ES2328588T3 - Unidad para esterilizar material de envasado para una maquina para envasar productos alimentarios vertibles. - Google Patents
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Abstract
Unidad (3) para esterilizar una banda (2) de material de envasado para una máquina (1) para envasar productos alimentarios que pueden ser vertidos, comprendiendo dicha unidad (3) un baño (5) que contiene un agente esterilizante por el que se hace pasar dicha banda (2) de manera continua; y un entorno aséptico (27) que contiene aire estéril, conectado a una salida (10) de dicho baño (5), y que aloja medios de secado (15) para eliminar el agente esterilizante residual de dicha banda (2); comprendiendo dicho entorno aséptico (27) una cámara de proceso (6) que aloja dichos medios de secado (15) y una cámara aséptica (23), en la que dicha banda (2) se dobla hasta formar un cilindro y se cierra de manera estanca longitudinalmente para formar un tubo continuo (26) de material de envasado; caracterizada porque dicho entorno aséptico (27) está dividido por un canal (28) que tiene una altura que es un submúltiplo de su longitud, a través del cual se desplaza dicha banda (2), en dos zonas (23, 6) en correspondencia con dicha cámara aséptica y dicha cámara de proceso, respectivamente, estando dimensionado dicho canal (28) para producir una diferencia de presión predeterminada entre dichas dos zonas (23, 6), y forzar de este modo el aire en el canal (28) de la zona de mayor presión (23) a la zona de menor presión (6) para secar dicha banda (2), siendo dicha zona de mayor presión (23) la que está situada más corriente abajo a lo largo de la trayectoria de dicha banda (2), a efectos de forzar la circulación del aire en el interior del canal (28) en dirección opuesta a la dirección de desplazamiento de la banda.
Description
Unidad para esterilizar material de envasado
para una máquina para envasar productos alimentarios vertibles.
La presente invención se refiere a una unidad
para esterilizar una banda de material de envasado para una máquina
para envasar productos alimentarios que pueden ser vertidos.
Son conocidas máquinas para envasar productos
alimentarios que pueden ser vertidos, tales como zumo de fruta,
vino, salsa de tomate, leche pasterizada o de larga duración (UHT),
etc., en las que los envases o recipientes se conforman a partir de
un tubo continuo de material de envasado hecho a partir de una banda
que se cierra de manera estanca longitudinalmente.
El material de envasado tiene una estructura de
múltiples capas, que comprende una capa de base resistente y
rígida, que puede comprender una capa de material fibroso, tal como
papel, o material tal como polipropileno con carga mineral. La capa
de base se cubre en ambos lados con capas de material plástico
termosoldable, tal como película de polietileno y, en el caso de
envases asépticos para productos de larga duración, tales como
leche UHT, el material de envasado comprende una capa de material de
barrera contra el oxígeno, tal como lámina de aluminio o de Etileno
Vinil Alcohol (EVOH), superpuesta sobre una capa de material
plástico termosoldable, y cubierta a su vez por otra capa de
material plástico termosoldable, que define la cara interior del
envase que finalmente estará en contacto con el producto
alimentario.
Para producir los envases descritos
anteriormente, la banda de material de envasado se desenrolla desde
una bobina y se hace pasar a través de una unidad esterilizante, en
la que normalmente es esterilizada por inmersión en un baño de
agente esterilizante líquido, tal como una solución de peróxido de
hidrógeno concentrado y agua.
De manera más específica, la unidad
esterilizante comprende un baño que durante su utilización se llena
con el agente esterilizante, y por el que la banda pasa de manera
continua. De manera conveniente, el baño comprende dos ramales
verticales paralelos conectados por la parte inferior, a efectos de
definir una trayectoria con forma de U suficientemente larga para
obtener un tiempo de tratamiento suficiente del material de
envasado. Para un tratamiento eficaz y relativamente rápido, que
permita de este modo una reducción del tamaño de la cámara
esterilizante, el agente esterilizante debe mantenerse a una
temperatura elevada, por ejemplo, aproximadamente 70ºC.
La unidad esterilizante define además un entorno
aséptico conectado a la salida del baño, y en el que la banda de
material de envasado se seca y a continuación se dobla y se cierra
de manera estanca longitudinalmente para conformar un tubo
vertical, que se llena posteriormente de manera continua con el
producto alimentario a envasar.
De manera más específica, en el entorno
aséptico, la banda es tratada para eliminar cualquier agente
esterilizante residual, cuya cantidad permitida en el producto
alimentario envasado está determinada por regulaciones estrictas
(la cantidad máxima permitida está en el nivel de una fracción de
una parte por millón).
El tratamiento descrito anteriormente comprende
normalmente una operación preliminar, en la que las gotas presentes
en el material de envasado son eliminadas mecánicamente y mediante
secado por aire.
Por ejemplo, la eliminación preliminar de las
gotas puede llevarse a cabo mediante un par de rodillos de presión,
situados de manera conveniente cerca de la entrada del entorno
aséptico; el material de envasado se hace pasar entre los rodillos
y sale de los mismos todavía cubierto con una película de agente
esterilizante, pero sin gotas macroscópicas.
El secado puede llevarse a cabo utilizando
dispositivos de chorro de aire dirigidos hacia las caras opuestas
de la banda de material de envasado, utilizando aire estéril, a
efectos de evaporar cualquier traza residual de agente
esterilizante.
Antes de abandonar el entorno aséptico, la banda
se dobla hasta formar un cilindro y se cierra de manera estanca
longitudinalmente para conformar un tubo vertical continuo de manera
conocida. De hecho, el tubo de material de envasado forma una
extensión del entorno aséptico, y se llena de manera continua con el
producto alimentario que puede ser vertido, haciéndose pasar a
continuación a una unidad de conformación y cierre estanco
(transversal) para conformar los envases individuales, y en la que
el tubo es sujetado y cerrado de manera estanca entre unos pares de
mordazas para formar bolsas de envasado.
Las bolsas de envasado se separan cortando las
partes cerradas de manera estanca entre cada envase, y a
continuación se trasladan a una estación de doblado final en la que
son dobladas mecánicamente hasta su forma definitiva.
Las máquinas de envasado del tipo descrito
anteriormente se utilizan de manera amplia y satisfactoria en una
amplia variedad de industrias alimentarias para producir envases
asépticos cerrados de manera estanca a partir de una banda de
material de envasado. De manera específica, el rendimiento de las
unidades esterilizantes de dichas máquinas asegura cumplir
sobradamente con las regulaciones referentes a la esterilidad de los
envases.
No obstante, dentro de la industria existe la
necesidad de una mayor mejora, teniendo en cuenta especialmente el
aumento continuo en el ritmo de producción de dichas máquinas de
envasado.
Evidentemente, el hecho de aumentar de manera
continua el ritmo de producción, reduce el tiempo disponible para
eliminar todo el agente esterilizante residual de cada parte de la
banda de material de envasado que se desplaza a través del entorno
aséptico.
Los documentos
EP-A-1334911 y
EP-A-1334912 dan a conocer una
unidad esterilizante tal como se define en el preámbulo de la
reivindicación 1.
El documento
US-A-4537007 da a conocer una planta
de esterilización, en la que una banda de material de envasado se
hace pasar a través de un baño esterilizante y, a continuación, a
través de una primera y una segunda cámaras comunicadas entre sí a
través de un canal de paso; la primera cámara contiene vapor
sobrecalentado, que esteriliza y seca la banda, mientras que la
segunda cámara contiene aire estéril. Los valores de presión en las
dos cámaras se equilibran a efectos de evitar (a) la entrada de
aire estéril en la primera cámara, que provocaría la consecuente
caída de temperatura que pondría en peligro una perfecta
esterilización, y (b) la entrada de vapor en la segunda cámara, que
provocaría la formación de humedad en su interior y una condensación
posterior del
vapor.
vapor.
El documento
US-A-5569438 da a conocer un
dispositivo esterilizante que comprende un par de cámaras en
comunicación de fluido entre sí, a través de un espacio alargado
que se extiende entre dichas cámaras y a través del cual queda
dispuesta una banda de material de envasado para entrar en contacto
con aire que contiene peróxido de hidrógeno, que se hace circular
de manera simultánea a través del espacio alargado, en la dirección
de desplazamiento de la banda de material, para secar dicha banda.
Las dos cámaras están conectadas además entre sí al mismo nivel de
presión mediante un conducto de flujo exterior para reciclar al
menos una parte del aire que contiene peróxido de hidrógeno que
circula a través del espacio alargado.
Un objetivo de la presente invención es dar a
conocer una unidad para esterilizar una banda de material de
envasado, diseñada para asegurar cumplir sobradamente con las
regulaciones referentes a la cantidad permitida de agente
esterilizante residual en los envases definitivos, incluso con
aumentos drásticos en el ritmo de producción.
Según la presente invención, se da a conocer una
unidad para esterilizar una banda de material de envasado para una
máquina para envasar productos alimentarios que pueden ser vertidos,
según la reivindicación 1.
A continuación se describirá una realización
preferida, no limitativa, de la presente invención, a título de
ejemplo y haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
la figura 1 muestra un diagrama de una máquina
para envasar productos alimentarios que pueden ser vertidos y que
comprende una unidad esterilizante según la presente invención;
la figura 2 muestra una vista esquemática, a
escala ampliada, de parte de la unidad esterilizante de la figura
1.
En la figura 1, el número 1 indica de manera
general una máquina de envasado para producir de manera continua
envases asépticos cerrados de manera estanca para un producto
alimentario que puede ser vertido, a partir de una banda de
material de envasado 2 (a la que se hace referencia a continuación
simplemente como "banda 2").
La máquina 1 comprende una unidad esterilizante
3, a la que llega la banda 2 procedente de una bobina (no mostrada)
a lo largo de la trayectoria P_{1}.
La unidad esterilizante 3 comprende una cámara
de transición 4, por la que pasa la banda 2 en primer lugar; un
baño esterilizante 5 que contiene un agente esterilizante líquido,
por ejemplo, una solución al 30% de peróxido de hidrógeno
(H_{2}O_{2}) y agua, a través del cual pasa dicha banda 2; y una
cámara de proceso 6, en la que la banda 2 es secada, tal como se
explica de manera detallada a continuación.
El baño 5 está definido sustancialmente por un
conducto con forma de U que durante su utilización se llena con
agente esterilizante hasta un nivel predeterminado. El conducto con
forma de U está definido por dos ramales verticales 7, 8 de entrada
y de salida, respectivamente, que tienen unas aberturas superiores
9, 10 respectivas, que definen respectivamente la entrada y la
salida de la banda 2 con respecto al baño 5, y están comunicadas
con la cámara de transición 4 y la cámara de proceso 6,
respectivamente. Los dos ramales 7, 8 están conectados
inferiormente por una parte inferior 11 del baño 5, que aloja un
rodillo de guía 12 con un eje horizontal.
Por lo tanto, en el interior del baño 5, la
banda 2 describe una trayectoria P_{2} con forma de U, con una
longitud adecuada para mantener el material de envasado el tiempo
suficiente en el agente esterilizante.
El baño 5 está conectado a un circuito de
control de peróxido 13 -conocido y, por lo tanto, no mostrado de
manera detallada- y se mantiene durante su utilización a una
temperatura controlada, por ejemplo, aproximadamente 70ºC.
La cámara de proceso 6 está situada sobre la
cámara de transición 4, y está separada de la misma por una
separación 14, alojando medios de secado, que se indican de manera
general mediante el número 15, a efectos de eliminar el agente
esterilizante residual de la banda 2.
Los medios de secado 15 comprenden dos rodillos
de presión libres 16 que tienen ejes horizontales paralelos,
situados cerca de la entrada de la cámara de proceso 6, en los lados
opuestos de la banda 2, y al menos uno de los mismos está cubierto
por un material relativamente blando. Los rodillos de presión 16
ejercen presión sobre las caras opuestas respectivas de la banda 2
para extraer las gotas de agente esterilizante y devolverlas al
baño 5.
Corriente abajo con respecto a los rodillos de
presión 16, la banda 2 es desviada hacia una trayectoria horizontal
P_{3} por un rodillo de guía 17.
Los medios de secado 15 comprenden además dos
"dispositivos de chorro de aire" 19 -conocidos y mostrados
solamente de manera esquemática- situados en los lados opuestos de
la banda 2, definidos cada uno de los mismos (figura 2) por una
boquilla 20 para dirigir un chorro de aire hacia una cara respectiva
de dicha banda 2 y por una pared 21 para guiar el chorro, durante
su utilización, en una dirección sustancialmente paralela a la
dirección de desplazamiento de la banda 2 y opuesta a la misma.
Las boquillas 20 forman parte de un circuito de
proceso de aire 22 que se describe de manera detallada a
continuación.
La unidad esterilizante 3 comprende además una
cámara o torre aséptica vertical 23, que tiene una parte superior
24 en comunicación con la cámara de proceso 6, y una parte inferior
alargada 25, en la que la banda 2 es doblada hasta formar un
cilindro y es cerrada de manera estanca longitudinalmente para
conformar un tubo continuo 26 de material de envasado que tiene un
eje vertical A. Por lo tanto, la cámara aséptica 23 y la cámara de
proceso 6 forman conjuntamente un entorno aséptico 27.
Un canal de sección estrecha 28, a través del
que pasa la banda 2, divide el entorno aséptico 27 en dos zonas,
que en el ejemplo mostrado se corresponden con la cámara aséptica 23
y la cámara de proceso 6, respectivamente.
De manera más específica, tal como se muestra en
los dibujos que se acompañan, el canal 28 se extiende
horizontalmente a lo largo de la trayectoria P_{3} de la banda 2,
y conecta la cámara de proceso 6 a la parte superior 24 de la
cámara aséptica 23.
Ventajosamente, el canal 28 está dimensionado
para producir una diferencia de presión predeterminada entre las
dos zonas o cámaras 6, 23, y forzar de este modo el aire en el canal
28 de la cámara de mayor presión (23) a la cámara de menor presión
(6) para secar de manera eficaz la banda 2.
Preferiblemente, el canal 28 está dimensionado
de modo que la presión en la cámara aséptica 23 es al menos tres
veces la presión en la cámara de proceso 6. Por ejemplo, la presión
en la cámara aséptica 23 puede alcanzar aproximadamente 600 Pa, y
la presión en la cámara de proceso 6 puede alcanzar aproximadamente
100 Pa.
Por lo tanto, el aire en el interior del canal
28 circula en la dirección opuesta a la dirección de desplazamiento
de la banda 2 a lo largo de la trayectoria P_{3}.
En el ejemplo mostrado, que hace referencia a
una banda 2 de 33 cm de anchura, aproximadamente, las paredes
orientadas hacia la banda, es decir, las paredes superior e inferior
del canal 28, no están situadas a una distancia superior a 6 mm, y
preferiblemente 3 mm, de la banda 2.
Tal como se muestra en los dibujos que se
acompañan, la parte superior 24 de la cámara aséptica 23 aloja
varios rodillos 29, 30, 31 para guiar la banda 2 desde la
trayectoria horizontal P_{3} hasta una trayectoria vertical
P_{4} paralela al eje A del tubo 26. De manera más específica, el
rodillo 29 es accionado y está situado inmediatamente corriente
abajo con respecto al canal 28; el rodillo 30 es libre y define un
tensor; y el rodillo 31 es libre y guía la banda 2 hacia abajo.
Tal como se muestra de manera específica en la
figura 2, en la zona en la que el canal 28 desemboca en el interior
de la cámara 23 -haciéndose referencia a la misma a continuación
simplemente como salida 28a- la pared de dicho canal 28 se extiende
parcialmente sobre el rodillo 29 y tiene un extremo que converge con
el mismo.
La parte superior 24 de la cámara aséptica 23
aloja dos deflectores 32, 33 para producir turbulencias en el aire
cerca de la salida 28a del canal 28, ayudando de este modo a
eliminar cualquier resto de agente esterilizante presente en la
banda 2.
Tal como se muestra en los dibujos que se
acompañan, el deflector 32 está situado más cerca de la salida 28a
del canal 28 que el deflector 33, y se extiende desde una pared
superior 34 de la cámara 23 hacia el rodillo 30; mientras que el
deflector 33 se extiende hacia el rodillo 31 desde una pared 35 de
la cámara 23 en una posición inferior con respecto a la pared 34.
Los deflectores 32 y 33 divergen ligeramente hacia la pared
superior 34.
El tubo 26, que se conforma de manera conocida
corriente abajo, a partir del rodillo 31, se llena de manera
continua con el producto a envasar mediante un conducto de llenado
36, y sale en dirección descendente a través de una abertura
inferior 37 de la cámara aséptica 23, de la cual forma
sustancialmente una extensión.
La máquina 1 comprende una unidad de
conformación y cierre estanco transversal 38, no mostrada de manera
detallada, en la que el tubo 26 de material de envasado es sujetado
entre unos pares de mordazas 39, que cierran el tubo 26 de manera
estanca transversalmente, a efectos de formar bolsas de envasado
asépticas 40, que son conformadas definitivamente mediante
operaciones de corte y doblado conocidas hasta formar envases
individuales.
El circuito de proceso de aire 22 comprende un
conducto de admisión 41 en comunicación con la cámara de transición
4; y una unidad de proceso 42 conocida, que no se describe de manera
detallada, que tiene una entrada conectada al conducto 41 y una
salida conectada a un conducto 43 para suministrar aire procesado a
la unidad esterilizante 3. De manera conveniente, la unidad de
proceso 42 comprende, de manera conocida, un compresor 44; medios de
limpieza 45 para eliminar restos de agente esterilizante; y medios
de calentamiento 46 para calentar y esterilizar el aire. El
conducto 43 está conectado a la entrada de un distribuidor de tres
vías 47, que tiene una salida 47a conectada por un conducto 48 a
las boquillas 20 de los dispositivos de chorro de aire 19 y una
salida 47b conectada por un conducto 50 a una o más entradas 49
para suministrar el aire a la parte inferior 25 de la cámara
aséptica 23. De manera conveniente, en condiciones normales de
funcionamiento, el distribuidor 47 suministra el 66% del aire a la
cámara aséptica 23 y el 33% restante a la cámara de proceso 6. Un
calentador eléctrico 51 está alojado en el conducto 48.
El aire suministrado a la cámara aséptica 23 por
el conducto 50 está a una temperatura aproximada de 120º C,
mientras que el aire suministrado a la cámara de proceso 6 por el
conducto 48 y el calentador 51 está a una temperatura aproximada de
180-190ºC.
En funcionamiento real, después de ser
esterilizada por inmersión en el baño 5, la banda 2 pasa a la cámara
de proceso 6, en la que pasa en primer lugar a través de los
rodillos de presión 16 para eliminar mecánicamente las gotas de
agente esterilizante de dicha banda 2.
A continuación, la banda 2 pasa en primer lugar
por unos chorros de aire estéril procedentes de los dispositivos de
chorro de aire 19, y posteriormente es desviada por el rodillo 17 a
lo largo de la trayectoria P_{3}, hacia el canal 28.
A lo largo del canal 28 circula una corriente de
aire intensa, secando de este modo la banda 2 de manera eficaz. La
sección muy estrecha del canal 28 aumenta la eficacia de la
corriente de aire sobre la banda 2 y produce además una caída
drástica de presión entre la cámara aséptica 23 y la cámara de
proceso 6, aumentando de este modo la fuerza de la corriente de
aire que circula sobre la banda 2.
En la salida del canal 28, las turbulencias del
aire en la zona de los deflectores 32 y 33 eliminan cualquier resto
de agente esterilizante de la banda 2.
A continuación, la banda 2 es doblada hasta
formar un cilindro, y es cerrada de manera estanca longitudinalmente
para conformar un tubo 26, que se llena de manera continua con el
producto alimentario que puede ser vertido procedente del conducto
36, y es sujetado y cerrado de manera estanca transversalmente
mediante las mordazas 39, para conformar una sucesión de envases
40.
Las ventajas de la unidad esterilizante 3 según
la presente invención resultarán evidentes a partir de la anterior
descripción.
De manera específica, mediante el canal de
sección estrecha 28 entre la cámara aséptica 23 y la cámara de
proceso 6, es posible generar una corriente intensa de aire caliente
en dicho canal 28, manteniéndola en contacto íntimo con la banda 2
para secar dicha banda 2 de manera eficaz. Por lo tanto, incluso con
aumentos drásticos en el ritmo de producción de la máquina de
envasado, la unidad esterilizante 3 asegura cumplir de manera segura
las regulaciones actuales referentes a la cantidad permitida de
agente esterilizante residual en el material de envasado de los
envases definitivos.
Evidentemente, es posible realizar cambios en la
unidad esterilizante 3 descrita y mostrada en la presente memoria,
sin apartarse por ello del ámbito definido en las reivindicaciones
que se acompañan.
Claims (5)
1. Unidad (3) para esterilizar una banda (2) de
material de envasado para una máquina (1) para envasar productos
alimentarios que pueden ser vertidos, comprendiendo dicha unidad (3)
un baño (5) que contiene un agente esterilizante por el que se hace
pasar dicha banda (2) de manera continua; y un entorno aséptico (27)
que contiene aire estéril, conectado a una salida (10) de dicho
baño (5), y que aloja medios de secado (15) para eliminar el agente
esterilizante residual de dicha banda (2); comprendiendo dicho
entorno aséptico (27) una cámara de proceso (6) que aloja dichos
medios de secado (15) y una cámara aséptica (23), en la que dicha
banda (2) se dobla hasta formar un cilindro y se cierra de manera
estanca longitudinalmente para formar un tubo continuo (26) de
material de envasado; caracterizada porque dicho entorno
aséptico (27) está dividido por un canal (28) que tiene una altura
que es un submúltiplo de su longitud, a través del cual se desplaza
dicha banda (2), en dos zonas (23, 6) en correspondencia con dicha
cámara aséptica y dicha cámara de proceso, respectivamente, estando
dimensionado dicho canal (28) para producir una diferencia de
presión predeterminada entre dichas dos zonas (23, 6), y forzar de
este modo el aire en el canal (28) de la zona de mayor presión (23)
a la zona de menor presión (6) para secar dicha banda (2), siendo
dicha zona de mayor presión (23) la que está situada más corriente
abajo a lo largo de la trayectoria de dicha banda (2), a efectos de
forzar la circulación del aire en el interior del canal (28) en
dirección opuesta a la dirección de desplazamiento de la
banda.
banda.
2. Unidad según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho canal (28) está dimensionado de
modo que la presión en una (23) de dichas zonas es al menos tres
veces la presión en la otra (6) de dichas zonas.
3. Unidad según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque las paredes de dicho canal (28)
orientadas hacia dicha banda (2) no están separadas más de 6 mm de
la banda (2).
4. Unidad según la reivindicación 3,
caracterizada porque las paredes de dicho canal (28)
orientadas hacia dicha banda (2) no están separadas más de 3 mm de
la banda (2).
5. Unidad según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha zona
de mayor presión (23) aloja medios de desviación (32, 33) situados
cerca de dicho canal (28) para crear turbulencias en el aire en la
zona de mayor presión.
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|---|---|---|---|
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