FR3002456A1 - "procede de decontamination d'une preforme en matiere thermoplastique par un fluide a l'etat supercritique" - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de décontamination d'une préforme en matière thermoplastique destinée à la fabrication d'un récipient, ladite préforme comportant une surface interne délimitée par un corps fermé à une extrémité par un fond et qui, à l'autre extrémité, comporte un col délimitant une ouverture d'accès à l'intérieur de la préforme, caractérisé en ce que ledit procédé de décontamination comporte au moins : - une étape de préparation d'un fluide supercritique consistant à provoquer un changement d'état d'un fluide pour l'amener à un état supercritique ; et - une étape de traitement consistant à introduire par l'ouverture du col ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme pour décontaminer la surface interne de la préforme.

Description

"Procédé de décontamination d'une préforme en matière thermoplastique par un fluide à l'état supercritique" L'invention concerne un procédé de décontamination d'une préforme en matière thermoplastique par un fluide à l'état supercritique. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de décontamination d'une préforme en matière thermoplastique destinée à la fabrication d'un récipient, ladite préforme comportant une surface interne délimitée par un corps fermé à une extrémité par un fond et qui, à l'autre extrémité, comporte un col délimitant une ouverture d'accès à l'intérieur de la préforme. Pour fabriquer un récipient en matière thermoplastique, la préforme est préalablement conditionnée thermiquement, généralement dans un four d'une installation de fabrication de récipients, puis est introduite dans un moule pour y être transformée, par injection d'au moins un fluide sous pression avec ou sans étirage. On fabrique ainsi différents types de récipients (bouteilles, flacons, pots, etc.) formant des corps creux qui sont notamment, mais non exclusivement, destinés à être utilisés pour le conditionnement de produits dans l'industrie agro-alimentaire. Dans le domaine de la fabrication de récipients pour l'industrie agro-alimentaire, on recherche par tous moyens à réduire les risques de contaminations microbiologiques des récipients par des agents pathogènes.

C'est la raison pour laquelle, la Demanderesse a déjà proposé de mettre en oeuvre différentes actions pour éliminer des agents pathogènes, tels que les germes (bactéries, moisissures, etc.), qui sont susceptibles d'affecter le produit contenu dans de tels récipients.

Les documents de l'état de la technique cités ci-après et auxquels on se reportera pour de plus amples détails, illustrent à titre d'exemples non limitatifs de telles actions.

On peut en particulier distinguer d'une part, les actions visant à détruire les agents pathogènes et, d'autre part, les actions visant plus généralement à prévenir la contamination des récipients par de tels agents.

Le document FR-2.915.127 décrit une installation de fabrication de récipients comportant une enceinte de protection délimitant une zone à l'intérieur de laquelle est agencée une machine de moulage de récipients de type souffleuse qui est alimentée par des moyens de transfert en préformes préalablement conditionnées thermiquement dans un four. Selon les enseignements de ce document, l'installation comporte un système d'insufflation d'air filtré à l'intérieur de l'enceinte pour y établir notamment une surpression de manière à limiter les risques de contamination tant des préformes en sortie du four que des récipients fabriqués. Le document WO-03/084818 décrit par exemple un traitement de décontamination par irradiation du col de préformes par un rayonnement de type ultraviolet (UV), avant l'introduction des préformes dans le four.

Le document EP-2.094.312 décrit par exemple un traitement par irradiation avec un rayonnement ultraviolet (UV) mis en oeuvre de manière particulière dans un four pour décontaminer au moins la surface externe de la préforme en cours de conditionnement thermique.

Le document WO-2006/136498 décrit par exemple un traitement de décontamination d'une préforme consistant à déposer par condensation un film de buée sensiblement uniforme d'un agent stérilisant sur la paroi interne de la préforme. La décontamination de la préforme y est réalisée au moyen d'un dispositif de traitement intervenant avant l'introduction de la préforme dans le four. Un tel traitement est destiné à détruire les agents pathogènes pour décontaminer au moins l'intérieur de la préforme correspondant à la surface interne dite « alimentaire » du récipient en devenir, c'est-à-dire celle qui sera, après remplissage, en contact direct avec le produit. On rappelle que la quantité de micro-organismes est 5 susceptible d'être dénombrée par comptage après notamment des opérations de lavage, de filtration et de mise en culture. On détermine ainsi une réduction logarithmique du nombre de micro-organismes par exemple dite de l'ordre de 3Log (ou encore 3D) équivalent à 1000 unités (103). 10 Un tel traitement de décontamination par condensation, dit par « voie chimique », donne satisfaction puisque des degrés de décontamination jusqu'à 6Log sont obtenus. Cependant, on recherche des solutions alternatives permettant de ne pas utiliser d'agent stérilisant, comme le 15 peroxyde d'hydrogène (H202), et ce afin de trouver des solutions qui soient plus respectueuses de l'environnement, mais sans toutefois sacrifier pour autant au résultat obtenu pour la décontamination. Bien entendu, les différents exemples d'actions précitées 20 sont avantageusement susceptibles d'être mis en oeuvre en combinaison dans une même installation pour traiter les différentes surfaces d'une préforme et plus généralement pour réduire de manière drastique les risques de contamination. Le but de la présente invention est notamment de proposer 25 une nouvelle solution pour décontaminer tout particulièrement l'intérieur d'une préforme, solution qui soit plus respectueuse de l'environnement, fiable et susceptible d'être mise en oeuvre industriellement (cadences de fabrication, coûts, etc.). Dans ce but, l'invention propose un procédé de 30 décontamination d'une préforme en matière thermoplastique du type décrit précédemment. Le procédé de décontamination selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - une étape de préparation d'un fluide supercritique consistant à provoquer un changement d'état d'un fluide pour l'amener à un état supercritique ; et - une étape de traitement consistant à introduire par 5 l'ouverture du col ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme pour décontaminer la surface interne de la préforme. Par comparaison avec la décontamination par voie chimique précitée, le procédé de décontamination selon l'invention offre une alternative particulièrement écologique, en 10 permettant notamment d'éviter l'utilisation d'agent chimique tel que le peroxyde d'hydrogène. Avantageusement, le fluide utilisé est du dioxyde de carbone qui présente notamment pour avantages d'être particulièrement économique, tant en raison de sa disponibilité 15 que des conditions d'obtention de l'état supercritique. En effet, la température critique de 31 °C est tout particulièrement avantageuse car, relativement basse, elle ne nécessite pas de moyens complexes pour être atteinte, ni de consommation d'énergie qui soit rédhibitoire dans le cas d'une 20 application industrielle au traitement de décontamination de préformes. Avantageusement, le choix du dioxyde de carbone comme fluide de décontamination s'avère également écologique dès lors qu'il peut être ensuite rejeté dans l'atmosphère sans nécessiter le 25 moindre de traitement au préalable ou imposer de recyclage. Avantageusement, le dioxyde de carbone ne présente pas de dangerosité particulière, en particulier pour les opérateurs. Grâce au procédé selon l'invention, au moins l'intérieur d'une préforme est susceptible d'être stérilisé avec des niveaux 30 de décontamination sensiblement équivalents à ceux obtenus antérieurement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'étape de préparation du fluide supercritique comporte au moins une sous-étape de mise sous pression du fluide pour atteindre une pression d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la pression critique dudit fluide correspondant à l'état supercritique ; - l'étape de préparation comporte une sous-étape de chauffage du fluide pour le porter à une température d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la température critique dudit fluide correspondant à l'état supercritique ; - le fluide est du dioxyde de carbone ; - ledit procédé comporte au moins une étape de contrôle pour contrôler que ledit fluide se trouve à l'état supercritique ; - ladite étape de traitement du procédé comporte au moins une sous-étape préliminaire de positionnement consistant à positionner relativement la préforme par rapport à des moyens d'injection du fluide supercritique à l'intérieur de la préforme ; - ledit procédé comporte une sous-étape de commande de moyens de régulation pour établir sélectivement une circulation de fluide supercritique à travers des moyens d'injection et injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme ; - les moyens de régulation sont commandés pour injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme pendant au moins une durée déterminée ; - ledit procédé comporte, après ladite étape de traitement, une étape d'extraction consistant à extraire ledit fluide utilisé pour décontaminer l'intérieur de la préforme ; - ledit procédé comporte une étape de traitement consistant à décontaminer au moyen dudit fluide supercritique l'extérieur du col de la préforme, simultanément ou successivement à ladite étape de traitement consistant à décontaminer la surface interne à l'intérieur de la préforme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe qui représente un exemple d'une préforme en matière plastique destinée à la fabrication d'un récipient ; - la figure 2 est un logigramme qui représente les principales étapes du procédé de décontamination selon l'invention. On rappellera, à titre liminaire, que le terme "supercritique" désigne l'état particulier dans lequel se trouve un fluide porté à une pression et une température données supérieures à celles correspondant à son point critique (Pc, Tc) du diagramme de phase dudit fluide, le terme désignant généralement par extension le fluide lui-même.

L'invention concerne un procédé de décontamination d'une préforme en matière thermoplastique telle que le PET et qui est destinée à la fabrication d'un récipient, notamment mais non exclusivement d'une bouteille. On a représenté à la figure 1, à titre non limitatif, un 20 exemple d'une préforme 10 en matière thermoplastique. Une telle préforme est généralement obtenue par injection de matière plastique et présente des caractéristiques (dimensions, répartition de la matière, etc.) qui sont déterminées par le récipient final à obtenir, en particulier sa forme ou encore 25 sa contenance. La préforme 10 comporte une surface 12 interne délimitée par un corps 14 fermé à une extrémité par un fond 16 et qui, à l'autre extrémité, comporte un col 18 délimitant une ouverture 20 d'accès à l'intérieur de la préforme 10. 30 Le col 18 de la préforme 10 présente sa forme définitive à l'issue de la fabrication par injection de la préforme et correspond au col du récipient final, un bord 22 du col (ou buvant) délimitant circonférentiellement l'ouverture 20 circulaire qui constitue le seul accès à l'intérieur de la préforme 10. Le diamètre interne de la préforme 10 peut varier sur la hauteur suivant un axe O principal de la préforme, c'est à dire entre le col 18 et le fond 16, notamment en raison de la répartition de la matière qui peut être constante ou varier sur un ou plusieurs tronçons en fonction du récipient final et plus généralement en raison du type de préforme elle-même. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le col 18 comporte une collerette 24 qui s'étend radialement en saillie vers l'extérieur et une gorge 26 annulaire qui, adjacente à ladite collerette 24 est destinée à recevoir ultérieurement une bague d'inviolabilité. Une telle bague est destinée à garantir au consommateur l'intégrité du récipient final rempli avant une première ouverture.

De préférence, le col 18 comporte un filetage 28 destiné à permettre la fermeture du récipient final par un bouchon à vis complémentaire. Conformément à l'invention, le procédé de décontamination d'une préforme 10 comporte au moins : - une étape (A) de préparation d'un fluide supercritique consistant à provoquer un changement d'état d'un fluide pour l'amener à un état supercritique ; et - une étape (B) de traitement consistant à introduire par l'ouverture 20 du col 18 ledit fluide supercritique à l'intérieur de la 25 préforme 10 pour décontaminer la surface interne 12 de la préforme 10. Avantageusement, l'étape (A) de préparation du fluide supercritique comporte au moins une sous-étape (A1) de mise sous pression du fluide pour atteindre au moins une pression P 30 d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la pression critique Pc dudit fluide.

Sur le diagramme de phase du fluide, la pression critique Pc correspond à la valeur de la pression à partir de laquelle un changement d'état du fluide vers l'état supercritique est obtenu. Avantageusement, l'étape (A) de préparation comporte une sous-étape (A2) de chauffage du fluide pour porter ledit fluide à une température T d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la température critique Tc dudit fluide. Sur le diagramme de phase du fluide, la température critique Tc correspond à la valeur de la température à partir de laquelle un changement d'état du fluide vers l'état supercritique est obtenu. De préférence, la sous-étape (A1) de mise sous pression du fluide et la sous-étape (A2) de chauffage du fluide sont réalisées simultanément pour provoquer le changement d'état du fluide vers l'état supercritique. En variante, la sous-étape (A1) de mise sous pression du fluide et la sous-étape (A2) de chauffage du fluide sont réalisées successivement, l'une après l'autre et sans ordre particulier. Tel qu'indiqué précédemment, l'état supercritique du fluide correspond à un point critique (Tc, Pc) donné sur le diagramme de phase du fluide qui, représentant la température en fonction de la pression, illustre les différents états du fluide, respectivement les états solide, liquide, gazeux et l'état supercritique. L'état supercritique du fluide est obtenu dès lors que les valeurs de température T et de pression P appliquées audit fluide sont respectivement supérieures ou égales à la température critique Tc et la pression critique Pc au-delà desquelles ledit fluide se trouve dans l'état supercritique recherché. Avantageusement, le fluide utilisé pour la décontamination 30 est du dioxyde de carbone (CO2). Pour le dioxyde de carbone, la valeur de la pression critique Pc est égale à 74 bars tandis que la valeur de la température critique Tc est égale à 31°C.

De préférence, l'étape (A) de préparation du fluide supercritique formé par le dioxyde de carbone comporte une sous-étape (A1) de mise sous pression du fluide pour atteindre une pression P supérieure ou égale à 74 bars et une sous-étape (A2) de chauffage du fluide pour atteindre une température T supérieure ou égale à 31°C. L'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) comme fluide de décontamination est particulièrement avantageuse en raison des valeurs de pression critique et de température critique requises pour obtenir l'état supercritique. La température critique Tc est notamment relativement basse de sorte qu'il n'est nul besoin de moyens complexes et/ou onéreux pour réaliser la sous-étape (A2) de chauffage du fluide. Avantageusement, la décontamination d'une préforme au moyen de dioxyde de carbone porté à l'état supercritique est donc susceptible d'être réalisée de manière simple et économique, notamment pour la consommation énergétique en relation avec la sous-étape (A2) de chauffage du fluide. Une température critique (Tc) relativement basse - à l'instar de celle de 31 °C pour le dioxyde de carbone (CO2) - est encore particulièrement avantageuse pour décontaminer une préforme 10 qui est réalisée dans des matières plastiques thermosensibles, comme le PET. Avantageusement, le traitement de décontamination selon 25 l'invention n'altère donc pas la préforme 10 et n'en affecte notamment pas la matière thermoplastique constitutive. De préférence, ledit procédé de décontamination comporte au moins une étape (C) de contrôle pour contrôler que ledit fluide se trouve bien à l'état supercritique. 30 L'étape (C) de contrôle est par exemple mise en oeuvre au moins une fois après l'étape (A) de préparation dudit fluide supercritique et avant de procéder à l'étape (B) de traitement.

Avantageusement, l'étape (C) de contrôle consiste par exemple à vérifier que les conditions particulières de température critique (Tc) et de pression critique (Pc) du fluide correspondant à l'obtention dudit état supercritique sont ou demeurent remplies.

De préférence, l'étape (C) de contrôle est réalisée automatiquement grâce à des moyens de mesure appropriés de la température et/ou de la pression du fluide. Avantageusement, une telle étape (C) de contrôle est réalisée avant l'introduction du fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10 et a pour but de prévenir de tout changement d'état qui pourrait intervenir dès lors que les conditions (Tc, Pc) contrôlées ne seraient plus remplies. L'étape (C) de contrôle participe par conséquent directement à garantir que la décontamination de la surface 12 interne de la préforme 10 sera bien obtenue. Une alarme sonore et/ou visuelle associée à l'étape (C) de contrôle est avantageusement prévue pour générer une alerte si le fluide ne se trouve plus à l'état supercritique, l'une au moins des conditions (Tc, Pc) n'étant plus satisfaite, grâce à quoi on prévient tout défaut dans le traitement de décontamination de la préforme 10. On décrira ci-après un exemple de réalisation pour la mise en oeuvre de l'étape (B) de traitement succédant à l'étape (A) de préparation du fluide supercritique.

De préférence, l'étape (B) de traitement du procédé comporte au moins une sous-étape (B1) préliminaire de positionnement consistant à positionner respectivement la préforme 10 et des moyens 30 d'injection aptes à introduire ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10.

La position déterminée de traitement est par exemple obtenue en commandant des moyens d'entraînement (non représentés) pour provoquer un déplacement relatif entre la préforme 10 et lesdits moyens 30 d'injection.

Tel qu'illustré schématiquement sur la figure 1, les moyens 30 d'injection sont par exemple réalisés sous la forme d'une buse apte à injecter le fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10 pour en décontaminer la surface 12 interne, du fond 16 jusqu'au col 18. De préférence, l'axe des moyens d'injection est décalé radialement par rapport à l'axe O de la préforme 10 de manière à faciliter l'introduction du fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10.

De préférence, le procédé de décontamination comporte une sous-étape (B2) de commande de moyens 40 de régulation pour établir sélectivement une circulation de fluide supercritique à travers les moyens 30 d'injection et injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10.

Avantageusement, les moyens 40 de régulation sont commandés pour injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10 pendant au moins une durée "t" déterminée. L'introduction par les moyens 30 d'injection du fluide supercritique à l'intérieur de la préforme 10 est par conséquent réalisée séquentiellement, ce qui participe encore à réduire les coûts de mise en oeuvre du procédé de décontamination. En variante, du fluide à l'état supercritique s'écoule en permanence à travers les moyens 30 d'injection. Avantageusement, la durée "t" déterminée de traitement d'une préforme 10 est inférieure ou égale à une seconde (1 sec). En effet, la décontamination de la surface 12 interne de la préforme 10 se produit instantanément lorsque, introduit à l'intérieur de la préforme 10, le fluide à l'état supercritique entre en contact avec la surface 12 interne de la préforme 10.

Grâce à une telle durée de traitement particulièrement courte, le traitement de décontamination est avantageusement susceptible d'être mis en oeuvre sur un flux de préformes circulant dans une installation de fabrication de récipients et cela sans en impacter les cadences élevées de fabrication. De préférence, le procédé de décontamination est mis en oeuvre avant le conditionnement thermique de la préforme 10 dans un four d'une telle installation. La préforme 10 est alors "froide", généralement à la température ambiante du lieu où se trouve implantée l'installation de fabrication de récipients. En variante, le procédé de décontamination est mis en oeuvre après le conditionnement thermique de la préforme 10 et avant sa transformation en récipient, soit sur une préforme 10 "chaude". Au moins l'étape (B) de traitement est alors susceptible d'être réalisée dans l'installation lors du transfert des préformes 10, c'est-à-dire entre la sortie du four et la machine de formage des récipients (ou souffleuse) d'une telle installation de fabrication. En variante, au moins l'étape (B) de traitement du procédé de décontamination est mise en oeuvre dans la machine de formage des récipients (ou souffleuse) d'une telle installation de 20 fabrication. De préférence, le procédé de décontamination comporte, après ladite étape (B) de traitement, une étape (D) d'extraction consistant à extraire ledit fluide supercritique utilisé pour décontaminer l'intérieur de la préforme 10. 25 Avantageusement, des moyens d'extraction sont alors prévus pour aspirer au moins le fluide utilisé pour la décontamination. Lorsque le fluide est constitué par du dioxyde de carbone, le fluide se retrouve, après la décontamination, à l'état gazeux 30 correspondant à l'état qu'il occupe selon son diagramme de phase dans les conditions normales de température et de pression, également dites "CNTP".

Avantageusement, le mélange d'air et de fluide extrait lors de ladite étape (D) d'extraction est recyclé afin de réutiliser le fluide de décontamination. En variante, le mélange d'air et de fluide extrait lors de ladite étape (D) d'extraction est évacué dans l'atmosphère. De préférence, le fluide supercritique est utilisé pour décontaminer au moins la surface 12 interne de la préforme 10, c'est-à-dire la surface destinée à être en contact ultérieurement avec le produit conditionné dans le récipient final obtenu à partir de ladite préforme 10 décontaminée selon le procédé de l'invention. Avantageusement, le procédé comporte une autre étape de traitement pour décontaminer au moyen dudit fluide supercritique au moins l'extérieur du col de la préforme.

De préférence, la décontamination de l'extérieur du col 18 est réalisée simultanément ou successivement à ladite étape (B) de traitement consistant à décontaminer la surface 12 interne à l'intérieur de la préforme 10.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de décontamination d'une préforme (10) en matière thermoplastique destinée à la fabrication d'un récipient, ladite préforme (10) comportant une surface (12) interne délimitée par un corps (14) fermé à une extrémité par un fond (16) et qui, à l'autre extrémité, comporte un col (18) délimitant une ouverture (20) d'accès à l'intérieur de la préforme (10), caractérisé en ce que ledit procédé de décontamination comporte au moins : - une étape (A) de préparation d'un fluide supercritique consistant à provoquer un changement d'état d'un fluide pour l'amener à un état supercritique ; et - une étape (B) de traitement consistant à introduire par l'ouverture (20) du col (18) ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme (10) pour décontaminer la surface (12) interne de la préforme (10).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (A) de préparation du fluide supercritique comporte au moins une sous-étape (A1) de mise sous pression du fluide pour atteindre une pression (P) d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la pression critique (Pc) dudit fluide correspondant à l'état supercritique.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape (A) de préparation comporte une sous-étape (A2) de chauffage du fluide pour le porter à une température (T) d'une valeur déterminée supérieure ou égale à la température critique (Tc) dudit fluide correspondant à l'état supercritique.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est du dioxyde de carbone (CO2).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comporte aumoins une étape de contrôle pour contrôler que ledit fluide se trouve à l'état supercritique.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite étape (B) de traitement du procédé comporte au moins une sous-étape préliminaire (B1) de positionnement consistant à positionner relativement la préforme (10) par rapport à des moyens (30) d'injection du fluide supercritique à l'intérieur de la préforme (10).
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une sous-étape (B2) de commande de moyens (40) de régulation pour établir sélectivement une circulation de fluide supercritique à travers des moyens (30) d'injection et injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme (10).
8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (40) de régulation sont commandés pour injecter ledit fluide supercritique à l'intérieur de la préforme (10) pendant au moins une durée (t) déterminée.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comporte, après ladite étape (B) de traitement, une étape (D) d'extraction consistant à extraire ledit fluide utilisé pour décontaminer l'intérieur de la préforme (10).
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de traitement consistant à décontaminer au moyen dudit fluide supercritique l'extérieur du col (18) de la préforme (10), simultanément ou successivement à ladite étape (B) de traitement consistant à décontaminer la surface (12) interne à l'intérieur de la préforme (10).