuello (16) es globalmente
paralelo al eje (A1) de la preforma (12) en el transcurso del
tratamiento y compensada radialmente, con relación al eje (A1) de
la preforma (12), para producir un flujo de producto de
esterilización de tipo laminar dentro de la preforma (12).
8. Instalación (10, 10') según la reivindicación
7, caracterizada por el hecho de que, en la unidad de
esterilización (26), las preformas (12) se alinean globalmente
según una dirección longitudinal de movimiento (X1), y están
dispuestas en posición erguidas, en paralelo las unas junto a las
otras, y por el hecho de que el eje de proyección (A2) del tubo
(40) se desplaza radialmente según una dirección sensiblemente
ortogonal, con relación a la dirección de movimiento (X1).
9. Instalación (10, 10') según una cualquiera de
las reivindicaciones 4 a 8, caracterizada por el hecho de
que el producto de esterilización está constituido por un compuesto
que contiene peróxido de hidrógeno o peróxido de hidrógeno
vaporizado que se activa calentando la preforma (12) más allá de la
temperatura de activación (Ta).
10. Instalación (10, 10') según la
reivindicación 9, caracterizada por el hecho que el producto
de esterilización que comprende peróxido de hidrógeno se proyecta
en estado de vapor a una temperatura superior a ciento seis grados
Celsius.
11. Instalación (10, 10') según una cualquiera
de las reivindicaciones 4 a 10, del tipo que comprende al menos un
dispositivo de transporte (54) provisto de medios de prensión (56)
del cuello (16) de cada preforma (12) para transportar el flujo de
preformas (12) en el horno (42), caracterizada por el hecho
de que el dispositivo de transporte (54) comprende al menos unos
medios (58), tal como un núcleo interno, que penetra axialmente
dentro del cuello (16) de cada preforma (12), bloqueando total o
parcialmente la abertura interior (22) delimitada por el cuello
(16) para aumentar el grado de esterilización por aumento de la
duración de exposición de la pared (15) interna de la preforma (12)
con el producto de esterilización.
12. Instalación (10') según una cualquiera de
las reivindicaciones 4 a 11, caracterizada por el hecho de
que la unidad de esterilización (26) comprende, después del horno
(42), una estación de proyección (29), llamada segunda estación,
que está destinada a proyectar un segundo flujo (F) de producto de
esterilización hacia cada preforma previamente calentada a una
temperatura (T2) determinada que es al menos superior a la
temperatura de activación (Ta) y a la temperatura de evaporación
(Te) del producto de esterilización.
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