FR2890863A1 - Continuous sterilising plant for products in multi-layer brick packages has steam heating and water cooling zones between input and output chambers - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à la stérilisation de produitsThe present invention relates to the sterilization of products
conditionnés dans des emballages souples en forme de briques réalisées en matériau multi-couches à base de carton. Elle concerne plus particulièrement les installations permettant d'effectuer la stérilisation en continu des produits alimentaires de type packaged in flexible packages in the form of bricks made of multi-layer material based on cardboard. It relates more particularly to the facilities for performing the continuous sterilization of food type products.
légumes, soupes, plats cuisinés... conditionnés dans ce type d'emballage. vegetables, soups, ready meals ... packaged in this type of packaging.
D'une manière générale, les produits alimentaires sont stérilisés par application de hautes températures pendant un temps déterminé. In general, the food products are sterilized by applying high temperatures for a predetermined time.
Pour cela, on utilise des installations fonctionnant soit de manière discontinue (de type autoclave ), soit de manière continue (voir par exemple le document FR-1 492 032), au sein desquelles les produits sont soumis à de l'eau ou à de la vapeur d'eau à haute température. For this, systems operating either discontinuously (autoclave type) or continuously (see for example FR-1 492 032) are used, in which the products are subjected to water or water. water vapor at high temperature.
Dans tous les cas, lorsque les produits que l'on souhaite stériliser sont conditionnés en emballages souples, leur stérilisation oblige à maintenir une contre-pression permanente au cours des phases de chauffage et de refroidissement, pour éviter que les emballages n'éclatent sous l'effet de l'augmentation de leur pression interne, liée à l'augmentation de la température en cours de traitement. In all cases, when the products to be sterilized are packaged in flexible packaging, their sterilization forces to maintain a permanent counterpressure during the heating and cooling phases, to prevent the packaging from bursting under the effect of the increase of their internal pressure, related to the increase of the temperature during treatment.
Une contrainte supplémentaire apparaît dans le cas de produits conditionnés dans des emballages souples réalisés en matériau multicouches à base de carton (du genre emballage TETRA RECART marque déposée). En effet, ces emballages cartonnés sont sensibles à l'eau, et un contact prolongé avec l'eau est susceptible d'entraîner leur dégradation ou détérioration. An additional constraint appears in the case of products packaged in flexible packaging made of multilayer material based on cardboard (packaging type TETRA RECART registered trademark). Indeed, these cardboard packs are sensitive to water, and prolonged contact with water is likely to cause their degradation or deterioration.
Les installations connues à ce jour pour le traitement de produits conditionnés dans de tels emballages souples cartonnés , consistent en des structures de type autoclave mettant en oeuvre de la vapeur d'eau. Cependant, ces installations ne sont pas entièrement satisfaisantes, du fait qu'elles assurent une stérilisation par un processus discontinu. Ces autoclaves ont en plus l'inconvénient de ne pas assurer une stérilisation homogène des emballages, en particulier en fonction du positionnement de l'emballage dans l'enceinte de traitement. The known installations to date for the treatment of products packaged in such flexible paperboard packaging, consist of autoclave type structures using water vapor. However, these facilities are not entirely satisfactory because they provide sterilization by a discontinuous process. These autoclaves also have the disadvantage of not ensuring uniform sterilization of the packages, in particular according to the positioning of the package in the treatment chamber.
Pour remédier à ces inconvénients, la demanderesse a développé une nouvelle structure d'installation de stérilisation, particulièrement adaptée au traitement de produits conditionnés dans des emballages souples cartonnés . Cette installation a l'avantage de permettre une stérilisation des produits selon un processus continu, et de manière particulièrement homogène. To remedy these drawbacks, the Applicant has developed a new sterilization installation structure, particularly suitable for processing packaged products in flexible cardboard packaging. This facility has the advantage of allowing sterilization of products in a continuous process, and in a particularly homogeneous manner.
Pour cela, l'installation de stérilisation conforme à la présente invention est constituée d'une enceinte de traitement sous pression comportant, de l'amont vers l'aval successivement: - un sas de chargement, - une zone de chauffage par vapeur sous pression, équipée de moyens permettant l'application de conditions de pression et de température adaptées pour assurer la stérilisation des produits, - une zone de refroidissement par pulvérisation d'eau sur les emballages contenant lesdits produits, et - un sas de déchargement. For this, the sterilization installation according to the present invention consists of a pressure treatment chamber comprising, from upstream to downstream successively: a loading lock, a pressurized steam heating zone; , equipped with means allowing the application of pressure and temperature conditions adapted to ensure the sterilization of the products, - a cooling zone by spraying water on the packages containing said products, and - an unloading lock.
Cette installation comporte encore des structures supports pour le regroupement en lots d'une pluralité d'emballages, ainsi que des moyens pour le transport en continu desdites structures supports dans ladite enceinte, depuis le sas de chargement, jusqu'au sas de déchargement. This installation also comprises support structures for the grouping of a plurality of packages in batches, as well as means for the continuous transport of said support structures in said enclosure, from the loading chamber to the unloading station.
Selon une forme de réalisation préférée, l'installation comporte une enceinte de traitement allongée, avec les sas de chargement et de déchargement situés au niveau de l'une de ses extrémités; la zone de chauffage de cette enceinte est aménagée au- dessus de la zone de refroidissement; d'autre part, les moyens de transport sont adaptés pour assurer le convoyage des structures supports d'emballages sur la longueur de l'enceinte, ceci selon plusieurs tronçons horizontaux superposés, de type aller-retour, au sein de chacune des zones de chauffage et de refroidissement. According to a preferred embodiment, the installation comprises an elongated treatment chamber, with the loading and unloading locks located at one of its ends; the heating zone of this chamber is arranged above the cooling zone; on the other hand, the means of transport are adapted to convey the packaging support structures along the length of the enclosure, in accordance with several horizontal superimposed sections of the round-trip type, within each of the heating zones. and cooling.
Selon une autre particularité, les zones de chauffage et de refroidissement sont séparées par une cloison munie d'une ouverture qui est située au niveau de l'extrémité de l'enceinte opposée aux sas de chargement et de déchargement. According to another feature, the heating and cooling zones are separated by a partition provided with an opening which is located at the end of the enclosure opposite to the loading and unloading lock.
Selon encore une autre caractéristique, la zone de chauffage est équipée de moyens d'injection de vapeur associés à des moyens ventilateurs, agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement qui est opposée aux sas de chargement et de déchargement. La zone de chauffage est également équipée, avantageusement, de moyens complémentaires d'injection de vapeur, agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte de traitement située du côté des sas de chargement et de déchargement. According to yet another characteristic, the heating zone is equipped with steam injection means associated with fan means, arranged at the end of the treatment chamber which is opposite to the loading and unloading chambers. The heating zone is also equipped, advantageously, with additional steam injection means, arranged at the end of the treatment chamber situated on the side of the loading and unloading chambers.
Toujours selon une autre particularité, l'installation comporte des moyens d'injection d'air comprimé dans la zone de refroidissement. Still according to another particularity, the installation comprises means for injecting compressed air into the cooling zone.
De manière avantageuse, la zone de refroidissement est équipée d'au moins deux rampes de pulvérisation d'eau situées, pour l'une, en partie supérieure, au-dessus des différents tronçons de transport des structures supports d'emballages, et pour l'autre, à un niveau intermédiaire, entre deux tronçons horizontaux superposés. Advantageously, the cooling zone is equipped with at least two water spray bars located, for one, in the upper part, above the different transport sections of the packaging support structures, and for the other, at an intermediate level, between two superimposed horizontal sections.
Selon une autre particularité, l'installation comprend des structures supports d'emballages de forme générale cylindrique, coopérant avec des moyens de transport aptes - d'une part, à convoyer lesdites structures supports avec leur axe longitudinal disposé horizontalement, et - d'autre part, à permettre la mise en rotation desdites structures supports autour de leur axe longitudinal pour assurer une rotation sur eux-mêmes des emballages, ceci uniquement au niveau de certaines parties de l'enceinte de traitement: en particulier dans certaines parties de la zone de chauffage et dans certaines parties de la zone de refroidissement. According to another feature, the installation comprises packaging support structures of generally cylindrical shape, cooperating with transport means able - on the one hand, to convey said support structures with their longitudinal axis disposed horizontally, and - other on the other hand, to allow said support structures to rotate about their longitudinal axis in order to rotate the packages themselves, only at certain parts of the treatment chamber: in particular in certain parts of the heating and in some parts of the cooling zone.
Dans ce cadre, les moyens de transport sont avantageusement conformés pour coopérer avec les structures supports d'emballages selon deux positions: une position dite en suspension dans laquelle lesdits moyens de transport portent lesdites structures supports, ces dernières ne subissant alors pas de mouvement de rotation, et - une position dite en poussée dans laquelle lesdites structures reposent sur un plan support fixe et sont mises en rotation par roulement sur ledit plan fixe du fait de leur entraînement par lesdits moyens de transport. In this context, the transport means are advantageously shaped to cooperate with the packaging support structures in two positions: a so-called suspended position in which said transport means carry said support structures, the latter then not undergoing rotational movement and a so-called thrust position in which said structures rest on a fixed support plane and are rotationally rotated on said fixed plane by being driven by said transport means.
Selon encore une autre particularité, les moyens de transport comportent un tronçon retour agencé entre le sas de déchargement et le sas de chargement, lequel tronçon retour transite dans une boucle retour de l'enceinte, laquelle boucle retour comporte un bouchon d'eau assurant l'étanchéité entre la zone de chauffage et la zone de refroidissement de ladite enceinte. According to yet another particularity, the means of transport comprise a return section arranged between the unloading chamber and the loading chamber, which return section passes through a return loop of the enclosure, which return loop comprises a water cap ensuring the sealing between the heating zone and the cooling zone of said enclosure.
L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'une forme de réalisation particulière, donnée uniquement à titre 20 d'exemple et représentée sur la figure unique annexée. The invention will be further illustrated, without being limited in any way, by the following description of a particular embodiment, given by way of example only and shown in the appended single figure.
Telle que représentée sur cette figure, l'installation de stérilisation 1 a une structure particulièrement adaptée pour la stérilisation en continu de produits conditionnés dans des emballages souples, en forme de briques, réalisés en matériau multi-couches à base de carton. As shown in this figure, the sterilization installation 1 has a structure particularly suitable for the continuous sterilization of products packaged in flexible packaging, shaped bricks, made of multi-layer material based on cardboard.
L'installation correspondante est constituée principalement d'une enceinte étanche sous pression 2, de forme générale cylindrique allongée. The corresponding installation consists mainly of a pressurized sealed enclosure 2 of generally elongate cylindrical shape.
Cette enceinte 2 comporte, de l'amont vers l'aval (conformément au sens de cheminement des emballages détaillé ci-après), successivement: -un sas de chargement 3, - une zone de chauffage 4 par vapeur sous pression, au sein de laquelle les produits sont stérilisés par haute température, - une zone de refroidissement 5 par pulvérisation d'eau, dans laquelle les produits préalablement montés en température sont refroidis, et - un sas de déchargement 6. This enclosure 2 comprises, from upstream to downstream (in accordance with the direction of travel of the packages detailed below), successively: a loading lock 3, a heating zone 4 by steam under pressure, within which the products are sterilized by high temperature, - a cooling zone 5 by water spray, in which the products previously mounted in temperature are cooled, and - an airlock 6.
Sur la figure annexée, on remarque que les zones de chargement 3 et de déchargement 6 se situent au niveau de l'une des extrémités de l'enceinte étanche 2. In the attached figure, it can be seen that the loading and unloading zones 3 are located at one of the ends of the sealed enclosure 2.
On observe encore que la zone de chauffage 4 est aménagée au-dessus de la zone de refroidissement 5; elles sont séparées par une cloison intermédiaire 7, munie d'une ouverture de communication 8 qui se situe au niveau de l'extrémité de l'enceinte 2 opposée aux sas de chargement 3/déchargement 6. It is also observed that the heating zone 4 is arranged above the cooling zone 5; they are separated by an intermediate partition 7, provided with a communication opening 8 which is located at the end of the chamber 2 opposite to the loading lock 3 / unloading 6.
Les produits en emballages briques sont regroupés en lots dans des structures supports 9, de forme générale cylindrique. Ces structures supports 9 sont convoyées, au sein de l'enceinte 2, par des moyens de transport 10 constitués de chaines porteuses. The products in brick packaging are grouped in batches in support structures 9, of generally cylindrical shape. These support structures 9 are conveyed, within the enclosure 2, by transport means 10 consisting of carrier chains.
Les structures supports 9 sont ainsi convoyées selon un circuit fermé, au travers de l'ensemble de l'enceinte 2, cela à une vitesse donnée correspondant à la durée nécessaire de stérilisation du produit en brique. The support structures 9 are thus conveyed in a closed circuit, through the entire enclosure 2, at a given speed corresponding to the necessary sterilization time of the brick product.
En l'occurrence, les chaines de transport 10 sont agencées pour assurer le convoyage des structures supports 9 depuis le sas de chargement 3, puis successivement dans la zone de chauffage 4, l'ouverture de passage 8, dans la zone de refroidissement 5, jusqu'au sas de déchargement 6. Le cheminement au sein de chacune des zones de chauffage 4 et de refroidissement 5 s'effectue ici selon plusieurs tronçons horizontaux superposés 10', de type aller/retour; la zone de chauffage 4 comporte en l'espèce cinq tronçons de transport 10' (correspondant à deux allerretour et demi), et la zone de refroidissement 5 comporte quant à elle trois tronçons de transport 10' (correspondant à un aller-retour et demi). In this case, the transport chains 10 are arranged to convey the support structures 9 from the loading chamber 3, then successively in the heating zone 4, the passage opening 8, in the cooling zone 5, to the unloading lock 6. The path within each of the heating zones 4 and cooling 5 is performed here according to several superimposed horizontal sections 10 'of the return type; the heating zone 4 comprises in this case five transport sections 10 '(corresponding to two rounds and a half), and the cooling zone 5 comprises in turn three transport sections 10' (corresponding to a round trip and a half ).
A l'extérieur de la zone de traitement 4, 5, une boucle de retour 11 est aménagée pour le transit d'un tronçon retour 10" des chaînes de transport 10, entre le sas de déchargement 6 et le sas de chargement 3. Un bouchon d'eau 12 est prévu dans une zone de siphon localisée dans cette boucle 11, pour assurer l'étanchéité entre la zone de chauffage 4 et la zone de refroidissement 5. Outside the treatment zone 4, 5, a return loop 11 is arranged for the transit of a return section 10 "of the transport chains 10, between the unloading chamber 6 and the loading chamber 3. A water plug 12 is provided in a siphon zone located in this loop 11, to ensure sealing between the heating zone 4 and the cooling zone 5.
Au surplus, dans la présente réalisation, les structures supports 9 sont convoyées par les chaines de transport 10 avec leur axe longitudinal disposé horizontalement et avec une possibilité de mise en rotation autour de cet axe longitudinal. Comme détaillé par la suite, les structures supports 9 ne sont avantageusement mises en rotation que sur une partie de leur cheminement au sein de l'enceinte 2 (dans la zone de chauffage 4 et dans la zone de refroidissement 5). In addition, in the present embodiment, the support structures 9 are conveyed by the transport chains 10 with their longitudinal axis disposed horizontally and with a possibility of being rotated around this longitudinal axis. As detailed below, the support structures 9 are advantageously rotated only on part of their path within the chamber 2 (in the heating zone 4 and in the cooling zone 5).
Le sas de chargement 3 comporte une structure adaptée pour le transfert des structures supports 9, chargées en emballages, depuis l'atmosphère jusqu'à l'enceinte sous pression 2, où elles sont prises en charge par les chaînes de transport 10. Ce sas de chargement 3 assure l'étanchéité entre l'atmosphère extérieure et la zone de chauffage 4 sous pression. The loading chamber 3 comprises a structure adapted for the transfer of the support structures 9, loaded in packages, from the atmosphere to the pressure vessel 2, where they are supported by the transport chains 10. This airlock loading 3 ensures the seal between the outside atmosphere and the heating zone 4 under pressure.
Une fois à l'intérieur de l'enceinte sous pression 2, les structures supports 9 entrent dans la zone de chauffage 4, pour assurer la stérilisation des produits. Les conditions ambiantes de température et de pression de cette zone de chauffage sont obtenues par des moyens d'injection de vapeur 13, agencés du coté opposé à l'extrémité de l'enceinte équipée des sas de chargement 3/déchargement 6. Des moyens d'injection de vapeur complémentaires 13' sont agencés au niveau de l'extrémité de l'enceinte 2 située du côté des sas de chargement 3/déchargement 6; cette injection supplémentaire de vapeur permet en particulier de prévenir la condensation d'eau sur les emballages froids qui viennent de pénétrer dans l'enceinte 2 au niveau du sas de chargement 3. Once inside the pressure vessel 2, the support structures 9 enter the heating zone 4 to sterilize the products. The ambient temperature and pressure conditions of this heating zone are obtained by steam injection means 13, arranged on the opposite side to the end of the chamber equipped with the loading chamber 3 / unloading 6. complementary steam injection 13 'are arranged at the end of the chamber 2 located on the side of the loading chamber 3 / unloading 6; this additional injection of steam makes it possible in particular to prevent the condensation of water on the cold packs which have just entered the enclosure 2 at the level of the loading chamber 3.
Des moyens ventilateurs 14 sont associés aux moyens d'injection de vapeur 13 pour assurer l'homogénéité du mélange air et vapeur, afin de maintenir une température constante dans la zone de chauffage 4. Fan means 14 are associated with the steam injection means 13 to ensure homogeneity of the air and vapor mixture, in order to maintain a constant temperature in the heating zone 4.
Les structures supports 9 passent ensuite dans la zone de refroidissement 5, au travers de l'ouverture 8. The support structures 9 then pass into the cooling zone 5, through the opening 8.
Le refroidissement des emballages s'effectue par pulvérisation de fines gouttelettes d'eau sur les structures supports 9. L'écoulement d'eau sur les surfaces extérieures des emballages assure l'échange thermique nécessaire au refroidissement. L'eau est en l'occurrence projetée par deux rampes de pulvérisateurs 15 et 16 disposées sur la structure interne de l'enceinte. Plus précisément, une première rampe de pulvérisation 15 se situe en partie supérieure de la zone de refroidissement 5, au dessus des différents tronçons de transport 10' des structures supports 9, et projette l'eau de refroidissement vers les structures supports 9 sousjacentes; la seconde rampe de pulvérisation 16 se situe à un niveau intermédiaire au sein de la zone de refroidissement 5, entre deux tronçons de transport 10' superposés. The packaging is cooled by spraying fine water droplets on the support structures 9. The flow of water on the outer surfaces of the packages ensures the heat exchange necessary for cooling. Water is in this case projected by two sprayer ramps 15 and 16 disposed on the internal structure of the enclosure. More specifically, a first spray boom 15 is located in the upper part of the cooling zone 5, above the various transport sections 10 'of the support structures 9, and projects the cooling water to the underlying support structures 9; the second spray bar 16 is located at an intermediate level within the cooling zone 5, between two superimposed transport sections 10 '.
Dans la zone de refroidissement 5, on prévoit avantageusement encore des moyens d'injection d'air comprimé 17, utiles pour ajuster la pression interne de l'enceinte 2 à une valeur souhaitée; cette injection d'air comprimé dans la zone de refroidissement 5 optimise la séparation des zones de chauffage 4 et de refroidissement 5 de l'enceinte (en particulier au niveau de l'ouverture de passage 8). In the cooling zone 5, there is advantageously still provided compressed air injection means 17, useful for adjusting the internal pressure of the chamber 2 to a desired value; this injection of compressed air into the cooling zone 5 optimizes the separation of the heating zones 4 and cooling 5 of the enclosure (in particular at the passage opening 8).
En sortie de la zone de refroidissement 5, les structures supports 9 sont extraites de l'enceinte 2 par le sas de déchargement 6. Ce sas 6 assure l'étanchéité entre la zone de refroidissement 5 sous pression et l'atmosphère extérieure. At the outlet of the cooling zone 5, the support structures 9 are extracted from the chamber 2 by the airlock 6. This airlock 6 seals between the cooling zone 5 under pressure and the external atmosphere.
Le tronçon de transport 10" à vide transite dans la boucle de retour 11, pour revenir vers le sas 3 en vue d'un nouveau chargement en structures supports 9. The transport section 10 "empty passes through the return loop 11, to return to the lock 3 for a new loading support structures 9.
A titre indicatif, la pression dans l'enceinte 2 peut être comprise entre 2 et 5 bars; les températures appliquées aux produits dans la zone de chauffage 4 peuvent être de l'ordre de 100 C à 150 C. As an indication, the pressure in the chamber 2 may be between 2 and 5 bar; the temperatures applied to the products in the heating zone 4 may be of the order of 100 C to 150 C.
De manière générale, la mise en rotation des structures supports d'emballages 9 est réalisée par tout moyen approprié. In general, the rotation of the packaging support structures 9 is carried out by any appropriate means.
En l'occurrence, les moyens de transport 10 sont conformés pour coopérer avec les structures supports 9 selon deux positions: - une position dite en suspension dans laquelle les moyens de transport 10 portent intégralement lesdites structures supports 9, ces dernières ne subissant alors pas de mouvement de rotation, et - une position dite en poussée dans laquelle lesdites structures supports 9 reposent sur un plan support fixe et sont mises en rotation par roulement sur ledit plan fixe du fait de leur entraînement par lesdits moyens de transport 10. In this case, the transport means 10 are shaped to cooperate with the support structures 9 in two positions: - a so-called suspended position in which the transport means 10 carry integrally said support structures 9, the latter not then undergoing any rotational movement, and a so-called thrust position in which said support structures 9 rest on a fixed support plane and are rotationally rotated on said fixed plane by being driven by said transport means 10.
En fonctionnement, dans la zone de chauffage 4 et de préférence sur une partie seulement de cette zone, les structures supports 9 sont mises en rotation pour assurer un traitement thermique homogène des produits. D'autre part, dans la zone de refroidissement 5 et de préférence sur seulement une partie de cette zone, les structures supports 9 sont entraînées en rotation de manière notamment - à optimiser les échanges thermiques avec l'eau pour réduire le temps de refroidissement, et aussi pour éviter l'accumulation d'eau sur l'emballage susceptible de pénétrer par les tranches du carton, assurant ainsi la pérennité de l'intégrité de l'emballage. In operation, in the heating zone 4 and preferably only part of this zone, the support structures 9 are rotated to ensure a homogeneous heat treatment of the products. On the other hand, in the cooling zone 5 and preferably only on a part of this zone, the support structures 9 are rotated in particular in order to optimize heat exchanges with the water to reduce the cooling time, and also to prevent the accumulation of water on the package likely to penetrate the slices of the carton, thus ensuring the durability of the integrity of the package.
Par exemple, la position en poussée peut être mise en oeuvre sur l'un ou quelques uns des tronçons horizontaux de transport 10' dans les zones de chauffage 4 et de refroidissement 5. For example, the thrust position can be implemented on one or some of the horizontal transport sections 10 'in the heating and cooling zones 4.
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