UNIDAD PARA ESTERILIZAR MATERIAL DE TIRA EN UNA MÁQUINA
DE EMPACADO PARA PRODUCTOS ALIMENTICIOS PARA VACIAR, Y LA MÁQUINA DE EMPACADO QUE COMPRENDE ESTA UNIDAD
La presente invención se refiere a una unidad para esterilizar material de tira en una máquina de empacado para productos alimenticios fluidos o para vaciar y a una máquina de empacado que comprende esta unidad. Se conocen las máquinas para empacar productos alimenticios para vaciar tales como jugos de frutas, vino, salsa de tomate, leche pasteurizada o de prolongado almacenamiento (UHT), etc., en donde los empaques se forman de un tubo continuo de material empacado que se define por una tira sellada longitudinalmente. El material de empacado tiene una estructura de múltiples capas, que comprende una capa de material de papel cubierta en ambos lados con capas de material termo-sellado, por ejemplo polietileno. En el caso de empaques asépticos para productos de prolongado almacenamiento tales como leche UHT, el material de empacado comprende una capa de material barrera definida, por ejemplo por una película de aluminio, que se superpone a una capa de material de plástico termo-sellado, y a su vez se cubre con otra capa de material de plástico termo-sellado, que eventualmente define la cara interior del empaque que contacta el producto alimenticio. REF.: 119068 Para producir empaques asépticos, la tira de material de empacado se desenbobina de un carrete y alimenta a través de una unidad de esterilización en donde se esteriliza, por ejemplo por inmersión en un baño de agente de esterilización líquido tal como una solución concentrada de peróxido de hidrógeno y agua. Más específicamente, la unidad de esterilización comprende un baño en uso lleno con el agente esterilizante en donde la tira se alimenta continuamente. El baño convenientemente comprende dos ramificaciones verticales paralelas conectadas al fondo, para definir una trayectoria en forma de U de un tramo que depende de la velocidad de recorrido de la tira y para permitir suficiente tiempo en tratar el material de empacado. Para un tratamiento substancialmente rápido y eficaz, a fin de reducir el tamaño de la cámara de esterilización, el agente esterilizante debe mantenerse a alta temperatura digamos de aproximadamente 70 °C. La unidad de esterilización también comprende una cámara aséptica, en donde la tira de material de empacado que sale del baño de esterilización se trata para retirar cualquier agente de esterilización residual. La cantidad de agente de esterilización residual permitida en el producto empacado, de hecho se regula por normas estrictas (la cantidad máxima permisible está en el orden de una cuantas partes por millón) . El tratamiento anterior normalmente comprende una operación preliminar para retirar mecánicamente cualesquiera gotas en el material, y que normalmente se realiza por medios de dos rodillos de secado cilindricos, convenientemente ubicados cerca de la alimentación de la cámara aséptica, y entre los cuales se alimenta el material. Corriente abajo de los rodillos, el material aún está húmedo pero sin gotas macroscópicas, y se alimenta entre dos cuchillas de aire por las cuales se evaporan cualesquiera trazas residuales de agente esterilizante. Antes de dejar la cámara aséptica, la tira se dobla en un cilindro y sella longitudinalmente para formar de manera conocida, un tubo sellado longitudinalmente vertical, continuo. El tubo de material empacado, de hecho forma una extensión de la cámara aséptica y sella continuamente con el producto vaciable y luego se alimenta a una unidad de formado y sellado (transversal) para constituir los empaques individuales y por los cuales el tubo se sujeta entre pares de mordazas para sellar el tubo transversalmente y formar empaques de cojín asépticos. Los empaques de cojín se separan al cortar las porciones selladas entre los empaques y luego se alimentan a una estación de doblado final, en donde se doblan mecánicamente en la forma terminada.
Las máquinas de empacado del tipo anterior se emplean ampliamente y de manera satisfactoria en un amplio rango de industrias alimenticias, para formar empaques asépticos a partir de material de tira plano continuo; y el desempeño de la unidad de esterilización en particular es tal que cumple ampliamente con las normas que regulan la asepsia de los empaques y el agente esterilizante residual. En la industria, sin embargo, existe demanda por adicional mejora, especialmente respecto a la eliminación de agente de esterilización residual, y que se basa en particular por demandas en el mercado para empaques que caracterizan dispositivo de abertura resellables que son fáciles de abrir y proporciona fácil vaciado del producto. En el caso de máquinas de empacado no asépticas, estos dispositivos se aplican, por ejemplo se moldean por inyección directamente al material de tira antes de que los empaques se formen. Por el contrario, en el caso de máquinas de empacado aséptico, cualesquiera dispositivos de apertura, normalmente se aplican después de que se forman los empaques. Esto es, si se aplican de antemano a la tira, los dispositivos de abertura forman interrupciones en la continuidad geométrica de la tira, en donde puede quedarse atrapado el agente de esterilización residual, y del cual no puede retirar el agente de esterilización completamente, utilizando técnicas conocidas. En particular, los dispositivos de apertura se proyectan desde el material de empacado y evitan uso de los rodillos de secado conocidos anteriormente mencionados. El aplicar los dispositivos de apertura a los empaques terminados presenta desventajas desde el punto de vista de producción, al requerir sistemas de alto costo y complejos para suministrar y aplicar los dispositivos. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una unidad para esterilización de material de tira, en particular en una máquina para empacar productos alimenticios para vaciar, diseñada para resolver los problemas anteriormente mencionados, y en donde en particulcir proporciona la formación de empaques asépticos a partir de material empacado en tira, a los cuales se aplican de antemano dispositivos de apertura. De acuerdo con la presente invención se proporciona una unidad para esterilizar material de empacado de tira en una máquina de empacado para productos alimenticios para vaciar, la unidad comprende un baño para contener un agente de esterilización en donde el material de empacado se alimenta continuamente; y una cámara aséptica que tiene una alimentación conectada a una salida del baño y que aloja dos rodillos de secado que cooperan con caras opuestas del material de empacado; caracterizado porque los rodillos tienen rebajos respectivos en una porción longitudinal del material de empacado con una sucesión de dispositivos de apertura pre-aplicados; la unidad comprende medios auxiliares para retirar agente esterilizante residual de la porción longitudinal del material de empacado. En virtud de los rebajos en los rodillos de secado, los rodillos de secado también pueden emplearse en material de empacado, con dispositivos de apertura pre-aplicados; y la acción combinada de los rodillos de secado y los medios auxiliares para esterilizar la porción del material al cual se aplican los dispositivos de abertura, y que no se afecta por los rodillos de secado, permite retirar todo el agente de esterilización del material. En una modalidad preferida, los medios auxiliares se definen por dos boquillas suministradas con aire estéril . El aire estéril suministrado a las boquillas, de preferencia se dirige de la cámara aséptica mediante un circuito de recirculación. La presente invención también se relaciona a una máquina de empacado para producir envases de productos alimenticios para vaciar, a partir de material de empacado de tira, la máquina comprende una unidad de esterilización para el material de empacado y a su vez comprende un baño para contener un agente de esterilización en donde el material de empacado se alimenta continuamente y una cámara aséptica que tiene una alimentación conectada a una salida del baño y que aloja dos rodillos de secado que cooperan con caras opuestas del material de empacado; y medios de aplicación para los dispositivos de apertura para los empaques; caracterizado porque los medios de aplicación se localizan corriente arriba de la unidad de esterilización para aplicar los dispositivos de apertura sucesivamente a una porción longitudinal del material de empacado; y porque los rodillos tienen rebajos respectivos en la porción longitudinal del material de empacado; la unidad de esterilización comprende medios auxiliares para retirar el agente de esterilización residual de la porción longitudinal de material de empacado. Una modalidad no limitante preferida de la presente invención, se describirá a manera de ejemplo con referencia a los dibujos acompañantes, en donde: La Figura 1 muestra un diagrama de una máquina para empacar productos alimenticios para vaciar y que caracteriza una unidad de esterilización de acuerdo con la invención; Las Figuras 2 y 3 muestran respectivamente una vista parcial en perspectiva y una vista frontal parcial de la unidad de esterilización de acuerdo con la invención;
La Figura 4 muestra un diagrama del circuito de recirculación de aire auxiliar de la unidad de la Figura 2; La Figura 5 muestra una vista frontal de una boquilla en la unidad de la Figura 2 ; La Figura 6 muestra una sección sobre la línea
VI -VI de la Figura 5. El número 1 en la Figura 1 indica como un todo una máquina para empacar productos alimenticios para vaciar y para formar continuamente empaques asépticos de un producto alimenticio para vaciado, a partir de un material de empacado en tira 2 (a continuación referido simplemente como "tira 2" por razones de simplicidad) . La máquina 1 comprende una unidad de esterilización 3 para la tira 2, y a la cual la tira 2 se alimenta desde un carrete (no mostrado) sobre una trayectoria substancialmente horizontal Pl . La Máquina 1 también comprende una unidad de aplicación 4, para aplicar los dispositivos de apertura reobturable 5 a la tira 2 y localizados corriente arriba de la unidad de esterilización. La unidad de aplicación 4 se define convenientemente por una estación conocida para material plástico moldeado por inyección, y a través del cual la tira 2 se alimenta en etapas. A la salida de la unidad 4, la tira comprende una sucesión de dispositivos de abertura 5 igualmente espaciados sobre una porción longitudinal intermedia 2a de la tira (y solo se muestra esquemáticamente en la Figura 1, sobre una porción limitada de la tira 2) . A la salida de la unidad de aplicación 4 y corriente arriba de la unidad de esterilización 3, se proporciona convenientemente un almacén de tira 6 para compensar las diferentes alimentaciones de tira de las dos unidades (alimentación por etapas y alimentación continua respectivamente) . La unidad de esterilización 3 substancialmente comprende un baño de esterilización en forma de U 8 , para contener un agente de esterilización líquido, por ejemplo una solución al 30% de peróxido de hidrógeno (H202) y agua, hasta un nivel predeterminado. El baño 8 se define por una ramificación de alimentación vertical 9 y una ramificación de salida vertical 10 que tiene aberturas superiores respectivas 11 y 12 respectivamente, que definen la entrada y salida de la tira 2 a y del baño 8; y las dos ramificaciones se conectan al fondo por una porción de fondo 13 del baño 8, que aloja un rodillo guía de eje horizontal 14. Dentro del baño 8, la tira 2 por lo tanto se alimenta sobre una trayectoria en forma de U P2 , la longitud de la cual depende de la velocidad de recorrido de la tira y es tal que se asegura que el material empacado permanece un tramo suficiente de tiempo (por ejemplo 7 segundos) dentro del agente de esterilización. El baño 8 forma parte de un circuito de control de peróxido conocido (no mostrado) y se mantiene en uso a temperatura controlada, por ejemplo de aproximadamente 70°C. La máquina 1 también comprende una cámara aséptica 15 que tiene una abertura de alimentación 12 coincidente con la salida del baño 8. La cámara aséptica 15 comprende una porción superior 16 que aloja medios de secado indicados como un todo por 17 y para retirar agente de esterilización residual de la tira 2; y una porción de fondo o torre 18 que se extiende verticalmente y paralela al baño 8, y en donde la tira 2 se dobla longitudinalmente en el cilindro y sella longitudinalmente para formar un tubo cilindrico continuo 19. Los medios de secado 17 comprenden dos rodillos de tensic^n para secado 20, que se cubren con material relativamente suave, con ejes horizontales respectivos paralelos entre sí, se localizan cerca de la alimentación de la cámara aséptica 15, en lados opuestos de la tira 2, y presionan contra caras opuestas de la tira 2 para retirar cualesquiera gotas de agente de esterilización, que por lo tanto caen de regreso al baño 8. Los rodillos 20 (Figuras 2 y 3) comprenden convenientemente rebajos intermedios respectivos 20a ubicados en la porción longitudinal intermedia 2a de la Figura 2, para permitir el paso de los dispositivos de abertura 5 sin interferir con los rodillos (Figura 3) . En el ejemplo mostrado, los rebajos 20a se definen por porciones intermedias de diámetro más pequeño respectivas de los rodillos 20. Los medios de secado 17 también comprenden dos cuchillas de aire 22 ubicadas en lados opuestos de la Figura 2, corriente abajo de (en la dirección de alimentación de tira) y por lo tanto sobre los rodillos 20. Las cuchillas de aire 22 que se conocen y solo se muestran esquemáticamente en la Figura 4, cada una comprende una boquilla 23 para dirigir un chorro de aire corriente abajo sobre la tira 2; y una pared respectiva 24 para guiar el chorro en uso en una dirección substancialmente paralela a la tira pero opuesta a la dirección de recorrido de la tira . Las boquillas 23 forman parte de un circuito de aire principal conocido 21 (no descrito en detalle) que comprende un conducto de entrada 24a de la cámara aséptica 15; una unidad de procesamiento 25 que tiene medios de succión, medios para retirar el agente de esterilización residual y medios de calentamiento; y un conducto 26 para suministrar a las boquillas 23. La cámara aséptica 15 se mantiene ligeramente sobre la presión ambiente, de manera tal que cualquier fuga a través de los sellos ocurre hacia afuera en oposición hacia adentro de la cámara. La presión excesiva, sin embargo debe ser limitada, en la región de unos cuantos mbars, para evitar que se fugue una cantidad excesiva de aire contaminado con el agente esterilizante y así contamine el ambiente de trabajo. De acuerdo con la presente invención, los medios de secado 17 también comprenden dos boquillas 27 ubicadas en la entrada de la cámara aséptica 15 en lados opuestos de la tira 2, inmediatamente corriente arriba de los rodillos 20 y en los rebajos 20a de los rodillos 20. Las boquillas 27 permiten dirigir una corriente de aire sobre una porción longitudinal intermedia 2a de la tira 2 en los dispositivos de abertura 5, para retirar cualquier agente de esterilización residual de los dispositivos de apertura. Las boquillas 27 forman parte de un circuito auxiliar de recirculación de aire estéril 28 mostrado en la Figura 4 y parcialmente en las Figuras 2 y 3. El circuito 28 substancialmente comprende un conducto de entrada 29 para retirar aire estéril de la cámara aséptica 15; un soplador 30 (Figura 4) que tiene una compuerta de succión conectada al conducto 29; y un conducto de suministro 31 conectado a una compuerta de suministro de soplador 30. El conducto de suministro 31 se divide en dos conductos de suministro 31a, 31b conectados a boquillas respectivas 27 y comprende convenientemente respectivos resistores variables 32 para regular flujo a boquillas respectivas 27. El soplador 30 convenientemente es uno del tipo de así denominado "canal lateral" o "anillo de aire", por ejemplo del tipo distribuido en el mercado por el nombre de Flux-Jet por ESAM S.p.A., que opera totalmente en seco (es decir sin lubricante) para evitar contaminar el aire estéril . El tipo anterior de soplador también se caracteriza por producir una ligera depresión en el lado de succión y gradualmente incrementar la presión hasta el lado de suministro, de manera tal que en vista del hecho de que ocurre succión en la presión de cámara aséptica
(ligeramente sobre la presión ambiente) , el aire en el soplador 30 solo está ligeramente por debajo de la presión ambiente en el lado de succión en donde pueden proporcionarse fácilmente los sellos estáticos y de otra forma sobre su trayectoria está sobre la presión ambiente para mantener fuera en forma segura cualesquiera contaminantes . Las Figuras 2 y 3 muestran el conducto 29 para retirar aire estéril de la cámara aséptica 15; el conducto de suministro 31; y conductos 31a, 31b para suministrar a las boquillas 27. El soplador 30 (no mostrado) se acopla convenientemente con una pared lateral 35 de la cámara aséptica 15. Las Figuras 5 y 6 muestran una de las boquillas 27 y ya que ambas boquillas son idénticas, la siguiente descripción aplica a ambas. Las boquillas 27 comprenden substancialmente un cuerpo en forma de caja hueco 36 que tiene una abertura posterior 37a, para recibir un accesorio (no mostrado) para suministro respectivo del conducto 31a o 31b; el cuerpo 36 se cierra al frente por una placa conformada 37 que tiene una cantidad de paredes (por ejemplo tres) proyecciones horizontales paralelas 38, 39, 40; y cada proyección 38, 39, 40 tiene una cavidad interior longitudinal 42 (Figura 6) que comunica con la cavidad del cuerpo 36, y una hilera respectiva 43a, 43b, 43c de orificios de expulsor igualmente espaciados 43, cada uno que comunica con la cavidad respectiva 42. os orificios 43 en la proyección de fondo 38 tienen ejes inclinados hacia abajo respectivos para dirigir un chorro de aire sobre la tira 2 en una dirección tal que sople cualquier agente esterilizante residual de la tira 2, y en particular de los dispositivos de abertura 5 de regreso al baño 8; y los orificios 43 en la proyección intermedia 39 y proyección superior 40 tienen ejes horizontales respectivos para dirigir un chorro de aire sobre la tira 2, en una dirección substancialmente perpendicular a la tira. La boquilla 27 tiene una porción superior estrecha 44 y por lo tanto una proyección superior más estrecha 40 con menos orificios 43 en comparación con otras proyecciones, a fin de permitir que las boquillas 27 se localicen cerca del rodillo respectivo 20, con la porción superior 44 substancialmente alojada dentro del rebajo 20a del rodillo respectivo. Pruebas han mostrado que el montaje anterior de orificios 43 es particularmente efectivo para retirar agente esterilizante residual de los dispositivos de abertura 5. En particular, la disposición de los orificios 43 en las proyecciones 38, 39, 40, permite que el aire que sale de los orificios sea desechadolateralmente a través de los espacios definidos entre las proyecciones y la tira 2, evitando asi de esta manera el estancamiento o turbulencia que deterioraría una remoción efectiva de agente esterilizante residual. En uso actual, la tira 2 se alimenta en etapas a través de la unidad de aplicación 4, en donde los dispositivos de abertura 5 se forman y continuamente a través del baño 8 y la cámara aséptica 15. Al entrar a la cámara aséptica 15, la porción 2a de la tira 2 con dispositivos de abertura previamente aplicados 5 se barre sobre ambas caras por los chorros de aire de las boquillas 27. La primera hilera de orificios 43 sopla una cierta cantidad de residuos de regreso al baño 8; y las siguientes dos hileras de orificios 43 rompen las gotas de agente esterilizante en pequeñas partículas para ayudar en la remoción y evaporación. Habrá de señalarse que la temperatura de los chorros de aire de las boquillas 27 es ligeramente superior a la de la cámara aséptica 15, aproximadeimente 80°C: esto se debe al hecho de que la caída en temperatura del aire aspirado por el soplador 30 y un recorrido sobre los conductos 29 y 31 es más que compensada por el incremento en temperatura, conforme el aire se comprime en el soplador 30. La tira 2 luego se alimenta entre los rodillos 20 que substancialmente retiran cualesquiera trazas macroscópicas de líquido desde las porciones laterales de la tira 2 sin afectar por las boquillas 27. Las gotas de agente esterilizante retiradas en esta etapa tienden a caer de regreso al baño 8. Corriente abajo de los rodillos 20, la tira 2 a esta altura carente de gotitas, se barre, en la dirección opuesta a su propia dirección de recorrido, por los chorros generados por las cuchillas de aire 22; el líquido residual de esta manera se retira completamente y la tira 2, ahora perfectamente seca se dobla en un tubo, sellado longitudinalmente, se llena y forma, sellando transversalmente en empaques . Claramente, pueden practicarse cambios en la máquina 1, y en particular a la unidad de esterilización 3, sin que sin embargo se aparte del alcance de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, los rebajos 20a de los rodillos 20 pueden definirse por cualquier discontinuidad apropiada de los rodillos; en particular cada rodillo 20 puede reemplazarse por dos rodillos axialmente espaciados coaxiales. Aún más, los medios auxiliares para retirar agente esterilizante residual de la porción longitudinal intermedia del material de empacado pueden ser de cualquier tipo, por ejemplo ultrasónicos. En el caso de que los medios auxiliares se definen por boquillas, pueden practicarse cambios al número, forma y disposición de las boquillas . Finalmente, la unidad 4 para aplicar los dispositivos de abertura 5 puede ser de cualquier tipo y en particular puede permitir aplicar dispositivos de apertura preformados a la tira 2 en oposición a moldear los dispositivos directamente sobre la tira. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.