FR2971995A1 - Procede et installation visant a realiser une atmosphere controlee au niveau du ciel gazeux d'un recipient de stockage d'un produit mettant en œuvre une emulsion gaz/liquide - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de conditionnement d'un produit dans un récipient, du type comprenant au moins les étapes suivantes : - une ou plusieurs opérations de lavage ou rinçage du récipient à l'aide d'une solution aqueuse de lavage/rinçage ; - une étape de remplissage total ou partiel du récipient à l'aide du produit ; se caractérisant en ce que pour la ou au moins une des opérations de lavage ou rinçage, on réalise l'opération par injection dans le récipient d'une émulsion gaz/liquide obtenue par l'injection préalable dans la solution aqueuse de lavage/rinçage d'un débit d'un gaz de traitement.
Description
La présente invention concerne le domaine des procédés d'inertage de récipients utilisés pour le stockage de produits, et notamment d'emballages de liquides alimentaires, ou pharmaceutiques ou encore cosmétiques etc....Ces procédés visent en fait à réaliser une atmosphère contrôlée au niveau du ciel gazeux de tels récipients : « contrôlée », selon les produits visés, le plus souvent vis-à-vis de leur teneur résiduelle en oxygène. Dans la plupart des industries, en particulier dans l'industrie agroalimentaire et plus particulièrement dans l'industrie de la boisson, il est nécessaire de maintenir les produits conditionnés en flacon sous des atmosphères contenant une faible i o concentration en oxygène. Cette nécessité résulte souvent d'une volonté de préserver la qualité du produit du fait d'une sensibilité des produits conditionnés à l'oxydation. Ce maintien sous atmosphère à faible concentration en oxygène est communément appelé « inertage ». L'inertage consiste à substituer un volume d'air présent dans le contenant 15 à inerter, par un volume d'un gaz considéré comme inerte dans les conditions d'utilisations. Les gaz les plus souvent utilisés pour cette opération sont l'azote, l'argon, le dioxyde de carbone. Une telle opération d'inertage, du contenant et/ou du ciel gazeux du 20 contenu, peut intervenir, selon les applications, selon les lignes, lors de différentes étapes de la chaîne de conditionnement, notamment après remplissage partielle du contenant avec le produit.
Si la chaîne de conditionnement intègre une étape de lavage et/ou 25 rinçage de l'emballage, l'introduction du gaz inerte s'opère toujours après celle-ci, et suivant la succession suivante : - l'emballage est lavé puis rincé, avant introduction du contenu (produit) - on procède à l'inertage de l'espace de tête Le plus souvent, il est considéré par ces industriels que le produit ne va pas reprendre d'oxygène durant l'étape de remplissage produit. Dans ce cas il 30 n'est pas effectué de pré-inertage du récipient, et on n'inerte que l'espace de tête. Reste que certains industriels, pour certaines applications, préfèrent préinerter avant le remplissage produit, par exemple pour les raisons suivantes : - Le produit est très sensible - La cadence de la machine fait qu'un simple inertage est insuffisant - Le produit mousse lors de son remplissage, la mousse produite lors du remplissage est alors saturée avec le gaz initialement présent dans le récipient, sans oublier le fait que cette mousse empêche l'introduction du gaz pour l'inertage de l'espace de tête. Il est alors préférable dans ce cas-ci de réaliser i o cette mousse dans une ambiance de gaz inerte. On rappellera ici que s'agissant des étapes et vocabulaires de « lavage » ou « rinçage », cette industrie peut pratiquer de nombreuses configurations, parmi lesquelles : 15 - une unique opération (on peut l'appeler lavage ou rinçage peu importe), utilisant de l'eau ; - une première opération envoyant une solution active (par exemple contenant de l'acide peracétique ou encore un agent lavant), suivie d'une ou plusieurs opérations de rinçage à l'eau. 20 Aussi on parlera dans ce qui suit indifféremment de lavage, de rinçage, de lavage/rinçage, étant entendu que l'invention intervient à l'une ou plusieurs de ces étapes utilisant de l'eau ou une solution aqueuse, même si elle intervient préférentiellement lors de la dernière étape de rinçage qui peut être effectuée sur une ou plusieurs têtes (un ou plusieurs postes) de la machine 25 mise en oeuvre par le site. Revenons sur l'opération d'inertage, qui est réalisée traditionnellement par l'un des procédés bien connus de cette industrie tels que : - l'introduction du gaz sous forme gazeuse, par exemple par une canule 3o descendant à l'intérieur du contenant, voire à l'intérieur du produit ; - l'utilisation de capots d'inertage tels que ceux décrits dans les documents EP-761 541, EP-1213551, US-4 140 159, ou encore US-5 417 255), combinant souvent deux régimes d'injection de gaz dans le récipient, laminaire et turbulent, afin d'obtenir une meilleure efficacité et notamment éviter les entrées d'air dans le récipient. Ces technologies gazeuses sont questionnées, notamment quant aux performances d'inertage faibles qu'elles permettant d'atteindre dans le cas des hautes cadences d'embouteillage sur les lignes actuelles, mais aussi quant à leur implémentation difficile et sur mesure pour chaque ligne de conditionnement (encombrement des équipements etc...). En d'autres termes, très souvent le procédé suivi dans les lignes d'embouteillage ne permet pas de disposer du temps nécessaire pour atteindre une performance suffisante de l'inertage du contenant. - on a également proposé d'introduire le gaz sous forme liquéfiée, Le par la dépose de gouttes d'azote liquide dans chaque récipient (technique appelée parfois dans cette industrie « Droppel », on pourra se reporter par exemple au document EP-762 046). Reste que ces technologies de dépose de gouttes se révèlent en pratique onéreuses, et peu performantes pour certains produits et emballages (résiduel d'oxygène atteint), mais posent également des problèmes de mise en pression de l'emballage. Enfin, le refroidissement brusque engendré par l'injection du gaz liquéfié peut entraîner un phénomène d'aspiration de l'atmosphère au dessus du contenant, empêchant ainsi d'obtenir un résultat totalement satisfaisant en termes d'inertage.
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle solution d'inertage, permettant lors de l'étape de lavage/rinçage du contenant, d'inerter ou de pré-inerter la bouteille ou le contenant avant son remplissage ultérieur par le produit. Cette solution présente ainsi l'avantage de profiter d'une étape déjà 3o existante sur la ligne d'embouteillage pour réaliser l'inertage du flacon ou le compléter.
Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention propose d' utiliser l'étape de lavage / rinçage d'un contenant, étape qui offre en général un temps 2 à 3 fois supérieur au temps laissé selon l'art antérieur pour réaliser une étape d'inertage après remplissage produit. À cette fin, on injecte dans l'eau de rinçage un débit d'un gaz de traitement (préférentiellement un gaz neutre tel l'azote) créant ainsi une émulsion gaz/liquide qui remplacera l'eau seule utilisée habituellement pour le rinçage. Les débits d'eau utilisés pour le rinçage sont le plus souvent sur de telles lignes compris entre 0,3 et 1 fois le volume du contenant. On peut ainsi aisément créer une émulsion gaz / liquide contenant par exemple 0,1 à 5 fois le volume de gaz comparé au volume d'eau utilisée pour le rinçage, et introduire cette émulsion dans le contenant. L'émulsion gaz/liquide selon l'invention peut être réalisée en respectant les règles de l'art bien connues de l'homme du métier de telles émulsions.
L'injection du gaz pourra ainsi se faire en utilisant un injecteur de type Venturi, ou poreux, ou encore un mélangeur statique, voire tout simplement une injection directe dans la canalisation transportant la solution ou l'eau. Pour différentes raisons et en particulier sa facilité à être nettoyé, le mélangeur statique est préféré.
Toujours à titre illustratif de ces règles de l'art, on peut donner l'exemple suivant : pour un débit d'eau de l'ordre de 6 m3/h on utilise une canalisation de diamètre préférentiellement compris entre 25 et 35 mm. On place un injecteur sur cette canalisation, distant préférentiellement d'au moins 3 m de la fin de la ligne concernée, le gaz pourra être injecté à une pression de 0,1 bar supérieure à la pression d'eau dans la ligne. La présente invention concerne alors un procédé de conditionnement d'un produit dans un récipient, du type comprenant au moins les étapes suivantes : - une ou plusieurs opérations de lavage et/ou rinçage du récipient à l'aide d'une solution aqueuse de lavage/rinçage ; - une étape de remplissage total ou partiel du récipient à l'aide du produit ; se caractérisant en ce que pour la ou au moins une des opérations de lavage ou rinçage, on réalise l'opération par injection dans le récipient d'une émulsion gaz/liquide obtenue par l'injection préalable dans la solution aqueuse de lavage/rinçage d'un débit d'un gaz de traitement. L'invention pourra par ailleurs adopter l'un ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : i) l'émulsion est réalisée en respectant un rapport gaz/liquide compris entre 0,1 volume de gaz par volume de liquide et 5 volumes de gaz par volume de liquide, et préférentiellement compris entre 0,2 volume de gaz par volume de liquide et 3 volumes de gaz par volume de liquide. D - le procédé comporte plusieurs opérations de lavage ou rinçage du récipient en série, et - l'émulsion gaz/liquide est utilisée pour toutes les opérations de lavage/rinçage du récipient, et - l'on réalise l'émulsion par injection du gaz de traitement dans la solution de lavage/rinçage alimentant l'ensemble des postes de lavage/rinçage, le point d'injection étant situé en amont du premier poste vu par le récipient. k) - le procédé comporte plusieurs opérations de lavage ou rinçage du récipient en série, et - l'émulsion gaz/liquide est utilisée pour la dernière opération de lavage/rinçage du récipient, et - l'on réalise l'émulsion par injection du gaz de traitement dans l'eau de lavage/rinçage alimentant le dernier poste de lavage/rinçage vu par le récipient. 1) la solution aqueuse de lavage/rinçage circule dans une canalisation, alimentant le ou les postes successifs où sont réalisées la ou les opérations de lavage/rinçage, et l'émulsion est réalisée par l'injection du gaz de traitement dans la solution circulante : - en amont de l'unique poste de lavage/rinçage ou en amont du premier poste de lavage/rinçage vu par le récipient. ; ou - en amont du dernier poste de lavage/rinçage vu par le récipient. m) le gaz de traitement est un gaz neutre choisi parmi l'azote, l'argon, le CO2 ou leurs mélanges. 1 o n) la solution aqueuse est de l'eau. o) la solution est aqueuse est de l'eau additivée, par exemple d'un agent mouillant, ou encore d'un agent désinfectant, ou d'un autre agent d'intérêt selon le produit encapsulé.
15 Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, l'émulsion gaz/liquide peut être utilisée (en remplacement de la solution aqueuse seule, traditionnellement utilisée pour un lavage ou rinçage) pour l'opération unique de lavage/rinçage de l'installation (quand il n'y en a qu'une seule), ou pour toutes les opérations de lavage/rinçage de l'installation (quand elles sont plusieurs), 20 ou pour l'une ou plusieurs seulement des opérations de lavage/rinçage de l'installation (quand elles sont plusieurs). Et le fait de répéter plusieurs fois sur la ligne un tel lavage avec une émulsion gaz/liquide permet d'optimiser l'abaissement de la concentration en oxygène du contenant quand l'application (type de produit) le nécessite. 25 Selon un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, la ou les opérations de lavage ou rinçage pratiquées au cours du procédé le sont dans une configuration où le récipient à son col d'ouverture (ou bord supérieur) vers le bas, la solution (ou émulsion) de lavage ou rinçage étant alors propulsée à l'intérieur du récipient de bas en haut, et l'on comprend alors que se produit le phénomène suivant : lors de l'introduction de l'émulsion gaz/liquide, du fait du changement de pression/volume, le gaz de traitement (par exemple neutre) est libéré dans le récipient, permettant ainsi un abaissement de la concentration en oxygène du contenant, mais de plus ici le récipient étant « à l'envers », l'eau est évacuée par gravité tandis que le gaz libéré à tendance à monter à l'intérieur du récipient et donc à y rester en grande partie. On parle ici de « bord supérieur » ou de « col d'ouverture » du récipient, ce que l'on doit entendre, comme il apparaitra clairement à l'homme du métier, comme l'ouverture supérieure du récipient par laquelle s'effectue le remplissage du produit à y stocker, avant que ce récipient ne soit bien entendu fermé par un moyen quelconque en bout de ligne (operculage etc...). L'invention concerne également une installation de conditionnement d'un produit dans un récipient, du type comprenant au moins les postes suivants : - un ou plusieurs postes de lavage et /ou rinçage du récipient à l'aide d'une solution aqueuse de lavage/rinçage ; - un poste de remplissage total ou partiel du récipient à l'aide du produit ; se caractérisant en ce qu'elle comprend des moyens d'injection, dans la solution aqueuse de lavage/rinçage d'un débit d'un gaz de traitement, permettant de créer grâce à cette injection une émulsion gaz/liquide, moyens positionnés de manière à permettre que le ou au moins un desdits postes de lavage ou rinçage mette en oeuvre cette émulsion gaz/liquide pour réaliser l'opération de lavage ou rinçage du récipient associée au poste considéré.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec la figure 1 (unique) annexée, qui est une vue schématique partielle d'une installation de mise en oeuvre du Procédé de l'invention.
On reconnaît alors sur la figure 1 les éléments suivants : - la présence d'une canalisation 1, transportant une solution de rinçage qui est ici de l'eau (circulant par exemple à 2,5 m3/h), - un récipient 2 est présenté, tête en bas, tour à tour à trois postes de lavage/rinçage 3,4, 5 (les moyens de déplacement du récipient ne sont pas représentés sur la figure) ; - en chaque poste de lavage/rinçage est présente une canule C, sur laquelle vient se positionner le récipient, canule apte a projeter dans le récipient la solution de lavage/rinçage (solution de lavage seule en temps normal selon l'art antérieur); - conformément à l'invention, selon un de ses modes de mise en oeuvre, on procède à l'adjonction, dans l'eau circulante, en un point situé en amont du premier poste de lavage 3 vu par le récipient, d'un gaz de traitement qui est ici de l'azote (arrivant dans la canalisation avec ici un débit de 5 Nm3/h), ici par une injection directe. - en aval de ce point d'injection, circule donc une émulsion H2O/N2 qui va alimenter les trois postes 3, 4, 5. On a utilisé une installation telle que celle de la figure 1 pour laver des bouteilles de 500 ml, destinées à stocker des boissons sensibles à l'oxydation.
Le lavage était réalisé en trois étapes sur les trois postes 3, 4 et 5. A chaque étape, de l'eau azotée aux conditions de débit illustrées sur le schéma est envoyée dans la bouteille pendant une durée de l'ordre d'une seconde. On a pu alors démontrer qu'à la fin des trois étapes de lavage, et avant encapsulation (ayant suivi le remplissage par la boisson), la concentration en oxygène résiduel dans l'atmosphère de la bouteille est inférieure à 3%., ce qui est le cahier des charges requis pour ce site utilisateur, et qui représente une nette amélioration par rapport à ce qu'obtient ce site par les techniques qu'il utilise habituellement (canules plongeantes, résiduels d'oxygène compris entre 6 et 15%). ---------------------
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Procédé de conditionnement d'un produit dans un récipient, du type comprenant au moins les étapes suivantes : - une ou plusieurs opérations de lavage et /ou rinçage du récipient à l'aide d'une solution aqueuse de lavage/rinçage ; - une étape de remplissage total ou partiel du récipient à l'aide du produit ; se caractérisant en ce que pour la ou au moins une des opérations de lavage ou rinçage, on réalise l'opération par injection dans le récipient d'une émulsion gaz/liquide obtenue par l'injection préalable dans la solution aqueuse de lavage/rinçage d'un débit d'un gaz de traitement.
- 2. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant en ce que l'émulsion est réalisée en respectant un rapport gaz/liquide compris entre 0,1 volume de gaz par volume de liquide et 5 volumes de gaz par volume de liquide, et préférentiellement compris entre 0,2 volume de gaz par volume de liquide et 3 volumes de gaz par volume de liquide.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, se caractérisant en ce que : - le procédé comporte plusieurs opérations de lavage ou rinçage du récipient en série, et - l'émulsion gaz/liquide est utilisée pour toutes les opérations de lavage/rinçage du récipient, et en ce que - l'on réalise l'émulsion par injection du gaz de traitement dans la solution de lavage/rinçage alimentant l'ensemble des postes de lavage/rinçage, le point d'injection étant situé en amont du premier poste vu par le récipient.
- 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, se caractérisant en ce que :- le procédé comporte plusieurs opérations de lavage ou rinçage du récipient en série, et - l'émulsion gaz/liquide est utilisée pour la dernière opération de lavage/rinçage du récipient, et en ce que - l'on réalise l'émulsion par injection du gaz de traitement dans l'eau de lavage/rinçage alimentant le dernier poste de lavage/rinçage vu par le récipient.
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se caractérisant en ce que la solution aqueuse de lavage/rinçage circule dans une 1 o canalisation, alimentant le ou les postes successifs où sont réalisées la ou les opérations de lavage/rinçage, et en ce que l'émulsion est réalisée par l'injection du gaz de traitement dans la solution circulante : - en amont de l'unique poste de lavage/rinçage ou en amont du premier poste de lavage/rinçage vu par le récipient ; ou 15 - en amont du dernier poste de lavage/rinçage vu par le récipient.
- 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se caractérisant en ce que le gaz de traitement est un gaz neutre choisi parmi l'azote, l'argon, le CO2 ou leurs mélanges.
- 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se 20 caractérisant en ce que la solution aqueuse est de l'eau.
- 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, se caractérisant en ce que la solution est aqueuse est de l'eau additivée.
- 9. Installation de conditionnement d'un produit dans un récipient, du type comprenant au moins les postes suivants : 25 - un ou plusieurs postes de lavage ou rinçage du récipient à l'aide d'une solution aqueuse de lavage/rinçage ; - un poste de remplissage total ou partiel du récipient à l'aide du produit ; Il se caractérisant en ce qu'elle comprend des moyens d'injection, dans la solution aqueuse de lavage/rinçage d'un débit d'un gaz de traitement, permettant de créer grâce à cette injection une émulsion gaz/liquide, moyens positionnés de manière à permettre que le ou au moins un desdits postes de lavage ou rinçage mette en oeuvre cette émulsion gaz/liquide pour réaliser l'opération de lavage ou rinçage du récipient associée au poste considéré. --------------------
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