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WO2025119807A1 - Procede de decontamination de la face interne de preformes - Google Patents

Procede de decontamination de la face interne de preformes Download PDF

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WO2025119807A1
WO2025119807A1 PCT/EP2024/084238 EP2024084238W WO2025119807A1 WO 2025119807 A1 WO2025119807 A1 WO 2025119807A1 EP 2024084238 W EP2024084238 W EP 2024084238W WO 2025119807 A1 WO2025119807 A1 WO 2025119807A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preforms
installation
ultraviolet radiation
neck
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/084238
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English (en)
Inventor
Sandy LETELLIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sidel Participations SAS
Original Assignee
Sidel Participations SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sidel Participations SAS filed Critical Sidel Participations SAS
Publication of WO2025119807A1 publication Critical patent/WO2025119807A1/fr
Pending legal-status Critical Current
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    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/20—Targets to be treated
    • A61L2202/23—Containers, e.g. vials, bottles, syringes, mail

Definitions

  • the invention relates to a method for decontaminating an internal face of a neck of a thermoplastic preform moving along a production path in a container manufacturing installation.
  • thermoplastic material such as polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • a preform has an axisymmetric shape.
  • the preform has a neck that already has its final shape, while a body of the preform is intended to be deformed during the forming process.
  • the main axis of the preform passes through the center of the neck.
  • the body of the preform is heated beyond a glass transition temperature to make the wall of the body malleable by significantly reducing its elastic limit.
  • the neck is kept at a temperature below the glass transition temperature to prevent its deformation.
  • a compressed forming fluid is injected at a blowing pressure into the preform body so as to "inflate” the preform body until it reaches its final shape.
  • thermoplastic preform intended to be transformed into a container in a manufacturing facility
  • Decontaminating the inside of the neck is a particularly important operation. Sufficient decontamination of this surface is a crucial criterion, particularly for the manufacture of containers intended to contain food products. However, the inside of the neck is difficult to access.
  • Chemical decontamination processes are known, obtained by exposing the preform to a sterilizing agent such as hydrogen peroxide (H2O2) or peracetic acid.
  • a sterilizing agent such as hydrogen peroxide (H2O2) or peracetic acid.
  • H2O2 hydrogen peroxide
  • Such a chemical agent has a strong oxidizing power which makes it possible to eliminate some of the microorganisms (viruses, germs, spores, etc.) which are exposed to it.
  • the sterilizing agent To improve the effectiveness of the sterilizing agent, it is known to significantly increase its action by heating it, particularly by exposing it to infrared radiation. This heating actually breaks down the sterilizing agent into even more oxidizing species, such as free radicals. The sterilizing agent is then said to have been "activated.”
  • decontamination by irradiation using ultraviolet radiation is also known as an alternative to activated chemical decontamination.
  • thermoplastic materials constituting the preforms are generally opaque to ultraviolet radiation. Decontamination of the external face of the neck obtained with ultraviolet radiation is limited due to its superficial nature, as ultraviolet radiation does not penetrate deeply. Therefore, it is necessary to directly expose the faces to be decontaminated to ultraviolet radiation. This therefore implies being able to access the faces to be treated. In the case of decontamination of the internal face of the neck of the preforms, this implies in particular that it is not possible to decontaminate the preforms when they are held by a mandrel inserted in their neck.
  • irradiation of the face of the preform with ultraviolet radiation is less effective on certain types of microorganisms such as molds than chemical decontamination obtained by a sterilizing agent such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
  • ultraviolet treatment is opposed to chemical treatment, the two treatments being mutually exclusive.
  • the preforms are passed through a mist of hydrogen peroxide before being exposed to ultraviolet radiation. This provides superior decontamination compared to ultraviolet irradiation alone.
  • this process aims at the decontamination of preforms as a whole without specifically targeting the inner face of the neck, when the preforms pass into a feeder of a manufacturing facility.
  • the function of such a feeding device is to straighten and align preforms that are delivered in bulk. After their alignment and straightening, the preforms are generally received in an accumulation line between guide rails, the preforms being free to slide and come into contact with each other. The movement of the preforms is then not controlled and the preforms are free to swing between the rails, in particular under the effect of the preforms colliding.
  • the internal face of the neck of the preform is not uniformly covered by the sterilizing agent, the hydrogen peroxide mist being deposited on said face in the form of multiple droplets between which, however, uncovered areas remain, in particular in the internal face of the neck which remains difficult to access for passive exposure to the hydrogen peroxide mist.
  • exposing the preforms to ultraviolet radiation in such a feeding device has many disadvantages. Indeed, the duration of exposure of the preforms to ultraviolet radiation is not controlled and is not repeatable.
  • some preforms may swing or tilt as they pass under the UV light. As a result, an area of the inner faces of the neck may be underexposed.
  • Document US2019/176385 describes a method and a device for decontaminating preforms by which an amount of hydrogen peroxide remaining during sterilization of the preform can be reduced.
  • a sterilizer composed of at least 30% by mass or less of hydrogen peroxide and a solvent having a boiling point of 85°C or less is gasified, the gas of the sterilizer is sprayed onto the preform, and the preform sprayed with the sterilizer is heated to a temperature at which the preform can be molded, with or without spraying hot air onto the preform.
  • the gas of the sterilizer is sprayed onto the preform, and the preform is heated to a temperature at which the preform can be molded.
  • Decontamination must also be compatible with very high production rates, for example, up to at least 60,000 preforms per hour.
  • the invention proposes a method for decontaminating an internal face of a neck of a thermoplastic preform moving along a production path in a container manufacturing installation, each preform being held by an individual holding member, said decontamination method successively comprising at least:
  • a treatment step consisting of exposing at least the internal face of the neck to a sterilizing jet comprising a sterilizing agent in a first treatment zone of the production path;
  • a step of activating the sterilizing agent consisting of directly exposing the internal face of the neck thus covered with sterilizing agent to ultraviolet radiation, in a second activation zone of the production path located downstream of the treatment zone, the power of the ultraviolet radiation produced being of the order of 30 mW/cm2, so that the sterilizing agent is decomposed into even more oxidizing species, such as free radicals.
  • the spectrum of the ultraviolet radiation has an emission peak of the order of 254 nm.
  • the spectrum of ultraviolet radiation is between 265 and 275 nm.
  • the preforms move constantly along the production path.
  • the preforms move constantly along the production path.
  • the sterilizing jet is directed exclusively towards the interior of the preform to be treated.
  • the sterilizing jet is projected by a nozzle which moves jointly with the preform to be treated in the treatment zone.
  • the ultraviolet radiation is produced by at least one source which is arranged in a fixed manner relative to the production path.
  • the invention also proposes an installation for manufacturing containers from preforms made of thermoplastic material implementing the method according to the teachings of the invention, the installation comprising at least one device for conveying the preforms in a row along a production path, the conveying means comprising members for individually holding the preforms during their movement, the installation comprising:
  • preform treatment zone which is crossed by the production path and which comprises at least one nozzle for projecting a sterilizing jet comprising a sterilizing agent intended to be directed directly towards the internal face of the neck of the preforms passing through the treatment zone;
  • an activation zone for the sterilizing agent which comprises at least one source of ultraviolet radiation intended to be directed directly towards the internal face of the neck of the preforms passing through the activation zone, the activation zone being located downstream of the treatment zone, the power of the ultraviolet radiation produced by said source of ultraviolet radiation being of the order of 30 mW/cm2, so that the sterilizing agent is decomposed into even more oxidizing species, such as free radicals.
  • the spectrum of the ultraviolet radiation of said ultraviolet radiation source has an emission peak of the order of 254 nm.
  • said ultraviolet radiation source consists of one or more light-emitting diodes (LEDs) whose radiation spectrum has a wavelength between 265 and 275 nm.
  • LEDs light-emitting diodes
  • the installation comprises a first conveying device in the treatment zone comprising associated holding members moving along a closed circuit, each holding member being associated with a nozzle for projecting said sterilizing jet moving jointly with the holding member along the closed circuit.
  • the installation comprises a second conveying device in the activation zone comprising associated holding members moving along a closed circuit, the at least one source of ultraviolet radiation being arranged in a fixed manner in the activation zone so that the holding members move in line with said sources.
  • the installation comprises a unit for thermal conditioning of the preforms, the activation zone being arranged upstream of the thermal conditioning unit.
  • the installation comprises a unit for thermal conditioning of the preforms, the activation zone being arranged downstream of the thermal conditioning unit.
  • the first conveying device is formed by a wheel on the periphery of which the holding members are arranged.
  • the second conveying device is formed by a wheel on the periphery of which the holding members are arranged.
  • the holding members are formed by notches.
  • section plane 6-6 there is a sectional view along section plane 6-6 of the which represents a preform undergoing a second activation step in the activation zone of the installation.
  • upstream and downstream will be used in reference to the direction of movement of the preforms along their production path.
  • PET polyethylene terephthalate
  • each preform 12 comprises a cylindrical body 14 with axis “X”.
  • the body 14 comprises a lateral wall 16 which delimits an interior volume.
  • the wall 16 has a shape of revolution around the axis “X”.
  • the body 14 opens through a neck 18 having an opening 19 delimited radially by a rim 21.
  • the neck 18 has the final shape of that of the container 11 to be obtained. As a result, the neck 18 must not undergo the slightest deformation during the manufacture of the container 11.
  • the body 14 has a bottom 20 which closes its lower end and whose shape is generally hemispherical.
  • the neck 18 has a collar 22 arranged at its junction with the body 14. The lower face of the collar 22 is intended to form a support face to allow the preform 12 to be supported during its molding and/or during its transport.
  • the neck 18 is delimited by an external face 24 and by an internal face 26.
  • the internal face 26 has a cylindrical shape with axis "X".
  • the preforms 12 are cooled to give the thermoplastic material an amorphous state. It is thus possible to make the thermoplastic material malleable again by heating above a glass transition temperature.
  • the manufacturing installation 10 comprises a thermal conditioning unit 30 and a forming unit 32.
  • the preforms 12 move in a row along a production path 34 which passes through the thermal conditioning unit 30 and the forming unit 32.
  • the direction of movement of the preforms 12 is indicated by the arrows “F1” of the .
  • the preforms 12 are in constant movement along the production path 34.
  • the manufacturing installation 10 comprises means for conveying the preforms 12 in a row along the production path 34.
  • the conveying means comprise members 58, 66 for individually holding the preforms 12 during their movement, which will be described in more detail later.
  • the preforms 12 are constantly held individually throughout the production path 34.
  • the manufacturing installation 10 is generally supplied with preforms 12 by a device (not shown) for supplying straightened and aligned preforms in a row.
  • the production path 34 begins from the moment when the preforms 12, thus straightened and aligned in a row, are held individually by the individual holding members of the conveyor means of the manufacturing installation 10.
  • the start of the production path 34 is here indicated by the point P0.
  • the thermal conditioning unit 30 has the function of heating the body 14 of the preforms 12 to a temperature greater than or equal to the glass transition of the constituent material, for example greater than 70°C when this material is PET.
  • the thermal conditioning unit 30 comprises a conveyor 36 (illustrated schematically) for transporting the preforms 12 by rotating them on themselves.
  • the conveyor 36 generally comprises mandrels (not shown) which are axially fitted into the neck 18 to transport the preforms 12.
  • the mandrel blocks the opening 19 of the neck 18.
  • the mandrels move along a closed circuit.
  • the mandrels are for example carried by the links of a chain or by independent shuttles moving along a rail.
  • the thermal conditioning unit 30 also includes heating means 40 for heating the preforms 12. These are, for example, lamps facing reflectors or laser sources which emit heating electromagnetic radiation, here infrared radiation in the near infrared range.
  • the preforms 12 enter the thermal conditioning unit 30 when they are individually taken over by a mandrel of the conveyor 36, here at an entry point indicated by the point P1.
  • the conveyor 36 transports them on a U-shaped section of their production path 34 passing through a heating zone 42.
  • Their body 14 is heated as they pass by the heating means 40, which, if necessary, are placed on one side or on either side of the preforms 12 relative to their direction of travel.
  • the neck 18 of the preforms 12 is maintained at a temperature much lower than the glass transition temperature.
  • the necks 18 are protected from infrared radiation.
  • the hot preforms 12 are extracted from the thermal conditioning unit 30 after their passage through the heating zone 42 at an exit point P2. They are transferred into molds of the forming unit 32 by a transfer device 44, such as a transfer wheel, interposed between the thermal conditioning unit 30 and the forming unit 32.
  • a transfer device 44 such as a transfer wheel
  • the transfer wheel here comprises arms (not shown, as they are known per se) which successively grip the preforms 12, as they leave the thermal conditioning unit 30, at their neck 18, to introduce each of them in turn into a mold 46 of the forming unit 32.
  • the forming unit 32 comprises a rotating carousel 48 at the periphery of which several blowing stations 50 comprising a mold 46 are arranged.
  • Each hot preform 12 leaving the thermal conditioning unit 30 is introduced into a mold 46 of the blowing station 50 to be blown there and transformed into a container 11 by deformation of its body 14. Once completed, the container 11 is extracted from the blowing station 50 by a second transfer device 52.
  • the invention proposes a method for decontaminating the internal face 26 of the neck 18 which is particularly effective, even at very high production rates, greater than or equal to 66,000 containers per hour.
  • the decontamination process is applied to the preforms 12 as they travel along the production path 34. It is indeed important that each preform 12 is held by an individual holding member 58, 66 for the process to be effective.
  • the decontamination process successively comprises at least the following two stages.
  • a first treatment step "E1" consists of exposing at least the internal face 26 of the neck 18 to a sterilizing jet 54 comprising a sterilizing agent in a first treatment zone 56 of the production path 34.
  • the treatment zone 56 is here arranged upstream of the thermal conditioning unit 30.
  • the sterilizing agent is, for example, hydrogen peroxide (H2O2).
  • the sterilizing agent may be diluted in a diluent, such as water.
  • a diluent such as water.
  • this is a solution of sterilizing agent diluted to at least 10%, for example, diluted to 20% or 25%.
  • the sterilizing jet 54 can be formed by mixing the vaporized solution with a pressurized gas, called “carrier gas”, to enable the propulsion of the sterilizing jet 54.
  • carrier gas is for example formed by compressed air.
  • This first treatment step "E1" is carried out by projecting at least one sterilizing jet 54 directed towards the inside of the preform 12 through the opening 19 while it is held by an individual holding member 58.
  • the sterilizing jet 54 is more particularly projected directly towards the internal face 26 of the neck 18 of the preform 12.
  • the sterilizing jet 54 is shaped to allow the internal face 26 of the neck 18 to be completely and uniformly covered.
  • Each sterilizing jet 54 is emitted axially by a nozzle 60 arranged axially in line with the opening 19 of the preform 12, above the neck 18. This very advantageously makes it possible to deposit the sterilizing agent very precisely over the entire internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12 in a uniform layer because the preforms 12 are held in position relative to the nozzle 60.
  • the preforms 12 constantly move in the processing zone 56.
  • each nozzle 60 is mounted movably together with an associated holding member 58.
  • the sterilizing jet 54 is projected by the nozzle 60 which moves together with the preform 12 to be treated in the treatment zone 56.
  • the sterilizing jet 54 is directed exclusively towards the interior of the preform 12 to be treated by passing through the opening 19.
  • the sterilizing jet 54 is directed exclusively towards the interior of the preform 12 to be treated.
  • the treatment zone comprises a nozzle rail which is stationary relative to the ground so that each preform passes successively under each nozzle of the rail during its movement along the treatment zone.
  • the external face of the neck is also exposed to the sterilizing jets.
  • the method comprises a second step "E2" of activating the sterilizing agent which occurs after the end of the first step “E1" of treatment.
  • This second activation step “E2” consists of directly exposing the internal face 26 of the neck 18 thus covered with sterilizing agent to ultraviolet (UV) radiation 61, in a second activation zone 62 located downstream of the treatment zone 56.
  • UV radiation 61 ultraviolet
  • the term "directly” means that the UV radiation 61 locally reaches the internal face 26 without passing through a wall of the preform 12.
  • the preforms 12 are in fact generally made of a material which does not easily allow UV radiation to pass through.
  • the activation zone 62 is here arranged upstream of the thermal conditioning unit 30. Alternatively, it can be arranged downstream of the thermal conditioning unit 30.
  • UVc type 61 ultraviolet radiation the wavelength of which extends between 100 nm and 280 nm.
  • the spectrum of ultraviolet 61 radiation has an emission peak of the order of 254 nm.
  • the power of the ultraviolet radiation produced is, for example, of the order of 30 mW/cm2.
  • the ultraviolet 61 radiation is produced by a source such as an amalgam lamp or a light-emitting diode (LED).
  • the ultraviolet 61 radiation may advantageously be produced by one or more light-emitting diodes (LEDs) whose wavelength is between 265 and 275 nm, the power of the ultraviolet 61 radiation produced being of the order of 30 mW/cm2.
  • the preforms 12 move constantly along the production path.
  • the ultraviolet radiation 61 is produced here by at least one source 64 which is arranged in a fixed manner relative to the production path 34.
  • the preforms 12 are held individually by a holding member 66 during their passage through the activation zone 62. This makes it possible to promote total exposure of the internal face 26 of the neck 18, and this in a repeatable and controlled manner for all the preforms 12.
  • the activation zone 62 here comprises several sources 64 of ultraviolet radiation which are stationary relative to the ground so that each preform 12 passes successively under each source 64 during its movement along the activation zone 62, so that the UV radiation 61 penetrates into the preform 12 through its opening 19 before directly reaching the internal face 26 of the neck 18.
  • each source is mounted to move together with an associated holding member 66.
  • the ultraviolet radiation is produced by a source which moves together with the preform to be activated in the activation zone.
  • preforms 12 are held by an individual holding member 66 during their passage through the activation zone 62 makes it possible to expose the entire internal face 26 of the necks 18 for a controlled duration.
  • the sterilizing agent By exposing the sterilizing agent that covers the inner face 26 of the neck 18 to UV radiation, the sterilizing agent is broken down into even more oxidizing species, such as free radicals. The sterilizing agent is then said to have been "activated".
  • Such a method carried out according to the teachings of the invention makes it possible to obtain a very effective decontamination which makes it possible to divide by at least 100,000 the quantity of microorganisms present on the internal face 26 of the neck 18 just before the application of the decontamination method.
  • the method according to the teachings of the invention makes it possible to obtain a logarithmic reduction of the contaminants present on the internal face 26 of the neck 18 of at least 5-log.
  • This method is remarkable in that such a level of decontamination is obtained with an exposure of the internal face 26 of the necks 18 to ultraviolet radiation with a duration much less than a second, for example between 500 ms and 3 s.
  • the installation 10 for manufacturing containers 11 from preforms 12 made of thermoplastic material comprises means for conveying the preforms 12 in a row along the production path 34.
  • the installation 10 further comprises the zone 56 for treating the preforms 12 which is crossed by the production path 34 and which comprises at least one nozzle 60 for projecting a flow of sterilizing agent in the form of a sterilizing jet 54 comprising the sterilizing agent intended to be directed directly towards the internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12 passing through the treatment zone 56.
  • the installation 10 also includes the zone 62 for activating the sterilizing agent which includes at least one source 64 of ultraviolet radiation 61 intended to be directed directly towards the internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12 passing through the activation zone 62.
  • the activation zone 62 is located downstream of the treatment zone 56.
  • the activation zone 62 is distinct from the treatment zone 56 so that the sterilizing agent is not exposed to ultraviolet radiation 61 before having been deposited on the internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12.
  • the conveying means comprise members 58, 66 for individually holding preforms 12 during their movement. At least some of these conveying means comprise individual holding members 58, 66 which grip the preforms 12 from the outside. This allows the opening 19 to be left free and thus the internal face 26 of the necks 18 remains accessible from the outside to allow their successive exposure to the sterilizing jet 54 then to the ultraviolet radiation 61.
  • the previously described mandrels are not suitable because they are inserted into the necks 18 to grip the preforms 12 from the inside. This is the reason why the treatment and activation zones 56, 62 are arranged upstream or downstream of the thermal conditioning unit 30. However, if the preforms were gripped in the thermal conditioning unit by holding members making it possible to make the internal face of their neck accessible, the treatment zone and the activation zone could be located in the thermal conditioning unit.
  • Such conveying means comprise a first conveying device 68 in the treatment zone 56.
  • This first conveying device 68 comprises associated holding members 58 moving along a closed circuit.
  • Each holding member 58 is here associated with a nozzle 60 for projecting said sterilizing jet 54 moving jointly with the holding member 58 along the closed circuit.
  • the nozzles 60 are controlled so as to project the sterilizing jet 54 when they are located in the treatment zone 56.
  • the sterilizing jet 54 is advantageously stopped outside the treatment zone 56. This makes it possible to avoid spreading the sterilizing agent outside the preforms 12. Thus, the sterilizing agent is advantageously saved. In addition, since the sterilizing agent is generally very corrosive, this makes it possible to avoid creating a corrosive atmosphere likely to damage certain elements of the installation 10.
  • the first conveying device 68 is formed by a wheel at the periphery of which the holding members 58 are arranged. This is for example a transfer wheel mounted to rotate relative to the ground around a vertical axis "Z1".
  • the closed circuit thus has a circular shape.
  • the treatment zone 56 has an angular arc of between 5 and 30 degrees and, preferably, an angular arc of 15 degrees, such that sufficient sterilizing agent is sprayed onto the internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12 passing through the treatment zone 56.
  • the holding members are carried by independent shuttles moving along a rail.
  • the holding members 58 are for example formed by notches on the periphery of which the lower face of the collar 22 is pressed, as illustrated in .
  • the holding members can be formed by clamps which grip the preforms from the outside, below and/or above the collar.
  • This first conveying device 68 is here arranged upstream of the thermal conditioning unit 30 and the entry point P0 into the installation 10.
  • the means for conveying the preforms 12 in the activation zone 62 comprise a second conveying device 70 comprising associated holding members 66 moving along a closed circuit.
  • the second conveying device 70 is distinct from the first conveying device 68.
  • the holding members are carried by independent shuttles moving along a rail.
  • the activation zone and the treatment zone are arranged on the same conveying device.
  • the second conveying device 70 is formed by a wheel on the periphery of which the holding members 66 are arranged. This is for example a transfer wheel mounted to rotate relative to the ground around a vertical axis "Z2".
  • the closed circuit thus has a circular shape.
  • the holding members 66 are for example formed by notches on the periphery of which the lower face of the collar 22 is pressed.
  • the holding members can be formed by clamps which grip the preforms from the outside, below and/or above the collar.
  • This second conveying device 70 is here arranged upstream of the thermal conditioning unit 30 and downstream of the first conveying device 68.
  • the second conveying device is arranged downstream of the thermal conditioning unit.
  • the second conveying device is arranged upstream of the forming unit.
  • the activation zone 62 comprises sources 64 of ultraviolet radiation which are fixed relative to the ground and distributed along an angular arc of between 65 and 130 degrees and, preferably, along an angular arc of 92.5 degrees in such a way that all of the sterilizing agent projected onto the internal face 26 of the neck 18 of the preforms 12 during passage into the treatment zone 56 can be activated at the exit from said activation zone 62.
  • the holding members 66 of the second conveying device 70 pass in line with said sources 64 when they are in the activation zone 62.
  • the preforms 12 pass, neck 18 directed towards said sources 64 when they pass axially in line with the latter.
  • the UV radiation 61 penetrates axially inside the preforms 12 through the opening 19.
  • the sources 64 are for example amalgam lamps which are associated with reflectors 72 which make it possible to direct the ultraviolet rays 61 directly towards the internal face 26 of the neck 18 of the preforms by entering through the opening 19.
  • the invention is here applied specifically to the decontamination of the inner face of the cervix.
  • the inner face of the body can, however, benefit in the same way as the inner face of the cervix, in particular if part of the sterilizing jet also exposes the inner face of the body and the ultraviolet radiation reaches the entire inner face of the body.
  • the decontamination method carried out according to the teachings of the invention thus makes it possible to obtain very effective decontamination of the preforms despite very high production rates.
  • the method also makes it possible to protect the integrity of the neck 18 of the preforms 12 by not exposing them to infrared radiation.
  • the fact that the preforms are held individually during each step of the process makes it possible to very precisely control the time of exposure to the sterilizing jet and the time of exposure to ultraviolet radiation of the internal face of the body. This allows very precise control of the quantity of sterilizing agent applied to each preform and also the radiation dose for each preform.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de décontamination d'une face (26) interne d'un col (18) d'une préforme (12) en matière thermoplastique défilant dans le long d'un trajet (34) de production dans une installation (10) de fabrication de récipients (11), chaque préforme (12) étant tenue par un organe (58, 66) de maintien individuel, ledit procédé de décontamination comportant successivement au moins : - une étape (E1) de traitement consistant à exposer au moins la face (26) interne du col (18) à un jet (54) stérilisant comportant un agent stérilisant dans une première zone (56) de traitement du trajet (34) de production; - une étape (E2) d'activation de l'agent stérilisant consistant à exposer directement la face (26) interne du col (18) ainsi recouverte d'agent stérilisant à un rayonnement (61) ultraviolet, dans une deuxième zone (62) d'activation du trajet (34) de production située en aval de la zone (56) de traitement, la puissance du rayonnement (61) ultraviolet produit étant de l'ordre de 30 mW/cm², afin que l'agent stérilisant soit décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres.

Description

PROCEDE DE DECONTAMINATION DE LA FACE INTERNE DE PREFORMES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne un procédé de décontamination d'une face interne d'un col d'une préforme en matière thermoplastique défilant dans le long d'un trajet de production dans une installation e fabrication de récipients.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
Il est connu de réaliser les récipients en matériau thermoplastique, tel que le polyéthylène téréphtalate (PET), par un procédé d'étirage-soufflage de préformes.
En général, une préforme présente une forme axisymétrique. La préforme comporte un col qui présente déjà sa forme définitive, tandis qu'un corps de la préforme est destiné à être déformé pendant le procédé de formage. L'axe principal de la préforme passe par le centre du col.
Pour permettre sa déformation, le corps de la préforme est chauffé au-delà d'une température de transition vitreuse permettant de rendre la paroi du corps malléable en réduisant sensiblement sa limite d'élasticité. Au contraire, le col est maintenu à une température inférieure à la température de transition vitreuse pour éviter sa déformation.
Lors du formage du récipient, un fluide de formage comprimé est injecté à une pression de soufflage dans le corps de la préforme de manière à "gonfler" le corps de la préforme jusqu'à ce qu'elle atteigne sa forme définitive.
On connaît de l’état de la technique des exemples de procédé de décontamination d’une préforme en matière thermoplastique destinée à être transformée en un récipient dans une installation de fabrication.
On distingue dans l’état de la technique, d’une part, des procédés de décontamination destinés à la décontamination de la face interne de la préforme et d’autre part, des procédés de décontamination destinés à la décontamination de la face externe de la préforme, notamment du col de la préforme.
La décontamination de la face interne du col est notamment une opération très importante. La décontamination suffisante de cette face est un critère capital, notamment pour la fabrication de récipients destinés à contenir des produits alimentaires. Cependant, la face interne du col est difficile d'accès.
On connaît des procédés de décontamination par voie chimique obtenus par exposition de la préforme à un agent stérilisant tel que du peroxyde d'hydrogène (H2O2) ou de l'acide peracétique. Un tel agent chimique présente un fort pouvoir oxydant qui permet d'éliminer une partie des micro-organismes (virus, germes, spores, etc.) qui y sont exposés.
Cependant, on a constaté qu'un tel procédé de décontamination par voie chimique n'était pas suffisamment efficace pour décontaminer suffisamment les préformes, notamment lorsque celles-ci sont destinées à un usage alimentaire ou pharmaceutique.
Pour améliorer l'efficacité de l'agent stérilisant, il est connu d'augmenter son action considérablement en le chauffant, notamment en l'exposant à un rayonnement infrarouge. Ce chauffage décompose en effet l'agent stérilisant en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres. On dit alors que l'agent stérilisant a été "activé".
Cependant, le fait de ne pas pouvoir chauffer le col de la préforme pour activer l'agent stérilisant constitue un obstacle pour l’Homme du métier.
En alternative à la décontamination par voie chimique, on connaît aussi la décontamination par irradiation au moyen d’un rayonnement ultraviolet en alternative à une décontamination chimique activée.
Les matériaux thermoplastiques constituant les préformes sont généralement opaques aux rayonnements ultraviolets. La décontamination de la face externe du col obtenue avec un rayonnement ultraviolet est limitée en raison de son caractère superficiel, le rayonnement ultraviolet ne pénétrant pas en profondeur. De ce fait, il est nécessaire d'exposer directement au rayonnement ultraviolet les faces à décontaminer. Cela implique donc de pouvoir accéder aux faces à traiter. Dans le cas de la décontamination de la face interne du col des préformes, cela implique notamment qu'il n'est pas possible de décontaminer les préformes lorsqu'elles sont tenues par un mandrin inséré dans leur col.
Cependant, l’irradiation de la face de la préforme avec un rayonnement ultraviolet présente une moindre efficacité sur certains types de micro-organismes comme les moisissures qu’une décontamination chimique obtenue par un agent stérilisant tel que du peroxyde d’hydrogène (H2O2).
Généralement, dans la plupart des solutions connues, le traitement ultraviolet est opposé au traitement chimique, les deux traitements s'excluant mutuellement.
On a déjà proposé d'activer l'agent stérilisant au moyen d'un rayonnement ultraviolet au lieu d'un rayonnement infrarouge.
Pour ce faire, on fait passer les préformes dans un brouillard de peroxyde d'hydrogène avant de les exposer à un rayonnement ultraviolet. Cela permet d'obtenir une décontamination supérieure à la seule irradiation par ultraviolet.
Cependant, ce procédé vise à la décontamination de préformes dans leur ensemble sans cibler spécifiquement la face intérieure du col, lorsque les préformes passent dans un dispositif d'alimentation d'une installation de fabrication.
Un tel dispositif d'alimentation a pour fonction de redresser et d'aligner des préformes qui sont livrées en vrac. Après leur alignement et leur redressement, les préformes sont généralement reçues dans une file d'accumulation entre des rails de guidage, les préformes étant libres de glisser et d'entrer en contact les unes avec les autres. Le déplacement des préformes n'est alors pas maîtrisé et les préformes sont libres de se balancer entre les rails, notamment sous l'effet de l'entrechoquement entre préformes.
Cependant, la face interne du col de la préforme n’est pas recouverte de manière uniforme par l'agent stérilisant, le brouillard de peroxyde d’hydrogène se déposant sur ladite face sous la forme de multiples gouttelettes entre lesquelles subsistent toutefois des zones non recouvertes, notamment dans la face interne du col qui demeure peu accessible à une exposition passive au brouillard de peroxyde d'hydrogène.
En outre, dans un tel procédé de décontamination, le brouillard a tendance à s'échapper et à venir se déposer sur des éléments environnants de l'installation. Or, l'agent stérilisant étant extrêmement corrosif, il est nécessaire de le diluer fortement afin d'éviter de détériorer trop rapidement les éléments environnants qui y sont exposés. Cela réduit d'autant plus l'efficacité de ce mode de décontamination.
De plus, le fait d'exposer les préformes à un rayonnement ultraviolet dans un tel dispositif d'alimentation présente de nombreux inconvénients. En effet, la durée d'exposition des préformes au rayonnement ultraviolet n'est pas maîtrisée et n'est pas répétable.
En outre, il est nécessaire d'exposer les préformes au rayonnement ultraviolet pendant une très longue durée qui n'est pas adaptée aux cadences actuelles.
En effet, dans un tel dispositif d'alimentation, on observe des variations de vitesse de défilement des préformes en fonction des conditions de fonctionnement de l'installation de fabrication en aval. En cas de blocage ou de ralentissement des préformes, ces dernières peuvent se retrouver exposées trop longtemps au rayonnement ultraviolet ce qui provoque une cristallisation du matériau thermoplastique, les rendant impropres à la formation de récipients acceptables.
De plus, les préformes n'étant pas maintenues individuellement, certaines préformes peuvent se balancer ou être inclinées lors de leur passage sous le rayonnement ultraviolet. De ce fait, une zone des faces internes du col peut se retrouver sous exposée.
On connait le document US2019/176385 qui décrit un procédé et un dispositif de décontamination de préformes par lesquels une quantité de peroxyde d'hydrogène qui reste pendant la stérilisation de la préforme peut être réduite. Un stérilisateur composé d'au moins 30 % en masse ou moins de peroxyde d'hydrogène et d'un solvant ayant un point d'ébullition de 85 °C ou moins est gazéifié, le gaz du stérilisateur est pulvérisé sur la préforme, et la préforme pulvérisée avec le stérilisateur est chauffée à une température à laquelle la préforme peut être moulée, avec ou sans pulvérisation d'air chaud sur la préforme. De plus, après irradiation de lumière contenant des rayons ultraviolets sur la préforme, le gaz du stérilisateur est pulvérisé sur la préforme, et la préforme est chauffée à une température à laquelle la préforme peut-être moulée.
Toutefois, ce type de procédé présente l’inconvénient de ne pas procurer une décontamination suffisante, notamment des cols des préformes.
D’une manière générale, on recherche à accroître encore et toujours le degré de décontamination et en particulier pour le conditionnement des produits agro-alimentaires. La décontamination doit en outre être compatible à des cadences de production très élevées, par exemple jusqu'à au moins 60000 préformes par heure.
On recherche donc de nouvelles solutions pour améliorer le degré de décontamination obtenu ainsi que les types de micro-organismes détruits lors des opérations de décontamination d’une face externe de préforme, notamment la face interne du col de la préforme.
BREF RESUME DE L'INVENTION
L'invention propose un procédé de décontamination d'une face interne d'un col d'une préforme en matière thermoplastique défilant dans le long d'un trajet de production dans une installation de fabrication de récipients, chaque préforme étant tenue par un organe de maintien individuel, ledit procédé de décontamination comportant successivement au moins :
- une étape de traitement consistant à exposer au moins la face interne du col à un jet stérilisant comportant un agent stérilisant dans une première zone de traitement du trajet de production ;
- une étape d'activation de l'agent stérilisant consistant à exposer directement la face interne du col ainsi recouverte d'agent stérilisant à un rayonnement ultraviolet, dans une deuxième zone d'activation du trajet de production située en aval de la zone de traitement, la puissance du rayonnement ultraviolet produit étant de l'ordre de 30 mW/cm², afin que l'agent stérilisant soit décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, le spectre du rayonnement ultraviolet présente un pic d'émission de l'ordre de 254 nm.
De manière alternative, le spectre du rayonnement ultraviolet est compris entre 265 et 275 nm.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, pendant l'étape d'activation, les préformes se déplacent constamment le long du trajet de production.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, pendant l'étape de traitement, les préformes se déplacent constamment le long du trajet de production.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, pendant l'étape de traitement, le jet stérilisant est dirigé exclusivement vers l'intérieur de la préforme à traiter.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, le jet stérilisant est projeté par une buse qui se déplace conjointement avec la préforme à traiter dans la zone de traitement.
Selon une autre caractéristique du procédé réalisé selon les enseignements de l'invention, le rayonnement ultraviolet est produit par au moins une source qui est agencée de manière fixe par rapport au trajet de production.
L'invention propose aussi une installation de fabrication de récipients à partir de préformes en matériau thermoplastique mettant en œuvre le procédé selon les enseignements de l'invention, l'installation comportant au moins un dispositif de convoyage des préformes en file le long d'un trajet de production, les moyens de convoyage comportant des organes de maintien individuel de préformes lors de leur déplacement, l'installation comportant :
- une zone de traitement des préformes qui est traversée par le trajet de production et qui comporte au moins une buse de projection d'un jet stérilisant comportant un agent stérilisant destiné à être dirigé directement vers la face interne du col des préformes traversant la zone de traitement ;
- une zone d'activation de l'agent stérilisant qui comporte au moins une source de rayonnement ultraviolet destiné à être dirigé directement vers la face interne du col des préformes traversant la zone d'activation, la zone d'activation étant située en aval de la zone de traitement, , la puissance du rayonnement ultraviolet produit par ladite source de rayonnement ultraviolet étant de l'ordre de 30 mW/cm², afin que l'agent stérilisant soit décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, le spectre du rayonnement ultraviolet de ladite source de rayonnement ultraviolet présente un pic d'émission de l'ordre de 254 nm.
De manière alternative, ladite source de rayonnement ultraviolet consiste en une ou plusieurs diodes électroluminescentes (LED) dont le spectre du rayonnement présente une longueur d’onde comprise entre 265 et 275 nm.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, l'installation comporte un premier dispositif de convoyage dans la zone de traitement comportant des organes de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé, chaque organe de maintien étant associé à une buse de projection dudit jet stérilisant se déplaçant conjointement avec l'organe de maintien le long du circuit fermé.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, l'installation comporte un deuxième dispositif de convoyage dans la zone d'activation comportant des organes de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé, l'au moins une source de rayonnement ultraviolet étant agencée de manière fixe dans la zone d'activation de manière que les organes de maintien défilent au droit desdites sources.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, l'installation comporte une unité de conditionnement thermique des préformes, la zone d'activation étant agencée en amont de l'unité de conditionnement thermique.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, l'installation comporte une unité de conditionnement thermique des préformes, la zone d'activation étant agencée en aval de l'unité de conditionnement thermique.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, le premier dispositif de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes de maintien sont agencés.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, le deuxième dispositif de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes de maintien sont agencés.
Selon une autre caractéristique de l'installation réalisée selon les enseignements de l'invention, les organes de maintien sont formés par des encoches.
 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés brièvement décrit ci-dessous.
La est une vue de dessus qui représente schématiquement une installation de fabrication de récipients réalisée selon les enseignements de l'invention ;
- la est une vue de côté qui représente une préforme destinée à être décontaminée selon le procédé de l'invention dans l'installation de la  ;
- la est une vue de dessus qui représente en détail une première zone de traitement de l'installation de la  ;
- la est une vue en coupe selon le plan de coupe 4-4 de la qui représente une préforme subissant une première étape de traitement dans la zone de traitement de l'installation ;
- la est une vue de dessus qui représente en détail une deuxième zone d'activation de l'installation de la  ;
- la est une vue en coupe selon le plan de coupe 6-6 de la qui représente une préforme subissant une deuxième étape d'activation dans la zone d'activation de l'installation.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
Dans la suite de la description, les termes "amont" et "aval" seront utilisés en référence au sens de déplacement des préformes le long de leur trajet de production
Sur la est illustrée schématiquement une installation 10 pour la fabrication de récipients 11 à partir de préformes 12 en matière thermoplastique et plus particulièrement en PET (polyéthylène téréphtalate).
Comme représenté à la , chaque préforme 12 comporte un corps 14 cylindrique d’axe « X ». Le corps 14 comporte une paroi 16 latérale qui délimite un volume intérieur. La paroi 16 présente une forme de révolution autour de l’axe « X ».
Une extrémité supérieure du corps 14 débouche par un col 18 présentant une ouverture 19 délimitée radialement par un buvant 21. Le col 18 présente la forme définitive de celui du récipient 11 à obtenir. De ce fait, le col 18 ne doit pas subir la moindre déformation pendant la fabrication du récipient 11. Le corps 14 comporte un fond 20 qui ferme son extrémité inférieure et dont la forme est généralement hémisphérique. Le col 18 comporte une collerette 22 agencée à sa jonction avec le corps 14. La face inférieure de la collerette 22 est destinée à former une face d’appui pour permettre de soutenir la préforme 12 pendant son moulage et/ou pendant son transport.
Le col 18 est délimité par une face 24 externe et par une face 26 interne. La face 26 interne présente une forme cylindrique d'axe "X".
A la fin de leur moulage par injection, les préformes 12 sont refroidies pour conférer au matériau thermoplastique un état amorphe. Il est ainsi possible de rendre le matériau thermoplastique à nouveau malléable par chauffage au-delà d'une température de transition vitreuse.
En se reportant à nouveau à la , l’installation 10 de fabrication comprend une unité 30 de conditionnement thermique et une unité 32 de formage.
Les préformes 12 se déplacent en file le long d’un trajet 34 de production qui passe à travers l'unité 30 de conditionnement thermique et l'unité 32 de formage. Le sens de déplacement des préformes 12 est indiqué par les flèches « F1 » de la . Lors du fonctionnement normal de l’installation 10 de fabrication, les préformes 12 sont en déplacement constant le long du trajet 34 de production.
L'installation 10 de fabrication comporte des moyens de convoyage des préformes 12 en file le long du trajet 34 de production. Les moyens de convoyage comportent des organes 58, 66 de maintien individuel de préformes 12 lors de leur déplacement qui seront décrits plus en détails par la suite. Ainsi, les préformes 12 sont constamment maintenues individuellement tout au long du trajet 34 de production.
L’installation 10 de fabrication est généralement alimentée en préformes 12 par un dispositif (non représenté) d’alimentation en préformes redressées et alignées en une file.
Le trajet 34 de production commence à partir du moment où les préformes 12, ainsi redressée et alignée en une file, sont maintenues individuellement par les organes de maintien individuels des moyens de convoyage de l'installation 10 de fabrication. Le début du trajet 34 de production est ici indiqué par le point P0.
L'unité 30 de conditionnement thermique a pour fonction de chauffer le corps 14 des préformes 12 à une température supérieure ou égale à la transition vitreuse du matériau constitutif, par exemple supérieure à 70°C lorsque ce matériau est du PET. L'unité 30 de conditionnement thermique comprend un convoyeur 36 (illustré schématiquement) pour transporter les préformes 12 en les faisant tourner sur elles-mêmes.
Le convoyeur 36 comporte généralement des mandrins (non représentés) qui sont emboîtés axialement dans le col 18 pour transporter les préformes 12. Le mandrin bouche l'ouverture 19 du col 18. Ainsi, la face 26 interne du col 18 est totalement inaccessible lorsque les préformes 12 circulent dans l'unité 30 de conditionnement thermique. Les mandrins se déplacent le long d’un circuit fermé. Les mandrins sont par exemple portés par les maillons d’une chaîne ou encore par des navettes indépendantes se déplaçant le long d’un rail.
L'unité 30 de conditionnement thermique comporte aussi des moyens 40 de chauffage pour chauffer les préformes 12. Il s’agit par exemple de lampes faisant face à des réflecteurs ou de sources laser qui émettent un rayonnement électromagnétique chauffant, ici un rayonnement infrarouge dans le domaine des infrarouges proches.
Les préformes 12 entrent dans l'unité 30 de conditionnement thermique lorsqu'elles sont prises en charge individuellement par un mandrin du convoyeur 36, ici à un point d'entrée indiqué par le point P1. Le convoyeur 36 les transportent sur un tronçon en forme de U de leur trajet 34 de production passant à travers une zone 42 de chauffage. Leur corps 14 est chauffé au défilé par les moyens 40 de chauffage, lesquels, le cas échéant, sont placés d'un côté ou de part et d'autre des préformes 12 par rapport à leur sens de défilement.
Au contraire, le col 18 des préformes 12 est maintenu à une température très inférieure à la température de transition vitreuse. A cet effet, les cols 18 sont protégés des rayonnements infrarouges.
Les préformes 12 chaudes sont extraites de l'unité 30 de conditionnement thermique après leur passage dans la zone 42 de chauffage en un point P2 de sortie. Elles sont transférées dans des moules de l'unité 32 de formage par un dispositif 44 de transfert, tel qu'une roue de transfert, interposé entre l'unité 30 de conditionnement thermique et l'unité 32 de formage.
La roue de transfert comprend ici des bras (non représentés, car connus en soi) qui viennent saisir successivement les préformes 12, à leur sortie de l'unité 30 de conditionnement thermique, au niveau de leur col 18, pour les introduire chacune à leur tour dans un moule 46 de l'unité 32 de formage. L'unité 32 de formage comprend un carrousel 48 tournant à la périphérie duquel sont disposés plusieurs postes 50 de soufflage comportant un moule 46.
Chaque préforme 12 chaude sortant de l'unité 30 de conditionnement thermique est introduite dans un moule 46 du poste 50 de soufflage pour y être soufflée et transformée en récipient 11 par déformation de son corps 14. Une fois achevé, le récipient 11 est extrait du poste 50 de soufflage par un second dispositif 52 de transfert.
Il est important que la face 26 interne du col 18 des préformes 12 soit suffisamment décontaminée avant que la préforme 12 n'atteigne l'unité 32 de soufflage.
A cet effet, l'invention propose un procédé de décontamination de la face 26 interne du col 18 qui est particulièrement efficace, même à des cadences de production très élevées, supérieures ou égales à 66000 récipients par heure.
Le procédé de décontamination est appliqué aux préformes 12 lorsqu'elles défilent le long du trajet 34 de production. Il est en effet important que chaque préforme 12 soit tenue par un organe 58, 66 de maintien individuel pour que le procédé soit efficace.
Le procédé de décontamination comporte successivement au moins les deux étapes suivantes.
Une première étape "E1" de traitement consiste à exposer au moins la face 26 interne du col 18 à un jet 54 stérilisant comportant un agent stérilisant dans une première zone 56 de traitement du trajet 34 de production.
Un exemple de réalisation de cette étape "E1" de traitement est notamment illustré aux figures 3 et 4.
La zone 56 de traitement est ici agencée en amont de l'unité 30 de conditionnement thermique.
L'agent stérilisant est par exemple du peroxyde d'hydrogène (H2O2).
L'agent stérilisant peut être dilué dans un diluant, tel que de l'eau. Il s'agit par exemple d'une solution d'agent stérilisant dilué à au moins 10%, par exemple dilué à 20% ou à 25%.
Le jet 54 stérilisant peut être formé en mélangeant la solution vaporisée à un gaz sous pression, dit "gaz vecteur", pour permettre la propulsion du jet 54 stérilisant. Le gaz vecteur est par exemple formé par de l'air comprimé.
Cette première étape "E1" de traitement est réalisée par projection d'au moins un jet 54 stérilisant dirigé vers l'intérieur de la préforme 12 en passant par l'ouverture 19 pendant qu'elle est maintenue par un organe 58 de maintien individuel. Le jet 54 stérilisant est plus particulièrement projeté directement vers la face 26 interne du col 18 de la préforme 12.
Le jet 54 stérilisant est conformé pour permettre de recouvrir entièrement et uniformément la face 26 interne du col 18.
Chaque jet 54 stérilisant est émis axialement par une buse 60 agencée axialement au droit de l'ouverture 19 de la préforme 12, au-dessus du col 18. Cela permet très avantageusement de déposer l'agent stérilisant très précisément sur la totalité de la face 26 interne du col 18 les préformes 12 en une couche uniforme car les préformes 12 sont maintenues en position par rapport à la buse 60.
Pendant l'étape "E1" de traitement, les préformes 12 se déplacent constamment dans la zone 56 de traitement.
De préférence, chaque buse 60 est montée mobile conjointement avec un organe 58 de maintien associé. De cette manière, le jet 54 stérilisant est projeté par la buse 60 qui se déplace conjointement avec la préforme 12 à traiter dans la zone 56 de traitement. Ainsi, pendant l'étape "E1" de traitement, le jet 54 stérilisant est dirigé exclusivement vers l'intérieur de la préforme 12 à traiter en passant par l'ouverture 19.
De préférence, pendant l'étape "E1" de traitement, le jet 54 stérilisant est dirigé exclusivement vers l'intérieur de la préforme 12 à traiter.
De ce fait, il est possible de cibler exclusivement la face 26 interne du col 18 de la préforme 12 avec le jet 54 stérilisant pendant son déplacement le long de la zone 56 de traitement. Cela permet notamment d'utiliser uniquement la quantité d'agent stérilisant nécessaire au traitement de la face 26 interne du col 18 sans perte.
En variante non représentée de l'invention, la zone de traitement comporte un rail de buses qui est immobile par rapport au sol de sorte que chaque préforme passe successivement sous chaque buse du rail lors de son déplacement le long de la zone de traitement. Dans cette variante, la face externe du col est aussi exposée aux jets stérilisants.
Le procédé comporte une deuxième étape "E2" d'activation de l'agent stérilisant qui intervient après la fin de la première étape "E1" de traitement. Cette deuxième étape "E2" d'activation consiste à exposer directement la face 26 interne du col 18 ainsi recouverte d'agent stérilisant à un rayonnement 61 ultraviolet (UV), dans une deuxième zone 62 d'activation située en aval de la zone 56 de traitement.
Un exemple de réalisation de cette deuxième étape "E2" d'activation est notamment illustré aux figures 5 et 6.
Le terme "directement" signifie que le rayonnement 61 UV atteint localement la face 26 interne sans passer à travers une paroi de la préforme 12. Comme expliqué en préambule, les préformes 12 sont en effet généralement constituée d'un matériau qui ne laisse pas passer facilement les rayonnement UV.
La zone 62 d'activation est ici agencée en amont de l'unité 30 de conditionnement thermique. En variante elle peut être agencée en aval de l'unité 30 de conditionnement thermique.
Il s'agit par exemple de rayonnement 61 ultraviolet de type UVc, dont la longueur d'onde s'étend entre 100 nm et 280 nm. De préférence, le spectre du rayonnement 61 ultraviolet présente un pic d'émission de l'ordre de 254 nm.
La puissance du rayonnement 61 ultraviolet produit est par exemple de l'ordre de 30 mW/cm².
Le rayonnement 61 ultraviolet est produit par une source telle qu'une lampe à amalgame ou une diode électroluminescente (LED). A cet égard, le rayonnement 61 ultraviolet pourra avantageusement être produit par une ou plusieurs diodes électroluminescentes (LED) dont la longueur d’onde est comprise entre 265 et 275 nm, la puissance du rayonnement 61 ultraviolet produit étant de l'ordre de 30 mW/cm².
Pendant l'étape "E2" d'activation, les préformes 12 se déplacent constamment le long du trajet de production.
Le rayonnement 61 ultraviolet est ici produit par au moins une source 64 qui est agencée de manière fixe par rapport au trajet 34 de production.
Les préformes 12 sont maintenues individuellement par un organe 66 de maintien pendant leur passage dans la zone 62 d'activation. Cela permet de favoriser une exposition totale de la face 26 interne du col 18, et ceci de manière répétable et maîtrisée pour toutes les préformes 12.
La zone 62 d'activation comporte ici plusieurs sources 64 de rayonnement ultraviolet qui sont immobiles par rapport au sol de sorte que chaque préforme 12 passe successivement sous chaque source 64 lors de son déplacement le long de la zone 62 d'activation, de manière que le rayonnement 61 UV pénètre dans la préforme 12 par son ouverture 19 avant d'atteindre directement la face 26 interne du col 18.
En variante non représentée de l'invention, chaque source est montée mobile conjointement avec un organe 66 de maintien associé. Ainsi, le rayonnement ultraviolet est produit par une source qui se déplace conjointement avec la préforme à activer dans la zone d'activation.
Le fait que les préformes 12 soient maintenues par un organe 66 de maintien individuel pendant leur passage dans la zone 62 d'activation permet d'exposer l'intégralité de la face 26 interne des cols 18 pendant une durée maîtrisée.
En exposant l'agent stérilisant qui recouvre la face 26 interne du col 18 à un rayonnement UV, l'agent stérilisant est décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres. On dit alors que l'agent stérilisant a été "activé".
Un tel procédé réalisé selon les enseignements de l'invention permet d'obtenir une décontamination très efficace qui permet de diviser par au moins 100000 la quantité de microorganismes présents sur la face 26 interne du col 18 juste avant l'application du procédé de décontamination. En d'autres termes, le procédé selon les enseignements de l'invention permet d'obtenir une réduction logarithmique des contaminants présents sur la face 26 interne du col 18 d'au moins 5-log. Ce procédé est remarquable en ce qu'un tel niveau de décontamination est obtenu avec une exposition de la face 26 interne des cols 18 aux rayonnements ultraviolets avec une durée très inférieure à la seconde, par exemple comprise entre 500 ms et 3 s. Cela rend le procédé particulièrement adapté pour une cadence de production de récipients très élevée, par exemple supérieure ou égale à 66000 récipients par heure.
Pour mettre en œuvre ce procédé, l'installation 10 de fabrication de récipients 11 à partir de préformes 12 en matériau thermoplastique comporte des moyens de convoyage des préformes 12 en file le long du trajet 34 de production.
L'installation 10 comporte en outre la zone 56 de traitement des préformes 12 qui est traversée par le trajet 34 de production et qui comporte au moins une buse 60 de projection d'un flux d'agent stérilisant sous forme d'un jet 54 stérilisant comportant l'agent stérilisant destiné à être dirigé directement vers la face 26 interne du col 18 des préformes 12 traversant la zone 56 de traitement.
L'installation 10 comporte aussi la zone 62 d'activation de l'agent stérilisant qui comporte au moins une source 64 de rayonnement 61 ultraviolet destiné à être dirigé directement vers la face 26 interne du col 18 des préformes 12 traversant la zone 62 d'activation.
La zone 62 d'activation est située en aval de la zone 56 de traitement. La zone 62 d'activation est distincte de la zone 56 de traitement de manière que l'agent stérilisant ne soit pas exposé au rayonnement 61 ultraviolet avant d'avoir été déposé sur la face 26 interne du col 18 des préformes 12.
Les moyens de convoyage comportent des organes 58, 66 de maintien individuel de préformes 12 lors de leur déplacement. Au moins certains de ces moyens de convoyage comportent des organes 58, 66 de maintien individuel qui saisissent les préformes 12 par l'extérieur. Cela permet de laisser l'ouverture 19 libre et ainsi la face 26 interne des cols 18 demeure accessible depuis l'extérieur pour permettre leur exposition successive au jet 54 stérilisant puis au rayonnement 61 ultraviolet.
Ainsi, les mandrins précédemment décrits ne sont pas adaptés car ils sont insérés dans les cols 18 pour saisir les préformes 12 par l'intérieur. C'est la raison pour laquelle les zones 56, 62 de traitement et d'activation sont agencés en amont ou en aval de l'unité 30 de conditionnement thermique. Néanmoins, si les préformes étaient saisies dans l'unité de conditionnement thermique par des organes de maintien permettant de rendre la face interne de leur col accessible, la zone de traitement et la zone d'activation pourraient être situées dans l'unité de conditionnement thermique.
De tels moyens de convoyage comportent un premier dispositif 68 de convoyage dans la zone 56 de traitement. Ce premier dispositif 68 de convoyage comporte des organes 58 de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé.
Chaque organe 58 de maintien est ici associé à une buse 60 de projection dudit jet 54 stérilisant se déplaçant conjointement avec l'organe 58 de maintien le long du circuit fermé. Les buses 60 sont commandées de manière à projeter le jet 54 stérilisant lorsqu'elles sont situées dans la zone 56 de traitement.
Le jet 54 stérilisant est avantageusement stoppé en dehors de la zone 56 de traitement. Cela permet d'éviter de répandre de l'agent stérilisant hors des préformes 12. Ainsi, l'agent stérilisant est avantageusement économisé. En outre, l'agent stérilisant étant généralement très corrosif, cela permet d'éviter de créer une atmosphère corrosive susceptible de détériorer certains éléments de l'installation 10.
Le premier dispositif 68 de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes 58 de maintien sont agencés. Il s'agit par exemple d'une roue de transfert montée rotative par rapport au sol autour d'un axe "Z1" vertical. Le circuit fermé présente ainsi une forme circulaire. Dans cet exemple particulier de réalisation, la zone 56 de traitement présente un arc angulaire compris entre 5 et 30 degrés et, de préférence, un arc angulaire de 15 degrés, de telle manière que suffisamment d’agent stérilisant soit projeté sur la face 26 interne du col 18 des préformes 12 traversant la zone 56 de traitement.
En variante non représentée de l'invention, les organes de maintien sont portés par des navettes indépendantes se déplaçant le long d’un rail.
Les organes 58 de maintien sont par exemple formés par des encoches sur le pourtour desquelles la face inférieure de la collerette 22 est appuyée, comme illustré à la .
En variante non représentée, les organes de maintien peuvent être formés par des pinces qui saisissent les préformes par l'extérieur, au-dessous et/ou au-dessus de la collerette.
Ce premier dispositif 68 de convoyage est ici agencé en amont de l'unité 30 de conditionnement thermique et du point P0 d'entrée dans l'installation 10.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures, les moyens de convoyage des préformes 12 dans la zone 62 d'activation comportent un deuxième dispositif 70 de convoyage comportant des organes 66 de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé. Le deuxième dispositif 70 de convoyage est distinct du premier dispositif 68 de convoyage.
En variante non représentée de l'invention, les organes de maintien sont portés par des navettes indépendantes se déplaçant le long d’un rail.
En variante non représentée de l'invention, la zone d'activation et la zone de traitement sont agencées sur un même dispositif de convoyage.
Le deuxième dispositif 70 de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes 66 de maintien sont agencés. Il s'agit par exemple d'une roue de transfert montée rotative par rapport au sol autour d'un axe "Z2" vertical. Le circuit fermé présente ainsi une forme circulaire.
Les organes 66 de maintien sont par exemple formés par des encoches sur le pourtour desquelles la face inférieure de la collerette 22 est appuyée.
En variante non représentée, les organes de maintien peuvent être formés par des pinces qui saisissent les préformes par l'extérieur, au-dessous et/ou au-dessus de la collerette.
Ce deuxième dispositif 70 de convoyage est ici agencé en amont de l'unité 30 de conditionnement thermique et en aval du premier dispositif 68 de convoyage.
En variante non représentée de l'invention, le deuxième dispositif de convoyage est agencé en aval de l'unité de conditionnement thermique. De préférence, le deuxième dispositif de convoyage est agencé en amont de l'unité de formage.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 5 et 6, la zone 62 d'activation comporte des sources 64 de rayonnement ultraviolet qui sont fixes par rapport au sol et réparties selon un arc angulaire compris entre 65 et 130 degrés et, de préférence, selon un arc angulaire de 92,5 degrés de telle manière que la totalité de l’agent stérilisant projeté sur la face interne 26 interne du col 18 des préformes 12 lors du passage dans la zone 56 de traitement puisse être activé à la sortie de ladite zone 62 d’activation. Ainsi, les organes 66 de maintien du deuxième dispositif 70 de convoyage défilent au droit desdites sources 64 lorsqu'ils sont dans la zone 62 d'activation. De cette manière, les préformes 12 défilent, col 18 dirigé vers lesdites sources 64 lorsqu'elles passent axialement au droit de ces dernières. Ainsi, le rayonnement 61 UV pénètre axialement à l'intérieur des préformes 12 par l'ouverture 19.
Les sources 64 sont par exemple de lampes à amalgames qui sont associées à des réflecteurs 72 qui permettent de diriger les rayonnements 61 ultraviolets directement vers la face 26 interne du col 18 des préformes en entrant par l'ouverture 19.
L'invention est ici appliquée spécifiquement à la décontamination de la face interne du col. La face interne du corps peut cependant bénéficier de la même façon que la face interne du col, notamment si une partie du jet stérilisant expose aussi la face interne du corps et que le rayonnement ultraviolet atteint toute la face interne du corps.
Le procédé de décontamination réalisé selon les enseignements de l'invention permet ainsi d'obtenir une décontamination très efficace des préformes malgré des cadences de production très élevées. Le procédé permet en outre de protéger l'intégrité du col 18 des préformes 12 en ne les exposant pas à des rayonnements infrarouges.
Très avantageusement, le fait que les préformes soient maintenues individuellement pendant chaque étape du procédé permet de maîtriser très précisément le temps d'exposition au jet stérilisant et le temps d'exposition au rayonnement ultraviolet de la face interne du corps. On maîtrise ainsi très précisément la quantité d'agent stérilisant appliquée sur chaque préforme et ainsi que la dose de rayonnement pour chaque préforme.

Claims (18)

  1. Procédé de décontamination d'une face (26) interne d'un col (18) d'une préforme (12) en matière thermoplastique défilant dans le long d'un trajet (34) de production dans une installation (10) de fabrication de récipients (11), chaque préforme (12) étant tenue par un organe (58, 66) de maintien individuel, ledit procédé de décontamination comportant successivement au moins :
    - une étape (E1) de traitement consistant à exposer au moins la face (26) interne du col (18) à un jet (54) stérilisant comportant un agent stérilisant dans une première zone (56) de traitement du trajet (34) de production ;
    - une étape (E2) d'activation de l'agent stérilisant consistant à exposer directement la face (26) interne du col (18) ainsi recouverte d'agent stérilisant à un rayonnement (61) ultraviolet, dans une deuxième zone (62) d'activation du trajet (34) de production située en aval de la zone (56) de traitement, la puissance du rayonnement (61) ultraviolet produit étant de l'ordre de 30 mW/cm², afin que l'agent stérilisant soit décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres.
  2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le spectre du rayonnement (61) ultraviolet présente un pic d'émission de l'ordre de 254 nm.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le spectre du rayonnement (61) ultraviolet est compris entre 265 et 275 nm.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que pendant l'étape (E2) d'activation, les préformes (12) se déplacent constamment le long du trajet (34) de production.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant l'étape (E1) de traitement, les préformes (12) se déplacent constamment le long du trajet (34) de production.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant l'étape (E1) de traitement, le jet (54) stérilisant est dirigé exclusivement vers l'intérieur de la préforme (12) à traiter.
  7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le jet (54) stérilisant est projeté par une buse (60) qui se déplace conjointement avec la préforme (12) à traiter dans la zone (56) de traitement.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayonnement (61) ultraviolet est produit par au moins une source (64) qui est agencée de manière fixe par rapport au trajet (34) de production.
  9. Installation (10) de fabrication de récipients (11) à partir de préformes (12) en matériau thermoplastique mettant en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'installation (10) comportant au moins un dispositif (68, 70) de convoyage des préformes (12) en file le long d'un trajet (34) de production, les moyens de convoyage comportant des organes (58, 66) de maintien individuel de préformes (12) lors de leur déplacement, l'installation (10) comportant :
    - une zone (56) de traitement des préformes (12) qui est traversée par le trajet (34) de production et qui comporte au moins une buse (60) de projection d'un jet (54) stérilisant comportant un agent stérilisant destiné à être dirigé directement vers la face (26) interne du col (18) des préformes (12) traversant la zone (56) de traitement ;
    - une zone (62) d'activation de l'agent stérilisant qui comporte au moins une source (64) de rayonnement ultraviolet destiné à être dirigé directement vers la face (26) interne du col (18) des préformes (12) traversant la zone (62) d'activation, la zone (62) d'activation étant située en aval de la zone (56) de traitement, la puissance du rayonnement (61) ultraviolet produit par ladite source (64) de rayonnement ultraviolet étant de l'ordre de 30 mW/cm², afin que l'agent stérilisant soit décomposé en espèces encore plus oxydantes, telles que des radicaux libres.
  10. Installation (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que le spectre du rayonnement (61) ultraviolet de ladite source (64) de rayonnement ultraviolet présente un pic d'émission de l'ordre de 254 nm.
  11. Installation (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite source (64) de rayonnement ultraviolet consiste en une ou plusieurs diodes électroluminescentes (LED) dont le spectre du rayonnement (61) présente une longueur d’onde comprise entre 265 et 275 nm.
  12. Installation (10) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier dispositif (68) de convoyage dans la zone (56) de traitement comportant des organes (58) de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé, chaque organes (58) de maintien étant associé à une buse (60) de projection dudit jet (54) stérilisant se déplaçant conjointement avec l'organe (58) de maintien le long du circuit fermé.
  13. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième dispositif (70) de convoyage dans la zone (62) d'activation comportant des organes (66) de maintien associés se déplaçant le long d'un circuit fermé, l'au moins une source (64) de rayonnement ultraviolet étant agencée de manière fixe dans la zone (62) d'activation de manière que les organes (66) de maintien défilent au droit desdites sources (64).
  14. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité (30) de conditionnement thermique des préformes (12), la zone (62) d'activation étant agencée en amont de l'unité (30) de conditionnement thermique.
  15. Installation (10) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité (30) de conditionnement thermique des préformes (12), la zone (62) d'activation étant agencée en aval de l'unité (30) de conditionnement thermique.
  16. Installation (10) selon la revendication 12, caractérisée en ce que le premier dispositif (68) de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes (58) de maintien sont agencés.
  17. Installation (10) selon la revendication 13, caractérisée en ce que le deuxième dispositif (70) de convoyage est formé par une roue à la périphérie de laquelle les organes (66) de maintien sont agencés.
  18. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisée en ce que les organes (58, 66) de maintien sont formés par des encoches.
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FR2907684A1 (fr) * 2006-10-26 2008-05-02 Sidel Participations Procede de sterilisation d'une preforme, installation et four pour la fabrication de recipients steriles selon ce procede.
US20190176385A1 (en) 2016-06-24 2019-06-13 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Method and apparatus for sterilizing preform
US20200165115A1 (en) * 2017-05-10 2020-05-28 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Aseptic filling machine and aseptic filling method

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