WO2020121089A1 - Sistema de prevención de incrustaciones y eliminación residual de peróxido de hidrógeno y recirculación de agua en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón - Google Patents
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Abstract
Se describe un Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el intercambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, caracterizado porque comprende proporcionar un suministro de agua de lavado de aire estéril que presenta las siguientes propiedades, (a) Conductividad a 20°C de 2.0 micromhos máximo; y (b) un contenido de Sílice de 0.1 ppm máximo.
Description
SISTEMA DE PREVENCIÓN DE INCRUSTACIONES Y ELIMINACIÓN RESIDUAL DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO Y RECURCULACIÓN DE AGUA EN SISTEMAS DE ENVASADO ASÉPTICO DE ENVASES QUE CONTIENEN
CARTÓN
DESCRIPCIÓN
ANTECEDENTES.
1. Campo de la invención.
Esta invención se aplica en el ámbito de sistemas de sanitización de enva ses que contienen cartón, su desarrollo tiene como objeto prevenir la presencia de incrustaciones y depósitos que se presentan en los intercambiadores de calor de aire estéril de dichos sistemas, los cuales originan paros para su limpieza y pérdi das de producción, además de forma específica esta invención propone la elimina ción del residual de Peróxido de Hidrógeno y la recirculación del agua utilizada en el lavado de aire, utilizado en máquinas de envasado aséptico que usan envases que contienen cartón.
2. Antecedentes generales de la invención.
A través del tiempo se han desarrollado técnicas de envasado, en las cuales se permita ofertar productos higiénicamente frescos, por tal motivo se ha desarro llado maquinaria para el envasado y conservación de productos, junto con esto se han desarrollado diversidad de materiales para lograrlo, y diferentes tipos de trata mientos de conservación de productos, existiendo un mercado amplio en las técni cas de conservación de alimentos.
Para el envasado de estos productos alimenticios, se han desarrollado en vases que contienen cartón, los cuales se utilizan comúnmente para envasar pro ductos lácteos, zumos pasteurizados y ultrapasteurizados, tales productos se en vasan comúnmente en cajas de cartón que se preforman, con un fondo cerrado antes de ser llenado y un control estéril, es decir condiciones asépticas del envase.
El envasado del producto alimenticio en dichas cajas de cartón, presenta una sanitización del envase antes de ser llenado, con el fin de realizar una reduc ción sustancial del contenido microbiano, hasta un nivel de seguridad deseado.
En los envases de cartón dicha sanitización se realiza comúnmente con ma quinaria especializada en dicho proceso, la cual antes de que se formen el material que contiene se pasa por un baño de peróxido de hidrógeno antes de la formación de los envases para eliminar las bacterias que causan el deterioro del producto. Después se realiza un secado antes de la formación del envase y posteriormente se envasa un producto alimenticio.
Los residuos de peróxido de hidrógeno deben ser eliminados aplicando aire caliente (técnica común) previo a la formación del envase y llenado.
Los sistemas conocidos para lograr la sanitización de los envases que con tiene cartón se utiliza agua que posteriormente se vierte al drenaje con residuos de peróxido de hidrógeno, si bien se trata de realizar una separación de dichos ele mentos del agua, las técnicas previas no han precisado la recuperación de la misma al proceso, por lo cual conforme a la presente invención se ha propuesto crear un circuito cerrado que contiene un chiller o enfriador de agua, un sistema de filtración utilizando como medio filtrante carbón activado, arena verde o combi nación de ambos y una lámpara de luz ultravioleta, que permite reutilizar el agua utilizada para lavado del aire estéril, con ello previniendo que las sales precipiten e incrusten el intercambiador de calor de aire estéril, así como también eliminar el residual de peróxido de hidrógeno en las máquinas asépticas de envasado, contri buyendo a disminuir el consumo de agua de primer uso requerida para esta ope ración, así como aumentar la producción por medio de mantener limpio el inter cambiador de calor de aire estéril.
En la actualidad, existen algunos Sistemas de los cuales se pueden men cionar los siguientes:
Solicitud de Patente de Gran Bretaña GB 1394917 de fecha 01 de mayo de 1975, por Tetra Pak International AB titilada Empacado Aséptico de Materiales, en la cual se describe un método de envasado aséptico, en dicha Solicitud de Patente se realiza un proceso de esterilización a un material termoformable, el cual es su mergido en unas cámaras de líquido que contienen peróxido de hidrogeno y des pués es secado el remante de la solución por calor o por aire, la volatilidad que existe del remante que se impregna al material de la solución aséptica es bastante y no existe una recuperación del mismo por ningún método conocido, sin embargo en la presente invención se crea un sistema de circuito cerrado.
Patente estadounidense, la US 3 282 702, la técnica que maneja esta pa tente, para remover los residuos de agua oxigenada consiste en el uso de una enzima inmovilizada. La enzima utilizada es la catalasa. Se puede tener el riesgo de introducir materia orgánica debido a la enzima y el proceso es caro.
La Patente US 4.551 .553, utiliza un proceso de descomposición de hidrope- róxidos usando un catalizador consistente en una sal de cromo y rutenio, sin em bargo, estos son metales pesados los cuales en turno se concentran e introducen en el sistema aséptico.
La Patente US 4.873.380, utiliza un catalizador que contiene óxidos de ní quel, cobre, cromo y bario para descomponer hidroperóxidos contenidos en butilo terciarios y butilperóxidos contenidos en alcohol de butilo terciario, sin embargo, estos son metales pesados los cuales en turno se concentran e introducen en el sistema aséptico.
La Solicitud de patente Mexicana No. MX/a/2016/000161 , denominada Sis tema de Recuperación de Agua de Máquina Envasadora Aséptica, del solicitante Comercializadora de Lácteos y Derivados, S.A. de C.V. y del Instituto Tecnológico Superior De Lerdo, utiliza para la descomposición de peróxido de hidrógeno sales de fierro y peróxido de hidrógeno añadido en un reactor para la efectuar la reacción (conocida como reacción de Fenton), y una serie de filtros para lograr la separación
de los compuestos de fierro precipitados, y filtros de carbón para remoción de ma teria orgánica, y luz ultravioleta para sanitizar el agua junto con una segunda adi ción de peróxido de hidrógeno. Este proceso requiere mayor equipo y está enfo cada al tratamiento de las aguas residuales provenientes de la envasadora asép- tica (agua, producto, detergentes, aceites, etc), a diferencia de la invención que se propone la cual está enfocada a prevenir las incrustaciones y depósitos del inter cambiador de aire estéril y eliminación del residual de peróxido de hidrógeno y reutilización del agua de proceso de la maquina envasadora aséptica.
Por lo tanto al revisar el arte previo, nos percatamos que existe la necesidad de Un Sistema de Prevención de Incrustaciones, Depósitos, y Eliminación de Re sidual de Peróxido de Hidrógeno y Recirculación de Agua Utilizada en Sistemas de Envasado Aséptico de envases que contienen Cartón, previniendo la formación de incrustaciones y depósitos en el intercambiador de calor de aire estéril, disminu yendo los paros para limpieza de los intercambiadores de aire así como ahorro de agua de primer uso, con ese propósito se desarrolla la presente invención, la cual se detalla a continuación.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención es aplicada en los Sistemas de Lavado de Aire en Máquinas Envasadoras de envases que contienen Cartón, para evitar el paro in- necesario de dichos sistemas por el mantenimiento de los intercambiadores de ca lor de aire estéril, este propósito se logra integrando un sistema que previene que las sales precipiten e incrusten en el intercambiador de calor de aire estéril, así como también eliminar el residual de Peróxido de Hidrógeno.
En la presente invención se muestra un Sistema que consiste en un circuito cerrado que presenta dos tanques con agua cuyas características son; conductivi dad y Sílice máxima de 2 micromhos y 0.1 ppm respectivamente, así como sistema de filtración utilizando como medio filtrante carbón activado, arena verde o combi-
nación de ambos y lámpara de luz ultravioleta, que permite reutilizar el agua utili zada para lavado del aire estéril, previniendo que las sales precipiten e incrusten en el intercambiador de calor de aire estéril, así como también eliminar el residual de peróxido de hidrógeno en máquinas asépticas de envasado, lo cual permite disminuir el consumo de agua de primer uso requerida para esta operación, así como aumentar la producción al mantener limpio el intercambiador de calor de aire estéril, por tanto es:
Un objetivo principal de la presente invención, proporcionar agua al sistema de lavado de aire en máquinas envasadoras con los requerimientos adecuados es decir, conductividad y Sílice máxima de 2 micromhos y 0.1 ppm respectivamente, donde los sólidos disueltos (conductividad) presentes en los arrastres de agua se rán mínimos, con lo cual se disminuirán considerablemente la presencia de incrus taciones y depósitos en el intercambiador de aire estéril.
Otro objetivo más de la invención consiste en proporcionar, un sistema de circuito cerrado, donde el agua que lava el residual de peróxido de hidrógeno dis minuya la concentración de este compuesto, así como también la concentración del mismo en la cámara aséptica, originando concentraciones adecuadas de la vado en los envases y producto a sanitizar.
Aun otro objetivo más, es eliminar el residual de peróxido de hidrógeno con el uso del sistema de filtración propuesto en la presente invención, permitiendo que el agua pueda ser recirculada, disminuyendo el consumo de agua de primer uso, así mismo la temperatura tenderá a incrementarse por lo que es necesario contro lar la temperatura estabilizando las condiciones normales de operación.
Otro objetivo más de la invención consiste en alargar la corrida operacional de la máquina envasadora previniendo la formación de incrustaciones, así como la eliminación de residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua utilizada para el lavado de aire, en sistemas de envasado aséptico utilizando envases que contienen cartón. Lo que constituye una alternativa práctica, económica y eficaz,
que logra aumentar la producción por medio de mantener limpio el intercambiador de aire estéril, evitando los paros no programados para su limpieza.
Otro objetivo más de la invención consiste en proporcionar, un sistema que previene las incrustaciones y depósitos en el intercambiador de aire estéril y reci- ciar el agua utilizada del lavador de aire (scrubber), aumentando la producción por paros para limpieza y disminuyendo el uso de agua de primer uso.
Un objetivo más de la presente invención, es solventar las incrustaciones y depósitos que se presentan en el intercambiador de aire estéril, lo cual origina pér didas de presión y de la temperatura en la cámara aséptica, lo cual pone en riesgo las condiciones de esterilización en el envasado.
Las características de esta novedoso Sistema de prevención de Incrustacio nes y Depósitos y eliminación de Residual de Peróxido de Hidrogeno y Recircula ción de Agua Utilizada en Sistemas de Envasado Aséptico de Cartón, se encuen tran detalladas en la siguiente descripción y las imágenes de la presente invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, los dibujos en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: La Figura 1 muestra un diagrama general del sistema de lavado de aire en máquinas envasadoras.
La Figura 2 muestra una serie de vistas (a, b y c) del intercambiador, con incrustaciones presentes en el intercambiador de calor de aire estéril.
La Figura 3 muestra dos Gráficas de precipitación (a y b) de compuestos de Carbonato de Calcio (Calcita y Argonita) utilizando simulación de solubilidad mine ral considerando 50 ppm de Dureza Total en el agua del Scrubber en función a pH y temperatura. La Figura 4 muestra dos Gráficas de precipitación (a y b) de compuestos de
Carbonato de Calcio (Calcita y Argonita) utilizando simulación de solubilidad mine ral considerando 100 ppm de Dureza Total en el agua del Scrubber en función a pH y temperatura.
La Figura 5 muestra la de Gráfica de concentración de Peróxido de Hidró- geno en el circuito cerrado, a nivel laboratorio.
La Figura 6 muestra la Gráfica de eliminación de Peróxido de Hidrógeno después de filtro de carbón y arena verde a nivel laboratorio.
La Figura 7 muestra un diagrama general del circuito cerrado reutilizando el agua utilizada para lavado del aire estéril. La Figura 8 muestra la Imagen del mecanismo de eliminación de Peróxido de Hidrógeno en sistema de filtración.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación, se da una descripción detallada de la presente invención con referencia a las figuras. Durante el proceso de envasado aséptico de la técnica previa, es frecuente parar la producción para limpiar las incrustaciones y depósitos que se presentan en el intercambiador de aire estéril, esto debido a pérdidas de presión y tempera tura en la cámara aséptica, lo cual pone en riesgo las condiciones de asépticas para el envasado.
Referente a la figura 1 , en la cual se muestra el lavado del aire en las má quinas envasadoras asépticas que contienen envases de cartón de la técnica pre via, en una parte de dicha figura se tiene que el aire es enviado a un lavador 17 (scrubber) cuya finalidad es eliminar el residual de peróxido de hidrogeno presente en el aire, posteriormente el agua con peróxido de hidrogeno pasa a un separador de aire y agua 18.
Conforme a la técnica previa, el agua es retirada del separador y enviada al drenaje 15, y el aire hacia el calentador de aire 16. Conforme a la presente inven ción a presente invención, se proporciona ahora un ciclo nuevo en el Sistema de Eliminación Residual de Peróxido de Hidrogeno y Recirculación de Agua Utilizada en Sistemas de Envasado Aséptico de Cartón que se muestra en la figura 7. En un aspecto de la invención, el agua ya no es tirada al drenaje, sino que el agua se trata para eliminar el peróxido de hidrógeno y se recircula al sistema de envasado aséptico de la técnica previa
Dicho Sistema de Eliminación Residual de Peróxido de Hidrogeno y Recir culación de Agua Utilizada en Sistemas de Envasado Aséptico de envases que contienen Cartón, de la presente invención, se refiere a la instalación de un circuito cerrado que consta de:
1 ) Un suministro de agua demineralizada, deionizada, osmosada, o bien obtenida por proceso de destilación con las siguientes características:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Solidos Suspendidos 0 ppm máximo
pH 20°C 5.0 a 7.0
Sílice 0.1 ppm máximo
Apariencia líquido transparente incoloro
Olor inodoro
Dicho suministro de agua se almacena en un tanque de agua 40. Desde dicho tanque, el agua se bombea al scrubber 17.
2) Tanque(s) de recolección de agua 31 , con un contenido de peróxido de hidró geno, de salida del separador 18 (en caso de que no exista presión suficiente para la alimentación al chiller 34 y sistema de filtración 37).
3) Enfriador de agua (Chiller o intercambiador de calor 34) a la salida de dicho(s) tanque(s) de recolección 31 .
4) Sistema de filtración/eliminación de peróxido de hidrógeno, cuyo tanque puede ser de acero inoxidable o polietileno recubierto con fibra de vidrio 37 utilizando como medio filtrante carbón activado de origen vegetal o mineral, arena verde o la mezcla de ambos, en cualquier proporción. En donde la proporción de carbón activado y arena verde depende del contenido de peróxido de hidró geno, flujo de agua y velocidad de la máquina envasadora.
5) Lámpara de luz ultravioleta 38 para degradación de trazas de residual de pe róxido de hidrógeno.
6) Bombas 32 y 41 y accesorios para conexión.
Conforme a la técnica previa, las sales que causan incrustaciones y depó sitos presentes en el intercambiador de aire estéril 20 en un sistema de envasado aséptico, provienen de los arrastres de agua junto con la corriente de aire del equipo separador aire-agua 18, que pasan a un calentador de aire16 y posterior mente a un intercambiador de calor 20, requerido para acondicionar el aire estéril (a una temperatura de 280 °C en condiciones de arranque y 70 °C en condiciones normales de operación) hacia la cámara aséptica 13 y asegurar las condiciones asépticas requeridas en el proceso de envasado y evitar contaminación del pro ducto con microorganismos, bajo esta condición de temperatura todas las sales disueltas en el agua se precipitarán y originarán que se formen incrustaciones de las sales de solubilidad retrograda las cuales son altamente aislantes a la transfe rencia de calor, así como la precipitación de las otras sales en forma de depósitos (cloruros, sulfatos, sodio, Sílice, etc.) debido a condiciones de sequedad.
Conforme a la técnica previa, el agua utilizada para el lavado de aire pre senta las siguientes especificaciones generales; Dureza Total de 50 a 100 ppm como CaC03, Cloruros máximo 49 ppm como NaCI, Sulfatos máximo 100 ppm como S04, Cobre máximo 0.05 ppm como Cu, pH 7.0 a 8.5 y conductividad má- xima de 625 micromhos.
El agua utilizada para el lavado de aire estéril, (numeral 14, figura 1 ) gene ralmente proviene de diferentes mantos acuíferos tales como agua de pozo, agua superficial, o agua tratada, manteniendo la calidad correspondiente a un agua po table para este uso, utilizando suavizadores para la eliminación de la Dureza. Por ejemplo, el análisis del agua de pozo del área de Ecatepec muestreado se muestra en la Tabla 1 siguiente:
Tabla 1 . Análisis químico del agua cruda y especificaciones generales del agua a la entrada del Scrubber
Las primeras sales que formarán incrustaciones son las que presentan so lubilidad retrograda y presentan baja transferencia de calor, originando problemas
-l i en los equipos de intercambio de calor, las incrustaciones más comunes encontra das en los equipos de intercambio de calor son:
Carbonato de Calcio, Sulfato de Calcio, Fosfato de Calcio, Sílice y Silicato de Magnesio.
Por lo general las fuentes de agua presentan dureza de tipo temporal (en forma de Carbonatos), por lo que eliminando el contenido de Dureza solamente pueden formarse incrustaciones de Sílice, sin embargo, a las condiciones de tem peratura de 280 °C precipitarán las otras sales principalmente Cloruro de Sodio, Carbonato de Sodio, Sulfato de Sodio, coprecipitando la Sílice, a las condiciones de temperatura precipitarán y ensuciarán los equipos de intercambio de calor.
Considerando los valores de referencia para la Dureza Total de 50 a 100 ppm como CaCC>3 y simulando los compuestos que precipitan haciendo uso del software de WaterCycleRx ® de FRENCH CREEK SOFTWARE, INC., se puede observar lo siguiente:
Existirá precipitación de Carbonato de Calcio en forma de Calcita y Argonita, estos compuestos precipitan desde un pH de 7.5 y 86 °C considerando una dureza Total de 50 ppm y desde un pH de 7.5 y 64°C considerando una Dureza Total de 100 ppm.
Esto se puede ver en la gráfica 3a y 3b de simulación solubilidad mineral 50 ppm de dureza total en agua de entrada al Scrubber, donde el código de colores identifica la severidad del problema, mostrando las siguientes indicaciones de acuerdo al color graficado;
Código de colores identificando la severidad del problema.
Color azul significa un rango seguro.
Verde significa un problema potencial leve si la condición cambia ligera mente.
Color amarillo advierte comprobar medición, un problema está cerca.
Color magenta indica un probable problema, tomar medidas correctivas. Color rojo avisa un problema. Un tratamiento o una acción correctiva se re quiere.
En la gráfica 4a y 4b de simulación solubilidad mineral 100 ppm de dureza total en el agua de entrada al Scrubber, donde el código de colores identifica la severidad del problema, mostrando las siguientes indicaciones de acuerdo al color graficado;
Código de colores identificando la severidad del problema.
Color azul significa un rango seguro.
Verde significa un problema potencial leve si la condición cambia ligera mente.
Color amarillo advierte comprobar medición, un problema está cerca.
Color magenta indica un probable problema, tomar medidas correctivas. Color rojo avisa un problema. Un tratamiento o una acción correctiva se re quiere.
Por lo anterior se deduce que cualquier traza de dureza en el agua utilizada para el lavado de aire estéril y esta sea arrastrada en el separador de aire estéril, formara incrustaciones de Carbonato de Calcio y las demás sales precipitarán por efecto de la temperatura.
Conforme a la presente invención para prevenir la formación de incrustacio nes se utiliza agua demineralizada, deionizada, osmosada, o bien obtenida por proceso de destilación (agua destilada, agua bidestilada, agua tridestilada) para el lavado de aire estéril con las siguientes características:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo
Además, el agua puede tener
Solidos Suspendidos 0 ppm máximo
pH 20°C 5.0 a 7.0
El contenido de sales disueltas es mínimo ya que la conductividad es una forma indirecta de las sales disueltas en el agua por lo que, aunque estas sean arrastrada en el separador de aire estéril, será mínima la cantidad de depósitos que se formarán en el intercambiador de aire estéril, lo que trae como resultado que se minimizan los paros para su limpieza, incrementando con ello la producción de la envasadora aséptica.
Conforme a la técnica previa, el consumo de agua para lavado de aire estéril varía dependiendo del envase, así como de las características y velocidad de cada máquina envasadora, siendo el flujo promedio desde 5.0 hasta 22 litros/min, esta agua es desechada (numeral 15, figura 1 ) debido al residual de Peróxido de Hidró geno resultado del lavado de aire estéril, siendo un consumo y costo elevado si se consideran la cantidad de máquinas envasadoras en operación.
Si el agua de drenaje 15 de la técnica previa se quisiera reutilizar sin ningún acondicionamiento, el residual de Peróxido de Hidrógeno se incrementaría desde 0 ppm hasta 1 15,000 ppm (equivalente a 1 1.5 %) de residual de Peróxido de Hi drógeno en 8 horas con un flujo de 8.5 litros/min, el valor de referencia es de má ximo 1 % de residual de Peróxido de Hidrógeno en el agua a la salida del separador de aire estéril, tales concentraciones elevadas de peróxido de hidrógeno provoca rían contaminación de la cámara aséptica así como también contaminación de los envases producidos y alimentos contenidos.
Conforme a la presente invención para reciclar esta agua la presente inven ción se lleva a cabo la eliminación del residual de Peróxido de Hidrógeno. Para tal efecto se lleva a cabo: (1 ) una etapa de contacto con carbón activado, arena verde o mezcla de ambos en cualquier proporción, y (2) una etapa de contacto con luz ultravioleta.
Para la etapa de contacto de carbón activado, arena verde o mezclas de ambos en cualquier proporción se utiliza un equipo de filtración cuyo tanque puede ser de acero inoxidable o polietileno recubierto con fibra de vidrio 37 en donde se rompe la molécula de Peróxido de Hidrógeno en Oxígeno y Agua sin aportar un contaminante adicional al sistema aséptico.
El equipo de filtración 37 contiene carbón activado tipo vegetal o mineral, arena verde (comercialmente disponible) o una combinación de ambos en cual quier proporción.
El mecanismo para la eliminación de peróxido en el sistema de filtración 37 con carbón activado y arena verde es el siguiente:
AC + H202 -► AC+ + OH- + OH°
AC+ -► AC + H+ + OOH°
El carbón activado (AC) tiene características reductoras por lo que no se absorberá sobre el mismo.
Los radicales OOH° y OH° se combinan para formar H20 y 02
En la Arena verde, las reacciones que se llevan a cabo son:
2H202 + Mn02 -►2 H20 + 02
El tiempo de contacto para la eliminación del residual de Peróxido de Hidró geno varía desde 5 minutos hasta 30 minutos y dependerá de la concentración de Peróxido a remover, así como el flujo que pasa por el filtro 37 ajustando la cama del medio filtrante.
Ejemplo 1 : Se hizo pasar agua con un contenido de peróxido de hidrógeno de 500 ppm por una columna que contiene carbón activado y arena verde durante una corrida de 95 minutos a nivel laboratorio. Como resultado se obtuvo la dismi nución del residual de Peróxido de Hidrógeno de 500 ppm a 4 ppm.
Ejemplo 2: En una corrida operacional en una maquina envasadora se dis minuyó el contenido de peróxido de hidrógeno de 250 ppm a 0.02 ppm.
Dado que tiene lugar un incremento en la temperatura del agua del circuito cerrado por el contacto con el aire caliente y otras áreas de la máquina de enva sado, conforme a la presente invención se instala un sistema de enfriamiento de agua, por ejemplo: un chiller, un intercambiador de calor 34 tal como un intercam biador de calor de placas, tubos y carcaza o solo aire para mantener la tempera tura a un valor adecuado para la operación de la máquina, por ejemplo, entre 15 y 25 °C. El sistema de la presente invención comprende un bypass en cuando no se requiera de enfriamiento, ya que la temperatura del agua sin enfriamiento alcanza valores de 61 °C a la salida del scrubber 17.
Conforme a la presente invención para la eliminación de las trazas de Peró xido de Hidrógeno, así como asegurar un agua estéril, se coloca opcionalmente al menos una lámpara de luz ultravioleta 38 para efectuar un proceso de descompo sición de las trazas de peróxido de hidrógeno por medio de un proceso de oxida ción avanzada.
El proceso de oxidación avanzada utilizando Peróxido de Hidrógeno y luz ultravioleta da lugar a la formación de radicales hidroxilos los cuales son altamente reactivos, estos atacan y descomponen la materia orgánica y desinfectan el agua.
El mecanismo de la oxidación avanzada para la descomposición del Peró xido de Hidrógeno es:
H202 -► 20H°
HV< 380 nm
En otro aspecto de la invención se proporciona un método para modernizar una planta existente de envasado de alimentos. El método comprende las etapas de: a. instalar un tanque de suministro de agua de lavado de aire estéril que pre senta las siguientes propiedades:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo;
b. instalar una línea de suministro de agua de lavado de aire estéril a un scru- bber 17, para el lavado de aire estéril;
c. instalar un tanque de recolección 31 , para recolectar agua de lavado con presencia de peróxido de hidrógeno en la salida de un separador aire-agua 18 proveniente del scrubber 17, de un sistema de lavado de aire 10;
d. instalar una línea y un medio para transferir el agua del tanque 31 a un chiller o intercambiador de calor 34;
e. instalar un chiller o intercambiador de calor 34, a la salida del tanque de recolección 31 , para mantener la temperatura del agua en un valor ade cuado para la operación de la máquina de envasado;
f. instalar un medio filtrante carbón activado, arena verde o mezclas de los mismos, en cualquier proporción, a la salida del chiller o intercambiador de calor 34, para la eliminación de peróxido de hidrógeno; e
g. instalar un tanque 40 suministro de agua de lavado de aire estéril.
El enfriador 34 de agua estéril es del tipo chiller, intercambiador de calor de placas, tubos y carcaza o solo aire.
Además, el carbón activado del medio filtrante se selecciona de carbón ac tivado vegetal o mineral. Opcionalmente, entre el medio filtrante y el tanque 40 de suministro, se ins tala una lámpara de luz ultravioleta 38, para la remoción de trazas de peróxido de hidrógeno mediante un proceso de oxidación avanzada y esterilización del agua de lavado de aire estéril.
Para su mejor proveer de la invención se presenta un listado de partes que constituyen al Sistema de Eliminación Residual de Peróxido de Hidrogeno y Recir culación de Agua Utilizada en Sistemas de Envasado Aséptico de Cartón:
10 sistema de lavado de aire en máquinas envasadoras
1 1 entrada de aire
12 baño de peróxido de hidrogeno
13 cámara aséptica
14 entrada de agua
15 drenaje
16 calentador de aire
17 scrubber
18 separador
19 aire estéril
20 intercambiador de calor
30 línea de descarga del separador aíre -agua, al tanque 31
31 tanque balance drenados
32 bomba de tanque balance drenados
33 toma de muestra
34 chiller
35 toma de temperatura
36 toma de presión
37 filtro cuyo tanque puede ser de acero inoxidable o polietileno recubierto con fibra de vidrio
38 lámpara UV
39 toma de muestra
40 tanque agua filtrada
41 bomba de tanque agua filtrada
42 rotámetro
Claims
1. Un Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el in tercambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, caracterizado porque com prende:
a. proporcionar un suministro de agua de lavado de aire estéril que presenta las siguientes propiedades:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo;
2. El Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el inter cambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, de conformidad de la reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende:
b. una línea 30 de descarga de agua con peróxido de hidrogeno, del sepa rador de aire-agua 18 de un sistema de lavado de aire 10,
c. un tanque de recolección 31 ; para recolectar el agua con peróxido de hi drogeno de la línea de descarga del separador aíre -agua,
d. un chiller o intercambiador de calor 34, a la salida del tanque de recolec ción 31 ,
e. un filtro 37 para recibir el agua proveniente del chiller o intercambiador de calor 34, que comprende como medio filtrante carbón activado, arena verde o combinación de ambos, para la eliminación de peróxido de hidró geno;
f. un tanque 40, para almacenar el agua de lavado de aire estéril que pre senta las siguientes propiedades,
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo;
y
g. una línea y un medio para transferir el agua del tanque 40 al scrubber 17 para proveer el flujo de agua de lavado de aire estéril requerido por la máquina envasadora 10.
3. El Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el inter cambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, de conformidad de la reivindicación 1 , caracterizado porque el agua para el lavado de aire estéril tiene un pH 20°C entre 5.0 a 7.0, un contenido de Sólidos Suspendidos de 0 ppm máximo.
4. El Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el inter cambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, de conformidad de la reivindicación 1 , caracterizado porque el agua para el lavado de aire estéril se selecciona de agua demineralizada, agua deionizada, agua osmosada, agua obtenida por procesos de destilación (agua destilada, agua bidestilada, agua tridesti- lada).
5. El Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el inter cambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, de conformidad con la reivindica ción 2, caracterizado porque el carbón activado se selecciona de carbón ac tivado vegetal o mineral.
6. El Sistema para prevenir la formación de incrustaciones, depósito en el inter cambiador de aire estéril en un sistema de envasado aséptico de envase que contienen cartón, y eliminar el residual de peróxido de hidrogeno utilizada en sistemas de envasado aséptico de cartón, de conformidad de la reivindicación
2, caracterizado porque además comprende una lámpara de luz ultravioleta 38, colocada después del filtro 37 para la remoción de trazas de peróxido de hidrógeno mediante un proceso de oxidación avanzada y esterilización del agua de lavado de aire estéril;
7. Un proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón, caracterizado porque dicho proceso es un circuito cerrado con las siguientes etapas:
a. Proporcionar un suministro de agua que presenta las siguientes propie dades:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo; y
b. Alimentar el agua de lavado de aire estéril a un scrubber 17, para el la vado de aire estéril;
c. recolectar agua de lavado con presencia de peróxido de hidrógeno en un tanque de recolección 31 , de salida de un separador aire-agua 18 prove niente del scrubber 17 de un sistema de lavado de aire 10;
d. transferir dicha agua a un chiller o intercambiador de calor 34, para man tener la temperatura del agua en un valor adecuado para la operación de la máquina de envasado;
e. poner en contacto el agua proveniente del chiller o intercambiador 34 con un medio filtrante carbón activado, arena verde o mezclas de los mismos en cualquier proporción para la eliminación de peróxido de hidrógeno; y f. obtener y colectar el agua en un tanque 40.
8. El proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón de conformidad con la reivindicación 7, ca racterizado porque el circuito cerrado utiliza agua para el lavado de aire estéril seleccionada de agua desmineralizada, agua deionizada, agua osmosada,
agua obtenida por procesos de destilación (agua destilada, agua bidestilada, agua tridestilada).
9. El proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón de conformidad con la reivindicación 7, ca racterizado porque el agua además presenta las siguientes propiedades
Solidos Suspendidos 0 ppm máximo; y
pH 20°C 5.0 a 7.0.
10. El proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón de conformidad con la reivindicación 7, ca racterizado porque el enfriador 34 de agua estéril es del tipo chiller, intercam biador de calor de placas, tubos y carcaza o solo aire.
11. El proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón de conformidad con la reivindicación 7, ca racterizado porque el carbón activado se selecciona de carbón activado ve getal o mineral.
12. El proceso de eliminación residual de peróxido de hidrogeno y recirculación de agua de lavado de aire estéril utilizada en sistemas de envasado aséptico de envases que contienen cartón de conformidad con la reivindicación 7, ca racterizado porque además comprende pasar el agua por una lámpara de luz ultravioleta 38, para la remoción de trazas de peróxido de hidrógeno mediante un proceso de oxidación avanzada y esterilización del agua de lavado de aire estéril.
13. Un proceso para modernizar una maquina envasadora aséptica de envases que contienen cartón, que comprende,
h. instalar un tanque de suministro de agua de lavado de aire estéril que pre senta las siguientes propiedades:
Conductividad a 20°C 2.0 micromhos máximo
Sílice 0.1 ppm máximo;
i. instalar una línea de suministro de agua de lavado de aire estéril a un scru- bber 17, para el lavado de aire estéril;
j. instalar un tanque de recolección 31 , para recolectar agua de lavado con presencia de peróxido de hidrógeno en la salida de un separador aire-agua 18 proveniente del scrubber 17, de un sistema de lavado de aire 10;
k. instalar una línea y un medio para transferir el agua del tanque 31 a un chiller o intercambiador de calor 34;
L. instalar un chiller o intercambiador de calor 34, a la salida del tanque de recolección 31 , para mantener la temperatura del agua en un valor ade cuado para la operación de la máquina de envasado;
m. instalar un medio filtrante carbón activado, arena verde o mezclas de los mismos, en cualquier proporción, a la salida del chiller o intercambiador de calor 34, para la eliminación de peróxido de hidrógeno; e
n. instalar un tanque 40 suministro de agua de lavado de aire estéril.
14. El proceso para modernizar una maquina envasadora aséptica de envases que contienen cartón, de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el enfriador 34 de agua estéril es del tipo chiller, intercambiador de calor de placas, tubos y carcaza o solo aire.
15. El proceso para modernizar una maquina envasadora aséptica de envases que contienen cartón, de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el carbón activado se selecciona de carbón activado vegetal o mineral.
16. El proceso para modernizar una maquina envasadora aséptica de envases que contienen cartón, de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende instalar una lámpara de luz ultravioleta 38, para la remoción de trazas de peróxido de hidrógeno mediante un proceso de oxi- dación avanzada y esterilización del agua de lavado de aire estéril.
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