Un método para la producción de un medio gaseoso que contiene un agente de esterilización,

cuyo agente de esterilización absorbe luz UV pero no absorbe, sustancialmente, luz en el intervalo de las longitudes de onda visibles, y para vigilar y regular continuamente la concentración y la calidad del medio de esterilización gaseoso, que comprende los pasos de

evaporar un medio en forma líquida (101) que contiene el mencionado agente de esterilización;

detectar aerosoles y gotitas de líquido en el medio gaseoso antes de que el medio llegue a un espacio de esterilización (116) o cuando llegue a él, por medio de un método seleccionado de entre métodos de absorción de luz, dispersión de luz y acústicos;

medir continuamente la concentración en el medio gaseoso de un agente o sustancia que absorbe la luz UV a una o más primeras longitudes de onda, de entre aproximadamente 220 y aproximadamente 320 nm, en presencia de materia que incluye gotitas de líquido y/o aerosoles, que absorbe luz dentro del espectro UV y en el espectro visible;

tratar continuamente las señales de medición procedentes de dichos medios detectores e instrumentos de medición ejecutando cálculos y convirtiéndolas en señales de salida para vigilar y regular continuamente el funcionamiento del evaporador

comprendiendo el paso de medir continuamente la concentración, las etapas adicionales de

a) proporcionar una fuente de luz (11) que emite luz, incluyendo luz tanto del espectro UV como del espectro visible e incluyendo dicha o dichas primeras longitudes de onda y, al menos, una segunda longitud de onda o una región de longitudes de onda de, aproximadamente, 385 nm o mayor.

b) dirigir luz procedente de la fuente de luz a través de una muestra del medio gaseoso (40) que contiene el agente o sustancia que ha de medirse, así como materia que incluye gotitas de líquido y/o aerosoles, a lo largo de una distancia de medición de longitud (L);

c) medir la intensidad de la luz (20) dejada pasar a través de la muestra (40) a dichas longitudes de onda primera y segunda, respectivamente;

d) dirigir luz desde la fuente de luz a través de una muestra de referencia de medio gaseoso (40') que contiene sustancialmente menos sustancia o agente que ha de medirse, a lo largo de una distancia de medición de longitud (L);

e) medir la intensidad de la luz (20') dejada pasar a través de la muestra de referencia (40') a dichas longitudes de onda primera y segunda, respectivamente;

f) producir así primeras señales de salida (15; 15') de detector con el fin de indicar la diferencia de intensidad de la luz entre muestra y muestra de referencia, respectivamente, a dicha primera o dichas primeras longitudes de onda y segundas señales de salida (22; 22') de detector para indicar, correspondientemente, la diferencia de intensidad de la luz a dicha o dichas segundas longitudes de onda;

g) determinar la concentración del agente o sustancia absorbente de radiación UV sobre la base de los valores relativos de las primeras señales de salida (15, 15'), utilizando la relación de Beer-Lambert;

h) corregir el valor de la concentración determinado en g) sobre la base de las segundas señales de salida (22; 22') de detector, por lo que se elimina el efecto de la materia, incluyendo gotitas de líquido y/o aerosoles, presente en la muestra (40),

en cuyo método

i) se detecta la intensidad de la luz procedente de la citada fuente de luz, que no ha sido hecha pasar a través del citado medio de muestra (40) o medio de muestra de referencia (40'), respectivamente, a dicha primera y a dicha segunda longitudes de onda, respectivamente, de forma simultánea con las mediciones en c) y en e); y

j) se corrigen, en dicha determinación de la concentración realizada en h), los fallos originados por variaciones de intensidad de la luz emitida desde la fuente de luz tomando las mediciones de i) como punto de partida

Un método y un aparato para producir un medio gaseoso.

Campo de la técnica

El presente invento se refiere a un método para producir un medio gaseoso que contiene un agente esterilizador, así como para vigilar y regular la concentración y la calidad del medio de esterilización gaseoso.

El presente invento se refiere, también, a un sistema para producir un medio gaseoso que contiene un agente esterilizador, así como para vigilar y regular continuamente la concentración y la calidad del medio de esterilización gaseoso.

El presente invento se refiere, en particular, a la puesta en práctica del método y el sistema, en aplicaciones para esterilizar máquinas de llenado y envasado, envases o material de envasado empleando un medio de esterilización gaseoso.

Antecedentes de la técnica

En los procesos para envasar productos alimenticios, es crucial mantener bajo el nivel de bacterias y otros microorganismos con el fin de poder obtener productos alimenticios de gran calidad y con una larga vida en almacén, que permitan su transporte y su distribución a grandes distancias al tiempo que los productos alimenticios sigan manteniendo su frescura y no se vean afectados por bacterias. Dependiendo del tipo de producto alimenticio que ha de envasarse, la fase de esterilización es más o menos crítica. En particular, con respecto a los productos lácteos asépticos, es decir, productos lácteos que puedan almacenarse durante períodos prolongados a temperatura ambiente, lo más vital es que el producto alimenticio, al igual que el envase, sean completamente esterilizados antes del llenado y el cierre del envase y que se elimine el riesgo de que el alimento y el material de envasado vuelvan a contaminarse. Ello implica que la máquina de llenado y de envasado debe mantenerse estéril en la parte en que tiene lugar el llenado de los recipientes de envasado.

En los actuales procesos de envasado de alimentos (en este documento dentro del término "alimento" deben considerarse incluidos todos los tipos de alimentos sólidos y líquidos, es decir, también zumos, leche y otras bebidas), el material de envasado o el envase preparado para llenarlo se esteriliza, con frecuencia por contacto directo con un agente de esterilización fluido, líquido o gaseoso. Los procesos de envasado son, con frecuencia, procesos continuos que se ejecutan a alta velocidad del tipo "formar-llenar-cerrar", es decir, procesos en los que un material de envasado en forma de banda o en forma de láminas, es alimentado de manera continua a través de una máquina, se le esteriliza haciéndolo pasar a través de una solución líquida de un medio gaseoso o un agente de esterilización de acción rápida, se le seca o ventila con aire estéril, se le conforma dándole la configuración geométrica deseada para llenarlo, por ejemplo, una taza, un tubo o una pieza elemental, se le llena con el alimento que ha de envasarse y se le cierra, todo ello en condiciones estériles. También puede ser necesario que las botellas y las tazas fabricadas por diversos métodos de conformación sean esterilizadas de la misma forma antes de llenarlas con el contenido del producto proyectado. La etapa de contacto directo puede ponerse en práctica sumergiendo todo el envase o el material de envasado en el agente líquido de esterilización, así como pulverizando o aplicando como recubrimiento el agente de esterilización sobre el material de envasado, la pared del envase o sobre las superficies en un espacio estéril en una máquina de llenado y envasado o, alternativamente, por medio de contacto directo con una corriente de agente de esterilización gaseoso. Como la etapa de esterilización, en un proceso de envasado a alta velocidad, tiene lugar, normalmente, antes del llenado y el cierre del envase, es vital que la sustancia o el agente de esterilización pueda secarse rápidamente y ser eliminado del material de envasado antes del llenado con el producto alimenticio. Por otro lado, tiene una importancia decisiva que en el gas o en la solución se contenga agente de esterilización en cantidad suficiente para poder exterminar eficaz y rápidamente todos los microorganismos existentes en el material de envasado. Por ello, los parámetros que es vital tener en cuenta para conseguir una esterilización racional y suficiente, son la concentración del agente de esterilización en el medio líquido o gaseoso, la temperatura del medio de esterilización, así como la temperatura del material de envasado, y el tiempo de contacto entre el medio de esterilización y el material de envasado. Estos parámetros deben equilibrarse en función del tiempo necesario para eliminar por secado o ventilación el medio de esterilización del material de envasado y en función de la velocidad deseada del proceso de llenado y envasado contemplado en conjunto. El agente de esterilización que más comúnmente se utiliza en el envasado de alimentos es el peróxido de hidrógeno, ya que es relativamente económico, extermina rápidamente las bacterias y microorganismos y su empleo ha sido aprobado por las autoridades en la industria alimenticia por lo que satisface las actuales necesidades de la industria del envasado.

Una ventaja vital de la esterilización empleando un medio gaseoso en lugar de un medio líquido, es que el gas es más ligero y penetra de manera más fiable en los rincones y en las hendiduras del recipiente de envasado o de la máquina de llenado, respectivamente. Esto tiene una importancia particular en la esterilización de máquinas de llenado y envasado que, con frecuencia, incluye muchas partes en combinación con una geometría complicada.

La esterilización utilizando un medio gaseoso puede llevarse a la práctica de diferentes formas. Es muy común conducir un medio gaseoso de un vapor del agente de esterilización al espacio que ha de esterilizarse y, luego, dejar que se condense el gas sobre el envase o las partes de la máquina destinadas a la esterilización. Sin embargo, el método de condensación implica una etapa adicional en la que tanto la máquina como las partes del envase deben secarse y el vapor condensado debe eliminarse por ventilación. En particular, en relación con ciertos tipos de plásticos, especialmente, por ejemplo, el poli(tereftalato de etileno) (PET), el peróxido de hidrógeno es adsorbido en la superficie y resulta difícil eliminarlo por ventilación o por secado. Esto aumenta el riesgo de que queden cantidades residuales de agente de esterilización, con frecuencia peróxido de hidrógeno, en el recipiente de envasado. Tales residuos de agente de esterilización pueden afectar negativamente al contenido del envase y las autoridades han fijado unos límites para tales cantidades residuales, que no deben ser superados. Asimismo, en los espacios de la máquina tales como en las pequeñas cavidades y hendiduras, puede que la existencia de cantidades residuales de agente de esterilización resulte inadecuada, por ejemplo porque éste puede ser salpicado tanto sobre el contenido como sobre los recipientes de envasado.

De acuerdo con un método alternativo, el medio gaseoso es calentado, al igual que el envase o las partes de la máquina previstas para esterilización, hasta el punto de que el medio sea mantenido en fase gaseosa sin condensarse, respectivamente, sobre las superficies de la máquina ni sobre las partes del envase. Si bien este método supone que las superficies de esterilización deben calentarse antes de que llegue a ellas el medio de esterilización gaseoso, esto puede ser preferible, en muchas aplicaciones, a la esterilización por condensación, en particular si es difícil retirar el condensado de las superficies en cavidades y hendiduras de los recipientes de envasado o de la máquina de llenado, respectivamente. De acuerdo con este proceso, el recipiente de envasado o la máquina de llenado son sometidos, durante un tiempo dado del tratamiento de esterilización, a la acción de un medio de esterilización gaseoso, a una temperatura específica, con un cierto caudal predeterminado y un punto de rocío específico. Estos parámetros deben vigilarse con el fin de lograr un efecto bactericida fiable y eficaz. El punto de rocío del medio gaseoso es la temperatura a la cual debe enfriarse el gas para que tenga lugar la condensación. Esta temperatura depende del contenido de agente de esterilización en el gas y puede adaptarse para emplearla en distintos ambientes para la esterilización de distintas superficies. Así, el medio gaseoso y las superficies a esterilizar, respectivamente, deben mantenerse a una temperatura mínima de manera que no se alcance el punto de rocío del gas y, por tanto, sea posible evitar su condensación sobre las superficies.

De...

1. Un método para la producción de un medio gaseoso que contiene un agente de esterilización, cuyo agente de esterilización absorbe luz UV pero no absorbe, sustancialmente, luz en el intervalo de las longitudes de onda visibles, y para vigilar y regular continuamente la concentración y la calidad del medio de esterilización gaseoso, que comprende los pasos de

evaporar un medio en forma líquida (101) que contiene el mencionado agente de esterilización;

detectar aerosoles y gotitas de líquido en el medio gaseoso antes de que el medio llegue a un espacio de esterilización (116) o cuando llegue a él, por medio de un método seleccionado de entre métodos de absorción de luz, dispersión de luz y acústicos;

medir continuamente la concentración en el medio gaseoso de un agente o sustancia que absorbe la luz UV a una o más primeras longitudes de onda, de entre aproximadamente 220 y aproximadamente 320 nm, en presencia de materia que incluye gotitas de líquido y/o aerosoles, que absorbe luz dentro del espectro UV y en el espectro visible;

tratar continuamente las señales de medición procedentes de dichos medios detectores e instrumentos de medición ejecutando cálculos y convirtiéndolas en señales de salida para vigilar y regular continuamente el funcionamiento del evaporador

comprendiendo el paso de medir continuamente la concentración, las etapas adicionales de

a) proporcionar una fuente de luz (11) que emite luz, incluyendo luz tanto del espectro UV como del espectro visible e incluyendo dicha o dichas primeras longitudes de onda y, al menos, una segunda longitud de onda o una región de longitudes de onda de, aproximadamente, 385 nm o mayor.

b) dirigir luz procedente de la fuente de luz a través de una muestra del medio gaseoso (40) que contiene el agente o sustancia que ha de medirse, así como materia que incluye gotitas de líquido y/o aerosoles, a lo largo de una distancia de medición de longitud (L);

c) medir la intensidad de la luz (20) dejada pasar a través de la muestra (40) a dichas longitudes de onda primera y segunda, respectivamente;

d) dirigir luz desde la fuente de luz a través de una muestra de referencia de medio gaseoso (40') que contiene sustancialmente menos sustancia o agente que ha de medirse, a lo largo de una distancia de medición de longitud (L);

e) medir la intensidad de la luz (20') dejada pasar a través de la muestra de referencia (40') a dichas longitudes de onda primera y segunda, respectivamente;

f) producir así primeras señales de salida (15; 15') de detector con el fin de indicar la diferencia de intensidad de la luz entre muestra y muestra de referencia, respectivamente, a dicha primera o dichas primeras longitudes de onda y segundas señales de salida (22; 22') de detector para indicar, correspondientemente, la diferencia de intensidad de la luz a dicha o dichas segundas longitudes de onda;

g) determinar la concentración del agente o sustancia absorbente de radiación UV sobre la base de los valores relativos de las primeras señales de salida (15, 15'), utilizando la relación de Beer-Lambert;

h) corregir el valor de la concentración determinado en g) sobre la base de las segundas señales de salida (22; 22') de detector, por lo que se elimina el efecto de la materia, incluyendo gotitas de líquido y/o aerosoles, presente en la muestra (40),

en cuyo método

i) se detecta la intensidad de la luz procedente de la citada fuente de luz, que no ha sido hecha pasar a través del citado medio de muestra (40) o medio de muestra de referencia (40'), respectivamente, a dicha primera y a dicha segunda longitudes de onda, respectivamente, de forma simultánea con las mediciones en c) y en e); y

j) se corrigen, en dicha determinación de la concentración realizada en h), los fallos originados por variaciones de intensidad de la luz emitida desde la fuente de luz tomando las mediciones de i) como punto de partida.

2. El método como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque incluye el paso (115) en el que gas de mala calidad y con una concentración incorrecta puede ser retirado, durante períodos de tiempo ocasionales, por medio de una válvula de purga (115).

3. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque además incluye un paso (114) en el que aerosoles y gotitas de líquido se eliminan del medio gaseoso mediante un filtro caliente (114).

4. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los aerosoles y las gotitas de líquido son detectados mediante espectrofotometría por absorción de luz al tiempo que, en un mismo paso, se mide continuamente la concentración del agente de esterilización.

5. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente de esterilización es peróxido de hidrógeno.

6. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio gaseoso (40) se basa en aire y/o vapor de agua.

7. Un sistema (100) para producir un medio gaseoso que contiene un agente de esterilización y vigilar y regular continuamente la concentración y la calidad del medio de esterilización, que comprende:

un aparato para evaporar (111) un medio (101) en forma líquida que contiene dicha agente de esterilización,

un espacio de esterilización (116) aguas arriba;

un dispositivo para detectar (112; 113) aerosoles y gotitas de líquido, presentes en el medio gaseoso que contiene un agente de esterilización, antes de o cuando el medio gaseoso alcance el espacio de esterilización (116), por medio de un método seleccionado de entre absorción de luz, dispersión de luz y métodos acústicos;

un dispositivo para medir continuamente la concentración (113) del agente de esterilización en el medio gaseoso; y

una unidad calculadora (117) para tratar señales de medición procedentes de los citados detectores e instrumentos de medición, ejecutar cálculos y convertirlas en señales de salida para la vigilancia y la regulación continua del funcionamiento del evaporador,

comprendiendo el dispositivo de medición (113) un aparato (10) para la determinación en continuo de la concentración de un agente o sustancia que absorbe luz UV a una o más primeras longitudes de onda de entre, aproximadamente, 220 y, aproximadamente, 320 nm, en un medio gaseoso (40) que incluye el agente de esterilización que ha de medirse, así como material que incluye aerosoles y/o gotitas, cuyo aparato incluye:

a) una fuente de luz (11) que emite luz que incluye luz en el espectro UV así como en el espectro visible, y que abarca dicha o dichas primeras longitudes de onda y, al menos, una segunda longitud de onda o una región de longitudes de onda de, aproximadamente, 385 nm o mayor;

b) una distancia de medición de longitud (L), que ha de intersecar al medio (40);

c) un dispositivo para dirigir la luz a través del medio (40) a lo largo de la distancia de medición;

d) al menos un primer detector (14) destinado a medir la intensidad de la luz UV dejada pasar a través a lo largo de la distancia de medición a la o las primeras longitudes de onda, generando el primer detector una primera señal de salida (15) de primer detector, que representa la intensidad de la luz dejada pasar a través de una muestra del medio gaseoso (40) que contiene el agente o sustancia que ha de medirse, así como materia que incluye aerosoles y/o gotitas de líquido a dicha o dichas primeras longitudes de onda, y una segunda señal de salida (15') de primer detector que representa la intensidad de la luz dejada pasar a través de una muestra de referencia del medio gaseoso (40') que no contiene, o que contiene sustancialmente menos, agente o sustancia que ha de medirse a dicha o dichas primeras longitudes de onda;

e) al menos un segundo detector (19) destinado a medir la intensidad de la luz dejada pasar a través a lo largo de la distancia de medición a dicho o dichas segundas longitudes de onda, generando el segundo detector una primera señal de salida (22) de segundo detector que representa la intensidad de la luz dejada pasar a través de una muestra del medio (40) que contiene la sustancia o agente que ha de medirse, así como materia que incluye aerosoles y/o gotitas de líquido, a dicha o dichas segunda longitudes de onda, y una segunda señal de salida (22') de segundo detector que representa la intensidad de la luz dejada pasar a través de una muestra de referencia del medio (40') que no contiene, o que contiene sustancialmente menos, agente o sustancia que ha de medirse a dicha o dichas segundas longitudes de onda, y

f) una unidad calculadora (36) para calcular la concentración determinada del agente absorbente de radiación UV sobre la base de los valores relativos de las señales de salida empleando la relación de Beer-Lambert;

incluyendo además dicho aparato (10) con el propósito de compensar las variaciones de intensidad de la luz emitida desde dicha fuente de luz:

g) al menos un tercer detector (26) diseñado para medir la intensidad de la luz UV antes de que sea transmitida a través de la muestra, a dicha o dichas primeras longitudes de onda, simultáneamente con las mediciones en el primer detector;

h) al menos un cuarto detector (33) diseñado para medir la intensidad de la luz antes de que sea transmitida a través de la muestra, a dicha o dichas segundas longitudes de onda, simultáneamente con las mediciones en el segundo detector; e

i) una unidad calculadora (36') para corregir, en dicha concentración determinada, los fallos provocados por variaciones de la intensidad de la luz emitida desde la fuente de luz.

8. El sistema como se reivindica en la reivindicación 7, caracterizado porque, además, incluye una válvula de purga (115) para retirar, en períodos de tiempo ocasionales, gas de mala calidad y con una concentración incorrecta.

9. El sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque incluye, además, un filtro caliente (114) para eliminar aerosoles y gotitas de líquido del medio gaseoso.

10. El sistema como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicho dispositivo para detectar en continuo la presencia de aerosoles y gotitas de líquido mediante espectrofotometría por absorción de luz, está incluido en dicho dispositivo (112b) para la medición en continuo de la concentración del agente de esterilización en el medio gaseoso.