WO1996017775A1 - Procede et dispositif pour eliminer l'oxygene de l'espace de tete d'un emballage - Google Patents

Procede et dispositif pour eliminer l'oxygene de l'espace de tete d'un emballage Download PDF

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WO1996017775A1
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Willy Hugelshofer
Josef Egli
Alfred Messerli
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B31/00—Packaging articles or materials under special atmospheric or gaseous conditions; Adding propellants to aerosol containers
    • B65B31/04—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied
    • B65B31/041—Evacuating, pressurising or gasifying filled containers or wrappers by means of nozzles through which air or other gas, e.g. an inert gas, is withdrawn or supplied the nozzles acting from above on containers or wrappers open at their top

Definitions

  • the invention relates to a method for removing oxygen from the headspace of an aseptically filled package, in which the package is filled under an atmosphere of sterile air, then sterile nitrogen is injected with a nozzle. disposed directly above the opening of said package at room temperature and at atmospheric pressure in a sterile air atmosphere and the package is sealed between two sealing elements.
  • the invention further relates to the device used for implementing this method.
  • Patent DE 3108817 also relates to a device making it possible to remove oxygen from the head space of a package.
  • the nozzle for injecting nitrogen is integral with one of the sealing elements, which decreases the efficiency of the nitrogen supply, since said nozzle moves and the nitrogen jet changes direction.
  • US patents 4,934,127 and EP 479,037 also relate to devices for removing oxygen from the headspace of a package. The disadvantage of these devices is that the packaging is sealed downstream of the nitrogen injection station, which has the consequence of allowing the quantity of nitrogen introduced beforehand to start again.
  • the object of the present invention is the development of a process making it possible to remove oxygen from the head space of a package aseptically filled in an efficient manner. By eliminating is meant reaching a very low oxygen content in the headspace, namely of the order of 2% and even less.
  • the packaging used can be of any type, provided that its upper part is sealable.
  • the filling product for the packaging can be of any liquid type from the food industry, for example a product: based on milk, fruit or water, which may also contain a portion of pieces. Or. Prefer everything
  • the method is implemented on a conventional industrial manufacturing line, in which there is in particular a filling compartment and a sealing compartment: an injection step must be added according to the invention to the sealing compartment. 'nitrogen.
  • the two filling and sealing compartments are supplied with sterile air so as to create turbulence conditions: the nitrogen injection speed is greater than the sterile air injection speed.
  • the nitrogen flow rate per line of between 100 and 800 l / min at atmospheric pressure.
  • the duration of nitrogen injection per package is of the order of a second. This rapid nitrogen injection saves the amount of nitrogen and limits the length of the production line. It is equally possible to operate with a continuous nitrogen supply as well as a discontinuous one.
  • the efficiency of elimination of residual air in the head space is improved by a specific arrangement of the arrival of the nitrogen current: in this case, the operation is carried out with the nitrogen arriving from above under a angle between 40 and 50 ° with respect to the vertical and against the direction of movement of the packaging.
  • the invention further relates to the device which can be used for implementing the method described above.
  • This device includes a product filling compartment in a packaging, a sealing compartment of said packaging with two sealing elements and a conveyor device for conveying the packaging in the two compartments, the second compartment comprising a fixed nozzle for injecting nitrogen, the latter being disposed between the mobile sealing elements.
  • the conveyor device has a step-by-step advancement system and a conventional filling rate is reached for this type of line. It is understood that in the present description, everything that is said relates to an aseptic filling mode: the nitrogen and the air used are presténlises.
  • the nozzle is positioned so that it makes an angle between 40 and 50 ° with the vertical.
  • a nozzle width is provided which is greater than the opening width of the packaging.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention, in the nitrogen injection step and
  • Fig. 2 is a schematic representation of the same device in the sealing step.
  • the packages 1 arrive by the conveyor device 2 in the direction of the arrows 3 in the compartment this aseptic filling 4, then in the compartment ⁇ e sealing 5. Sterile air is injected into the two aforementioned compartments respectively through lines 6 and 7.
  • the product 8 arrives through the filling system 9 and is dosed in the packaging 1 using the filling nozzle 10.
  • the sealing compartment 5 comprises the fixed nozzle 11 for injecting nitrogen, the nitrogen arriving via line 12 as well as the two sealing elements 13, 14.
  • the aseptic filling 4 and sealing 5 compartments have openings 15, 16, 17 allowing the packaging 1 to pass over the conveyor device 2.
  • the operation of the device according to the invention is as follows:
  • the conveyor device 2 has a step-by-step advance system.
  • the package 1 is positioned under the filling nozzle 10, which then delivers the dose of product 8.
  • the compartment is permanently in an atmosphere of sterile air.
  • the conveyor device then positions the other packages under the nozzle 10 and the filled packages arrive in the sealing compartment 5 and pass under the nozzle 11 for injecting nitrogen.
  • the nitrogen flow rate is 300 l / min, the sealing compartment also being permanently in a sterile air atmosphere.
  • Fig. 2 we can clearly see the sealing operation with the elements 13 and 14.
  • the conveyor device 2 then delivers the packaging ready for use or for storage.
  • packaging is thus obtained which can be stored for at least 6 months, without any deterioration in the quality and taste of the product. Vitamins and minerals are also preserved.

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Abstract

Le dispositif comprend un compartiment de remplissage aseptique (4) de produit dans un emballage (1), un compartiment de scellage (5) dudit emballage avec deux éléments de scellage (13, 14) et un dispositif transporteur (2) pour véhiculer les emballages dans les deux compartiments, le second compartiment (5) comportant une buse fixe (11) pour injecter l'azote, ladite buse étant disposée entre les deux éléments de scellage (13, 14).

Description

Procédé et dispositif pour éliminer l'oxygène de l'espace de tête d'un emballage.
L'invention concerne un procédé d'élimination d'oxygène de l'espace de tête d'un emballage rempli aseptiquement, dans lequel on remplit l'emballage sous atmosphère d'air stérile, on injecte ensuite de l'azote stérile avec une buse disposée directement au-dessus de l'ouverture dudit emballage à température ambiante et sous la pression atmosphérique dans une atmosphère d'air stérile et on scelle l'emballage entre deux éléments de scellage. L'invention concerne en outre le dispositif utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Dans le domaine du remplissage aseptique avec certains types de machine, il n'est pas possible de remplir un emballage et de le sceller sans y laisser un faible volume gazeux, appelé espace de tête. Comme on travaille normalement dans des systèmes avec de l'air stérile, cet espace de tête contient de l'ordre de 20% d'oxygène. La présence d'oxygène a un effet négatif, en ce sens que lors de la conservation du produit contenu dans ledit emballage, il arrive fréquemment que ce produit soit sensible à l'oxygène, ce qui conduit ainsi à une dégradation de son goût et/ou de certains ingrédients, tels que les vitamines et les sels minéraux. Ce phénomène est inacceptable pour le consommateur ou pour des raisons de législation alimentaire. On a déjà envisagé une solution dans laquelle on cherche à réduire l'espace de tête : on opère dans ce cas en remplaçant juste avant le scellage l'air par de la vapeur d'eau. L'inconvénient de ce système est cependant que la vapeur d'eau se condense sur des surfaces froides : la conséquence est un risque inacceptable d'infection pour les produits neutres et faiblement acides. Une seconde solution consiste à réduire l'espace de tête avec des éléments mécaniques en pressant l'emballage : mais il n'est cependant pas possible d'éliminer totalement ledit espace. Le brevet DE 3108817 concerne également un dispositif permettant d'éliminer l'oxygène de l'espace de tête d'un emballage. Dans ce dispositif, la buse permettant d'injecter l'azote est solidaire de l'un des éléments de scellage, ce qui diminue l'efficience de l'arrivée d'azote, car ladite buse bouge et le jet d'azote change de direction. les brevets US 4,934,127 et EP 479,037 concernent également des dispositifs pour éliminer l'oxygène de l'espace de tête d'un emballage. L'inconvénient de ces dispositifs est que le scellage de l'emballage se fait en aval de la station d'injection d'azote, ce qu a pour conséquence de laisser repartir la quantité d'azote introduite au préalable.
Le but de la présente invention est la mise au point d'un procédé permettant d'éliminer l'oxygène de l'espace de tête d'un emballage rempli aseptiquement de manière efficiente. Par éliminer, on entend le fait d'atteindre une teneur en oxygène très faible dans l'espace de tête, à savoir de l'ordre de 2% et même moins.
Selon le procédé de l'invention, or. injecte l'azote stérile à partir de la buse qui est fixe et disposée entre les deux éléments de scellage mobiles.
L'emballage utilisé peut être de tout type, pouvu que sa partie supérieure soit scellable.
Le produit de remplissage de l'emballage peut être de tout type liquide du domaine alimentaire, par exemple un produit: à base de lait, de us de fruit ou d'eau, pouvant en outre contenir une partie αe morceaux. Or. préfère tout
* particulièrement les produits sensibles à l'oxygène et faiblement acides, comre les produits diététiques contenant des vitamines et des sels minéraux. Le but est d'obtenir des produits à longue durée de conservation, pour lesquels il n'y a pas de dégradation du goût et/ou de certains ingrédients lors du stockage.
Le procédé est mis en oeuvre sur une ligne de fabrication industrielle classique, dans laquelle il y a notamment un compartiment de remplissage et un compartiment de scel¬ lage : il faut rajouter selon l'invention dans le compartiment de scellage une étape d'injection d'azote.
Les deux compartiments de remplissage et de scellage sont sous courant d'air stérile de manière à y créer des conditions de turbulence : la vitesse d'injection de l'azote est supérieure à la vitesse d'injection d'air stérile. Pour parvenir à un espace de tête ayant une teneur en oxygène de moins de 2 %, il faut travailler avec un débit d'azote par ligne compris entre 100 et 800 1/min à pression atmosphérique.
La durée d'injection d'azote par emballage est de l'ordre de la seconde. Cette rapide injection d'azote permet d'économiser la quantité d'azote et limite la longueur de la ligne de production. On peut aussi bien opérer avec une arrivée d'azote continue que discontinue.
On améliore l'efficacité d'élimination de l'air résiduel dans l'espace de tête grâce à une disposition spécifique de l'arrivée du courant d'azote : on opère dans ce cas, avec l'azote arrivant depuis le haut sous un angle compris entre 40 et 50° par rapport à la verticale et à contre-courrant du sens de déplacement des emballages.
L'invention concerne en outre le dispositif utilisable pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif comprend un compartiment de remplissage de produit dans un emballage, un compartiment de scellage dudit emDallage avec deux éléments de scellage et un dispositif transporteur pour véhiculer les emballages dans les deux compartiments, le second compartiment comportant une buse fixe pour injecter l'azote, celle-ci étant disposée entre les éléments de scellage mobiles.
Le dispositif transporteur à un système d'avancée au pas-à- pas et on arrive à une cadence de remplissage classique a ce type de ligne. Il est bien entendu que dans la présente description, tout ce qui est dit concerne un mode de remplissage aseptique : l'azote et l'air utilisé sont presténlises.
On dispose dans la buse d'arrivée d'azote un répartiteur et des moyens supplémentaires, tels qu'une ou plusieurs plaques métalliques permettant d'obtenir des flux uniformes à la sortie de la buse.
La buse est positionnée de manière à ce qu'elle fasse un angle compris entre 40 et 50° avec la verticale.
Il faut également que le flux d'azote arrive sur une largeur suffisante pour bien déplacer l'air résiduel αe l'espace de tête : on prévoit une largeur de buse supérieure a la largeur d'ouverture de l'emDallage. La suite de la description est faite en référence aux dessins sur lesquels :
Fig. 1 est une représentation schématique du dispositif selon l'invention, dans l'étape d'injection d'azote et
Fig. 2 est une représentation schématique au même dispositif dans l'étape de scellage.
Les emballages 1 arrivent par le dispositif transporteur 2 dans le sens des flecnes 3 dans le compartiment ce remplissage aseptique 4, puis dans le compartiment αe scellage 5. De l'air stérile est injecté dans les deux compartiments précités respectivement par les conduites 6 et 7. Le produit 8 arrive par le système de remplissage 9 et est dosé dans l'emballage 1 grâce à la buse de remplissage 10. Le compartiment de scellage 5 comprend la buse fixe 11 d'injection d'azote, l'azote arrivant par la conduite 12 ainsi que les deux éléments de scellage 13,14.
Les compartiments de remplissage aseptique 4 et de scellage 5 comportent des ouvertures 15, 16, 17 permettant le passage des emballages 1 sur le dispositif transporteur 2.
Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : Le dispositif transporteur 2 a un système d'avancée pas-à-pas. L'emballage 1 est positionné sous la buse de remplissage 10, qui délivre alors la dose de produit 8. Le compartiment est en permanence sous atmosphère d'air stérile. Le dispositif transporteur positionne ensuite les autres emballages sous la buse 10 et les emballages remplis arrivent dans le compartiment de scellage 5 et passent sous la buse 11 d'injection d'azote. Le débit d'azote est de 300 1/min, le compartiment de scellage étant lui aussi en permanence sous atmosphère d'air stérile. Dans la Fig. 2, on voit bien l'opération de scellage avec les éléments 13 et 14. Le dispositif transporteur 2 délivre alors les emballages prêts à l'emploi ou au stockage.
On obtient ainsi selon l'invention des emballages qui peuvent être stockés pendant au moins 6 mois, sans aucune dégradation de la qualité et u goût du produit. Les vitamines ainsi que les sels minéraux sont en outre préservés. Dans -l'exemple précité, on arrive à une teneur en oxygène de 1* dans l'espace de tête.

Claims

Revendications
1) Procédé d'élimination d'oxygène de l'espace de tête d'un emballage rempli aseptiquement, dans lequel on remplit l'emballage sous atmosphère d'air stérile, on injecte ensuite de l'azote stérile avec une buse disposée directement au dessus de l'ouverture dudit emballage à température ambiante et sous la pression atmosphérique dans une atmosphère d'air stérile et on scelle l'emballage avec deux éléments de scellage, caractérisé en ce qu'on injecte l'azote stérile à partir de la buse qui est fixe et disposée entre les deux éléments de scellage mobiles.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection d'azote dure de l'ordre de la seconde par emballage.
3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection d'azote est faite de manière continue ou discontinue.
4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'injection d'azote est faite depuis le haut sous un angle de l'ordre de 40-50° par rapport à la verticale et à contre-courant du sens de déplacement des emballages .
5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse d'injection de l'azote est supérieure à la vitesse d'injection de l'air stérile.
6) Procédé selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que le débit d'injection d'azote par ligne est compris entre 100 et 800 1/mm. 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant un compartiment de remplissage aseptique de produit dans un emballage , un compartiment de scellage dudit emballage avec deux éléments de scellage et un dispositif transporteur pour véhiculer les emballages dans les deux compartiments, caractérisé en ce que le second compartiment comporte une buse fixe pour injecter l'azote, ladite buse étant disposée entre les éléments de scellage mobiles.
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la buse présente un répartiteur.
9) Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la buse fait un angle compris entre
40 et 50° avec la verticale.
10) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la buse a une largeur plus grande que celle de l'emballage.
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