PT89067B

PT89067B - Processo e dispositivo para encher assepticamente com um fluido uma embalagem

Info

Publication number: PT89067B
Application number: PT89067A
Authority: PT
Inventors: Willi Loeliger
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1994-02-28
Also published as: DK654988A; AU2477488A; CH674637A5; BR8806182A; IE883348L; JPH01167030A; MY103930A; JP2653687B2; MX169051B; CN1018064B; IE63236B1; EP0317908B1; ES2014547A6; DK170839B1; ATE93465T1; DE3883493T2; PH25308A; CA1289920C; FI87441B; DE3883493D1

Description

A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para encher assepticamente com um fluido uma embalagem provida de uma tampa com membrana exterior susceptível de ser rasgada.

A patente EP 72 699 refere-se já a um dispositivo para 0 enchimento asséptico de uma embalagem com um fluido, que compreende uma cabeça de enchimento com uma válvula para regular 0 caudal de entrada do fluido, numa embalagem provida de uma tampa com membrana exterior susceptível de ser rasgada. 0 dispositivo apresenta uma série de inconvenientes. Em primeiro lugar, quando do enchimento, é a pressão do fluido que rasga a membrana exterior, o que conduz a cortes totalmente indefinidos que podem prender-se até na zona de selagem para 0 fecho da embalagem e conduzir assim a defeitos de estanqueidade da referida embalagem. Por outro lado, o dispositivo segundo a referida invenção compreende um sistema com dois movimentos independentes no veio vertical, para a entrada do fluido, por um lado, e para estabelecer 0 vácuo no espaço da cabeça, por outro lado. Finalmente, este dispositivo exige no eixo vertical a presença de juntas de estanqueidade, cuja duração é limitada e que podem provocar uma infecção bacteriana, quando estão usadas.

A presente invenção permite pôr à disposição do utilizador um processo e um sistema que não apresenta nenhum dos

referidos inconvenientes. Segundo a presente invenção, o corte da membrana exterior faz-se de maneira nítida e definida, a válvula para regular o caudal de entrada de fluido é de um sá movimento, e portanto tem um único accionamento, e não há qualquer junta de estanqueidade que necessite de substituição frequente o

A presente invenção refere-se a um processo para encher assepticamente com um fluido uma embalagem provida de uma tampa com membrana exterior susceptível de ser rasgada, no qual, com a embalagem esterilizada e fechada, se esteriliza o espaço da cabeça de enchimento e a parte exterior da membrana susceptível de ser rasgada e se admite fluido na embalagem de maneira concomitante e no fim do enchimento se fecha a entrada de fluido e admite-se vapor ou ar estéril para deslocar o fluido restante do espaço da cabeça de enchimento para uma conduta de esvaziamento, fazendo-se a referida admissão lateralmente em relação à direcção de deslocamento do fluido.

A esterilização prévia do espaço da cabeça de enchimento faz-se durante 2 a 30 segundos, a uma temperatura o compreendida entre 135 e 165 C e sob uma pressão de vapor compreendida entre 2 e 6 atmosferas»

No fim do ciclo de enchimento, a operação de limpeza faz-se com vapor, a uma pressão compreendida entre 1 e 4 atmosferas, durante 0,5 a 2 segundos» a uma temperatura entre 120 e 150 C» Se se operar com ar estéril, introduz—se este a uma pressão compreendida entre 0,5 e 3 atmosferas e à temperatura ambiente,

A presente invenção refere-se além disso a um dispositivo para a realização deste processo, que compreende uma cabeça de enchimento, um suporte de embalagem disposto por baixo da cabeça de enchimento e previsto para selar a embalagem no fim do enchimento, compreendendo a referida cabeça uma válvula para regular o caudal de entrada de fluido, uma conduta de entrada e de saida de fluido e, dispostas lateralmente na parte inferior da referida cabeça de enchimento em relação ao eixo da ç—” ^s’ú\ conduta de entrada e de salda de fluido, uma válvula de entrada de vapor e uma válvula com uma conduta de saida de vapor e de esvaziamento para a limpeza no fim do enchimento. Além disso, a parte inferior da válvula para regular o caudal de entrada de fluido desempenha a função de fecho/abertura para o fluido e compreende meios de corte para cortar, quando da abertura da referida válvula, a membrana susceptível de ser rasgada. Por parte inferior da válvula entende-se a parte mais próxima da tampa com plástico, embalagem a membrana susceptível de ser rasgada.

Por embalagem entende-se tanto embalagens de como embalagens de cartão, ou qualquer outro tipo de nos domínios alimentar ou médico. Por fluido, entende-se quer soluções aquosas, como leite, sumos de frutos ou de legumes ou produtos mais viscosos, tais como compotas, marmelada e outros, com ou sem bocados.

Normalmente, as condutas de entrada e de saida de fluido estão no prolongamento uma da outra. 0 lagem é constituído por maxilas para manter a cabeça de selagem no seu lugar.

Antes do enchimento, efectua-se do espaço da cabeça de enchimento, bem como a rior da membrana susceptível de ser rasgada, à válvula de entrada de vapor.

mente na parte inferior da cabeça de enchimento serve, por um lado, para a evacuação do vapor quando da esterilização e, por outro lado, para a evacuação do fluido residual no fim do enchimento. Estas duas válvulas estão colocadas de um lado e do outro ou paralelamente do mesmo lado, do plano formado pelo eixo da de entrada e de saida de fluido e o eixo da válvula para o caudal de entrada de fluido e perpendicularmente ao conduta de entrada e de saida de fluido.

Numa outra forma de realização, a válvula de de vapor faz com a válvula de saida de vapor e de esva°_s de preferência . Neste case, a posição relativa destas válvulas suporte de embaembalagem e uma uma esterilização superfície exteIsso faz-se graças

A outra válvula disposta lateralconduta regular eixo da entrada ziamento um ângulo compreendido entre 7° e 110' o

um ângulo de 9θ em relação às condutas de entrada e de salda de fluido não é

— crítica» Ϊ evidente que antes do enchimento se faz também a esterilização da conduta de entrada e de salda do fluido»

No dispositivo segundo a presente invenção, o eixo da válvula para regular o caudal de entrada de fluido e o eixo da válvula de entrada de vapor e, respectivamente, o eixo da válvula de saida de vapor e de esvaziamento, fazem um ângulo o compreendido entre 40 e 80 _o grande interesse do dispositivo segundo a presente invenção é o de ter um sistema de enchimento no qual, num mesmo movimento e portanto com um único accionamento, pode rasgar-se a membrana exterior da tampa e ao mesmo tempo admitir o fluido na embalagem»

Ϊ a parte inferior da válvula de regulação de caudal de fluido que faz o fecho/abertura para a entrada do fluido: a abertura tem a forma troncoconica ou cilíndrica» Se tivermos um fluido com bocados, escolhe-se de preferência uma abertura cilíndrica, porque é então pequeno o risco de os bocados ficarem presos, quando do fecho da válvula» As juntas de estanqueidade no fecho são colocadas na parte inferior da válvula ou na abertura de entrada de fluido na embalagem»

A parte inferior da válvula de regulação de caudal de fluido compreende igualmente os meios de corte» Se se operar sem bocados, escolhem-se de preferência, como melo de corte, facas radiais e verticais, por exemplo duas facae dispostas verticalmente» Mas podem também prever-se mais de duas facas» Se se trabalhar com bocados, escolhem-se de preferência meios de corte constituídos por facas em forma de U e, neste caso, prevê-se, entre a conduta de entrada de fluido e a embalagem, uma câmara de passagem intermédia.

Podem encarar-se pelo menos dois tipos de embalagem: uma embalagem com uma tampa que compreende uma membrana interior de fecho, tal como se representa nas figuras e na patente EP 72 699, ou uma embalagem com tampa sem membrana interior de fecho. Neste caso, o fecho da embalagem faz-se • selando dlrectamente a face do saco contra a tampa»

A válvula para regular o caudal òe entrada de fluido compreende uma membrana flexível ou uma membrana de foles que assegura a estanqueidade entre a passagem do fluido e as partes puramente mecânicas.

Quando da colocação no seu lugar de uma nova embalagem, pode-se também, para evitar toda infecção bacteriana, deixar aberta a válvula de entrada de vapor, pelo menos parcialmente .

Graças a este dispositivo segundo a presente invenção pode construir-se toda uma linha de enchimento asséptico, na qual se dispõe uma série de pelo menos dois dispositivos atrás descritos. Prevê-se de preferência entre dois e oito dispositivos de enchimento.

A descrição seguinte é feita com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, uma representação em corte do dispositivo segundo a presente invenção, estando a válvula de entrada de fluido fechada;

A fig. 2₉ um corte parcial pela linha (II-II) da fig. 1, numa primeira forma de realização, estando a válvula de entrada de fluido aberta;

A fig. 3, um corte parcial pela linha (II-II) da fig. 1, numa segunda forma de realização, estando a válvula de entrada de fluido aberta;

A fig. 4, um corte pela linha (IV-IV) da fig. 3;

A fig. 5, um corte do dispositivo segundo a presente invenção numa terceira forma de realização;

A fig. 6, um corte feito pela linha (VI-VI) da fig» 5;

A fig. 7♦ um corte parcial do dispositivo segundo a presente invenção numa quarta forma de realização; e

A fig. 8, uma vista de baixo do dispositivo

segundo a figo 7«

A cabeça de enchimento, designada por (1), compreende uma conduta de entrada (2) e de saída (3) de fluido, uma válvula (4) para regular 0 caudal de entrada de fluido, uma válvula de entrada de vapor (5) e uma válvula (□) de saida de vapor e de esvaziamento de fluido residual. As hastes das válvulas (9) e (β) são deslocáveis graças a sistemas pneumáticos ou similares (não representados).

Por baixo da cabeça de enchimento propriamente dita, coloca-se uma embalagem (7) que compreende uma tampa (s) com uma membrana de fecho (10) parcialmente selada contra a tampa (δ) para permitir 0 enchimento. A embalagem á mantida no seu lugar graças a maxilas (11), por baixo das quais está colocada a cabeça de selagem (31) que assegura o fecho da embalagem no fim do enchimento. Esta cabeça de selagem compreende um anel de selagem (12).

A cabeça de enchimento compreende uma membrana flexível (13) apertada entre as duas partes (14) e (15) mantidas solidárias graças ao anel de aperto (16). Esta membrana flexível á de politetrafluoretileno, ou de borracha, ou de uma matária flexível com boa resistência mecânica e térmica. A haste da válvula (4) á susceptível de se deslocar verticalmente, graças a sistemas pneumáticos ou similares (não representados) entre chumaceiras (17)«

A membrana (13) é perfurada no seu centro e atravessada pela haste da válvula (4). Esta haste á constituída por três partes: a parte superior (1S), na qual está fixada pelo parafuso (21) a parte (19) que assegura também um aperto da membrana flexível (13)« 0 parafuso de bloqueio (22) assegura uma boa retenção e portanto uma boa estanqueidade da membrana (13). A haste compreende finalmente uma parte inferior (20) fixada no elemento (19) graças ao parafuso (23). Esta parte (20), que compreende um cone (51), assegura a abertura/fecho para o enchimento da embalagem. Compreende uma junta de estanqueidade (24) ~ 6 ~

e duas facas radiais (25) dispostas perpendicularmente. Estas facas formam uma ponta central (26) que permite ainda melhorar o corte da membrana (9)· Uma protuberância anular (27) permite assegurar uma boa retenção da membrana (9) quando da descida do (fogão de corte (26) e quando da esterilização» Para melhorar ainda a retenção da membrana (9)» podem prever-se várias protuberâncias anulares concêntricas. A abertura (28) para a passagem do fluido é, no caso das fig» 1₉ 2 e 3, de forma troncocónica (51).

funcionamento do dispositivo ê 0 seguinte: estando a válvula (4) fechada (fig» 1) e estando a embalagem (7) colocada no seu lugar, efectua-se uma esterilização do espaço de cabeça (52) e da membrana (9). abrindo a válvula de entrada de vapor (5). 0 vapor entra pela conduta (29) e sai pela conduta (30) da válvula (6). No fim da esterilização, fecham-se as duas válvulas (5) e (6) e aore-se a válvula (4) (fig» 2)_o C elemento (20) desce e as facas (25) abrem a membrana (9) susceptível de ser rasgada» Ao mesmo tempo o fluido é libertado e penetra na embalagem (7) pela abertura (28). 2 evidente que, quando do enchimento, a cabeça de selagem (31) está na posição inferior. No fim do enchimento, a cabeça de selagem sobe, abrem-se as válvulas (5) e (6), de modo que o vapor expulsa 0 produto residual que se escoa pela conduta (30). Durante ou no fim desta operação de limpeza, o anel de selagem (12) á aquecido, fechando assim a embalagem (7)0 As maxilas (11) podem então libertar a referida embalagem»

Para evitar a infecção do espaço da cabeça de enchimento durante a mudança de embalagem, deixa-se a válvula (5) de entrada de vapor aberta ou semiaberta.

As fig» 3 e 4 representam 0 dispositivo segundo a presente invenção numa segunda forma de realização. Os elementos que são idênticos aos das fig. 1 e 2 foram afectados com os mesmos números de referência. Este dispositivo difere do das fig. 1 e 2 por as válvulas de entrada de vapor (32) e de saida

de vapor e de esvaziamento (33) estarem dispostas do mesmo lado do plano formado pelo eixo da conduta de entrada e de saida de fluido e o eixo da válvula para regular o caudal de entrada de fluião_e Todo o resto ão dispositivo é idêntico ao anterior. As hastes das válvulas (32) e (33) deslocam-se com o mesmo accionamento 9 por exemplo graças a um línico sistema pneumático (r.ão representado)o Isto constitui pois a grande vantagem em relação ao dispositivo das fig» 1 e 2. 'Jada haste de válvula apresenta uma junta de estanqueidade (34) e (35) e agulhas (36) e (37) de forma diferente. 0 vapor entra pela conduta (39) e sai pela conduta (40). Devido ao facto de as hastes das válvulas (32) e (33) terem 0 mesmo accionamento, elas deslizam em sincronismo.

interesse de ter agulhas (3c) e (37) diferentes é o seguinte: quando, no fim da esterilização do espaço da cabeça de enchimento ou no fim da limpeza, se fecham as válvulas (32) e (33), a válvula (32) fecha-se antes, deixando assim ainda a possibilidade para o vapor ou o produto residual sairem pela conduta (40). 0 resto das operaçoes de funcionamento á 0 mesmo que nas fig» 1 e 2.

As fig. 5 e 6 representam uma terceira forma de realização do dispositivo segundo a presente invenção, com uma forma específica das facas. Esta forma convém mais especialmente para o enchimento de fluido oom bocados. A embalagem e a cabeça de selagem são os mesmos que para as fig. 1 a 4, e por isso estes elementos têm os mesmos números de referência. A conduta de entrada de fluido (41) é fechada graças a uma válvula (42). Esta válvula apresenta uma faca (43) em forma de U. A cabeça de enchimento (44) apresenta uma câmara intermédia (45) entre a conduta (41) e a tampa (8) da embalagem (7)0 A válvula (46) compreende uma conduta de entrada de vapor (48) e a válvula (47) uma conduta de esvaziamento (49)» Leve notar-se que as válvulas (46) e (47) não estão lado a lado mas sim sobrepostas. Podem ter igualmente um accionamento único que as abre e as fecha de maneira síncrona. 0 funcionamento é o mesmo que para

as fig. 1 a 4. Esteriliza-se o espaço da cabeça de enchimento e a membrana (9), abrindo as válvulas (46) e (47). Fecham-se em seguida e abre-se a válvula (42) de entrada de fluido. Quando da descida desta válvula, a faca (43) corta a membrana (9) e faz-se o enchimento. A câmara (45) permite um bom escoamento do fluido, particularmente no caso da presença de bocados. No fim do enchimento, fecha-se de novo a válvula (42) e efectua-se uma limpeza da câmara intermédia (45). A cabeça de selagem (31) é em seguida elevada e 0 anel de selagem (12) sela a membrana de fecho (10) contra a tampa (ô). Se se funcionar sem membrana de fecho, é directamente a parede da embalagem que á selada contra a tampa (θ).

Os elementos idênticos das fig. 7 θ 8 receberam os mesmos números de referência que os das fig. 1 e 2. A diferença relativamente aos outros modos de realização reside no facto da presença da pisca amovível (60), mantida na sua posição por três parafusos, dos quais está representado um (61). Esta placa permite assegurar uma boa retenção da membrana quando da descida do órgão de corte (25) e quando da esterilização. Quando esta placa está desgastada ou contaminada, basta retirá-la, desapertando o parafuso (61), e substitui-la por uma placa nova.

Uma outra diferença da forma de realização das fig. 7 e 8 reside na posição da válvula de entrada de vapor (62) e da válvula (63) de saida de vapor e de esvaziamento do fluido ⁰residual. Estas duas válvulas fazem entre si um ângulo de 9θ . Cada haste de válvula apresenta uma junta de estanqueidade (64) e (65) e agulhas (66) e (67) de formas diferentes. 0 vapor chega pela conduta (68) e sai pela conduta (69). À parte isso, o modo de funcionamento mantém-se 0 mesmo que nas figuras anteriores.

Numa linha de enchimento asséptico podem colocar-se vários dispositivos segundo as fig. 1 a 8, em cérie.

Portanto, segundo a presente invenção dispõe-se de um dispositivo de grande segurança no plano da assepsia, de concepção relativamente mais simples que 0 que existe até agora

no estado da técnica e que permite fazer um corte muito nítido da membrana susceptível de ser rasgada»

Claims

Rrocesso para encher assepticamente com um fluido uma embalagem provida de uma tampa com membrana exterior susceptível de ser rasgada, no qual, estando a embalagem esterilizada e fechada, se esteriliza o espaço da cabeça de enchimento e a parte exterior âa membrana susceptível de ser rasgada, caracteri zado por se cortar a membrana exterior susceptível de ser rasgada e se admitir o fluido na embalagem de maneira concomitante e por no fim do enchimento se fechar a entrada de fluido e admitir vapor ou ar estéril para deslocar o fluido restante do espaço da cabeça de enchimento para uma conduta de esvaziamento, fazendo-se a referida admissão lateralmente em relação à direcção de deslocamento do fluido.

-
2â -

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se esterilizar o espaço da cabeça de enchimento durante 2 a 30 segundos a uma temperatura compreendida entre o

135 e 165 C sob uma pressão de vapor compreendida entre 2 e 6 atmosferas.

- -

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no fim do ciclo de enchimento se injectar vapor a uma pressão compreendida entre 1 e 4 atmosferas e a uma temperatura compreendida entre 120 e 15C°0 ou ar estéril à temperatura ambiente e a uma pressão compreendida entre 0,5 e
3 atmosferas durante 0,5 a 2 segundos<>

- 4- Dispositivo para a realização do processo de aoordo com as reivindicações 1 a 5, compreendendo uma cabeça de enchimento, um suporte de embalagem disposto por baixo da cabeça de enchimento e previsto para selar a embalagem no fim do enchimento, compreendendo a referida cabeça uma válvula para regular o caudal de entrada de fluido, caracterizado por compreender uma conduta de entrada e de saida de fluido e, mente na parte inferior da referida cabeça relação ao eixo da conduta de entrada e de válvula ãe entrada de vapor e uma válvula com uma conduta de saida de vapor e de esvaziamento para a limpeza no fim do enchimento, e por a parte inferior da válvula para regular o caudal de entrada de fluido desempenhar a função de fecho/abertura o fluido e compreender meios abertura da referida válvula, dispostas lateralde enchimento em saida de fluido, uma para de corte para cortar, quando da a membrana susceptível de ser rasgada.

- ₅a

Dispositivo de caracterizado por a válvula de entrada de vapor e a válvula de saida de vapor e de e do outro do plano de saida de fluido e o eixo da válvula para regular o caudal de entrada e de saida do fluido.

acordo com a reivindicação 4, esvaziamento estarem dispostas de um lado formado pelo eixo da oonduta de entrada e

Dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a válvula de entrade de vapor e a válvula de saida de vapor e de esvaziamento estarem colocadas paralelamente do mesmo lado e de saida do do plano fluido e fluido e ei e entrada de de saida de fluido.

formado pelo eixo da conduta de entrada o eixo da válvula para regular o caudal perpendicularmente ao eixo de chegada e

-VaDispositivo de acordo com a reivindicação 4, ·ν· caracterizado por a válvula de entrada de vapor e a válvula de saida de vapor e de esvaziamento fazerem entre si um ângulo compreendido entre 70 e 110°_s de preferência um ângulo de 9θ°<»

- 8ê Dispositivo de acordo com uma das
4 a 7, caracterizado por o eixo da válvula para reivindicações regular o caudal de entrada de fluido e o eixo da válvula de entrada de vapor ou, respectivamente, o eixo da válvula de saida de vapor e de esvaziamento fazerem entre si um ângulo compreendido entre 40 e 80°„

- 9^â -

Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 7» caracterizado por a abertura na cabeça de enchimento para a passagem de fluido para a embalagem ter a forma troncocónica ou cilíndrica.

- 10* -

Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 9, caracterizado por os meios de corte serem constituidos por facas radiais e verticais.

- 113 -

Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 9» caracterizado por os meios de corte serem constituídos por facas em forma de U e por haver entre a conduta de entrada e de saida de fluido e a embalagem uma câmara de passagem intermédia.

-123 -

Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 11, caracterizado por a embalagem compreender uma tampa com membrana interior de fecho.

-133 -

Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 11, caracterizado por a embalagem compreender uma tampa sem membrana interior de fecho.

-143 12

14- Dispositivo de acordo com uma das reivindicações

4 a 13» caracterizado por a válvula para regular o caudal de entrada de fluido compreender uma membrana flexível ou uma membrana de foles o

- 15- Linha de enchimento asséptica, caracterizada por compreender, dispostos em série, pelo menos dois dispositivos de acordo com as reivindicações 4 a 14o

A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi apresentado na Suíça em 25 de Novembro de 1987» sob o n9 4584/87-5o