UNIDAD PARA ESTERILIZAR MATERIAL EN FORMA DE BANDA EN UNA MAQUINA PARA ENVASADO DE PRODUCTOS ALIMENTICIOS VERTIBLES.

Una unidad (3) de esterilización para esterilizar una banda (2) continua de material de envasado en una máquina (1) para envasar productos alimenticios vertibles,

comprendiendo la unidad de esterilización:

un baño (7) que contiene un agente esterilizador, dentro del cual se introduce de forma continua la citada banda (2) continua;

un entorno (30) aséptico que comprende una cámara (8) de procesamiento conectada a una salida (12) de dicho baño (7) y que alberga medios (17) de secado para eliminar el agente esterilizador residual de dicha banda (2) continua; y una cámara (25) aséptica que se comunica con dicha cámara (8) de procesamiento a través de una abertura (27) para el paso de dicha banda (2) continua, y en la cual dicha banda (2) continua se dobla y se sella longitudinalmente para conformar un tubo (29), el cual se llena de forma continua del producto a envasar;

los citados medios (17) de secado que comprenden al menos una tobera (22) para dirigir una corriente de aire estéril sobre dicha banda (2) continua; y

un circuito (24) de procesamiento de aire para controlar las condiciones de procesamiento dentro de dicho entorno (30) aséptico, y que comprende medios (40) de aspiración para aspirar aire de dicha cámara (8) de procesamiento; y medios (41) de procesamiento de aire que comprenden primeros medios (45) de calentamiento, y primeros medios (55, 56) de suministro para introducir aire estéril en el interior de la citada cámara (25) aséptica;

caracterizada porque comprende segundos medios (54) de suministro para suministrar aire estéril procedente de dichos medios (41) de procesamiento de aire a dicha tobera (22); y segundos medios (69) de calentamiento asociados con dichos segundos medios (54) de suministro para controlar la temperatura del aire suministrado a dicha tobera (22)

Unidad para esterilizar material en forma de banda en una máquina para envasado de productos alimenticios vertibles.

El presente invento se refiere a una unidad para esterilizar material suministrado en forma de banda continua en una máquina para envasado de productos alimenticios vertibles.

Se conocen máquinas para envasar productos alimenticios vertibles - tales como zumo de frutas, vino, salsa de tomate, leche pasteurizada o de almacenamiento largo (UHT), etc. -, en las cuales los envases se conforman a partir de un tubo continuo de material de envasado definido por una banda continua sellada longitudinalmente.

El material de envasado tiene una estructura multicapa que comprende una capa de material de papel cubierta en ambos lados por capas de material termo-soldable, por ejemplo, polietileno. Y, en el caso de envases asépticos para productos de almacenamiento largo, por ejemplo leche UHT, el material de envasado comprende una capa de material de barrera definida, por ejemplo, por papel de aluminio, y que está superpuesta sobre una capa de material plástico termo-soldable y está a su vez cubierta por otra capa de material plástico termo-soldable que define finalmente la cara interna del envase y que, por lo tanto, está en contacto con el producto alimenticio.

Para producir envases asépticos, la banda continua de material de envasado se desenrolla de una bobina y se hace pasar a través de una unidad de esterilización, dentro de la cual es esterilizada mediante, por ejemplo, inmersión en un baño de agente esterilizador líquido, tal como una disolución concentrada de peróxido de hidrógeno y agua.

Más en concreto, la unidad de esterilización comprende un baño lleno, durante el funcionamiento, del agente esterilizador, dentro del cual se introduce de forma continua la banda continua. El baño comprende convenientemente dos ramales paralelos verticales conectados en la parte inferior para definir una trayectoria en forma de U suficientemente larga para garantizar que el material de envasado es tratado durante un intervalo de tiempo suficiente. Para un tratamiento efectivo en un tiempo relativamente corto y, por lo tanto, para reducir el tamaño de la cámara de esterilización, se debe mantener el agente esterilizador a una temperatura alta, por ejemplo, alrededor de 70ºC.

La unidad de esterilización comprende también una cámara de procesamiento situada por encima del baño, y dentro de la cual se seca la banda continua de material de envasado; y una cámara aséptica, dentro de la cual la banda continua se dobla y se sella longitudinalmente para conformar un tubo, el cual se llena a continuación con el producto a envasar. Más en concreto, en la cámara de procesamiento, la banda continua es procesada para eliminar todo el agente esterilizador residual, estando regulada la cantidad aceptable de dicho agente por normas estrictas (siendo la cantidad máxima permisible de alrededor de unas pocas fracciones de una parte por millón).

Un procesamiento de este tipo comprende normalmente una eliminación mecánica de cualquier gota existente sobre el material, seguida por un secado con aire.

Las gotas se pueden eliminar, por ejemplo, haciendo pasar el material a través de un par de rodillos de escurrido convenientemente situados cerca de la entrada a la cámara de procesamiento, y aguas abajo de los cuales el material todavía está cubierto por una película de agente esterilizador, pero no tiene ninguna gota macroscópica.

El secado se puede realizar dirigiendo chorros de aire estéril sobre el material.

Antes de que salga de la cámara aséptica, la banda continua se dobla para formar un cilindro y se sella longitudinalmente para formar, de una manera conocida, un tubo vertical continuo, sellado longitudinalmente. En otras palabras, el tubo de material de envasado forma una extensión de la cámara aséptica, y se llena de forma continua con el producto alimenticio vertible y se envía a continuación a una unidad de conformado y sellado (transversal) para conformar los envases individuales, y en la cual el tubo se sujeta y se sella transversalmente entre pares de mordazas para conformar envases asépticos con forma de almohada.

Los envases con forma de almohada se separan cortando las juntas entre dichos envases, y se envían a continuación a una estación de doblado final en la que se doblan mecánicamente a su forma terminada.

Máquinas de envasado del tipo antes descrito se usan mucho y de forma satisfactoria en una amplia variedad de industrias alimentarias para producir envases asépticos a partir de material de envasado en forma de banda continua. Las prestaciones de la unidad de esterilización, en concreto, garantizan una amplia conformidad con las normas que regulan la esterilidad de los envases y la cantidad de agente esterilizador residual.

Sin embargo, en la propia industria se siente la necesidad de una mejora adicional, en concreto en lo que se refiere al control de la temperatura del aire utilizado para secar la banda continua de material de envasado dentro de la unidad de esterilización.

De hecho, los ensayos han mostrado que, además de secar la banda continua, el tratamiento con aire caliente localizado a la salida del baño de agente esterilizador mejora de forma sinérgica la efectividad del agente esterilizador.

En máquinas conocidas, las condiciones de presión y temperatura en la cámara de procesamiento y en la cámara aséptica están controladas normalmente por un circuito cerrado de procesamiento de aire, el cual aspira aire de la cámara de procesamiento y lo introduce de nuevo en la cámara aséptica, cuya temperatura está controlada por un sensor. La corriente de aire dirigida sobre el material de envasado puede ser generada por "cuchillas de aire" alimentadas con aire procedente de la cámara estéril, por ejemplo, por medio de un conducto de recirculación, como se describe en el documento EP-A-1 050 467.

Dado que en esta solución la temperatura del aire suministrado por las cuchillas de aire no se puede regular de forma independiente, es extremadamente difícil conseguir un equilibrio de parámetros de procesamiento diseñado para optimizar simultáneamente el secado y la eficiencia de esterilizado ("tasa de exterminio").

En una solución conocida alternativa el secado se realiza en un canal de secado inferior, a través del cual se hace pasar el material procedente de la cámara de procesamiento al interior de la cámara aséptica. Sin embargo, también en este caso, no hay un ajuste independiente de la temperatura del aire en el interior del canal de secado.

Otro problema relacionado con el mal control de la temperatura del aire introducido en la cámara aséptica es el riesgo, en ciertas condiciones de funcionamiento, de sobrecalentar el material de envasado, produciendo de esta manera una formación de burbujas ("blistering") entre las capas.

Es un objetivo del presente invento proporcionar una unidad para esterilizar material de envasado, diseñada para eliminar los inconvenientes antes mencionados típicamente asociados a las unidades conocidas.

De acuerdo con el presente invento, se proporciona una unidad de esterilización para esterilizar una banda continua de material de envasado en una máquina para envasar productos alimenticios vertibles, comprendiendo la unidad de esterilización:

un baño que contiene agente esterilizador, dentro del cual la banda continua se introduce de forma continua;

una cámara de procesamiento conectada a una salida de dicho baño y que alberga medios de secado para eliminar agente esterilizador residual de la citada banda continua; comprendiendo dichos medios de secado al menos una tobera para dirigir una corriente de aire estéril sobre la citada banda continua;

una cámara aséptica que se comunica con la citada cámara de procesamiento a través de una abertura para el paso de la mencionada banda continua, y dentro de la cual dicha banda continua se dobla y se sella longitudinalmente para formar un tubo que se llena de forma continua con el producto a envasar; y

un circuito de procesamiento de aire para controlar las condiciones de procesamiento en dicho entorno aséptico, y que comprende medios de aspiración para aspirar aire de la citada cámara de procesamiento; y medios de procesamiento de aire que comprenden primeros medios de calentamiento, y medios para introducir aire estéril en el interior de la citada cámara aséptica;

caracterizado porque comprende medios de suministro para suministrar...

1. Una unidad (3) de esterilización para esterilizar una banda (2) continua de material de envasado en una máquina (1) para envasar productos alimenticios vertibles, comprendiendo la unidad de esterilización:

un baño (7) que contiene un agente esterilizador, dentro del cual se introduce de forma continua la citada banda (2) continua;

un entorno (30) aséptico que comprende una cámara (8) de procesamiento conectada a una salida (12) de dicho baño (7) y que alberga medios (17) de secado para eliminar el agente esterilizador residual de dicha banda (2) continua; y una cámara (25) aséptica que se comunica con dicha cámara (8) de procesamiento a través de una abertura (27) para el paso de dicha banda (2) continua, y en la cual dicha banda (2) continua se dobla y se sella longitudinalmente para conformar un tubo (29), el cual se llena de forma continua del producto a envasar;

los citados medios (17) de secado que comprenden al menos una tobera (22) para dirigir una corriente de aire estéril sobre dicha banda (2) continua; y

un circuito (24) de procesamiento de aire para controlar las condiciones de procesamiento dentro de dicho entorno (30) aséptico, y que comprende medios (40) de aspiración para aspirar aire de dicha cámara (8) de procesamiento; y medios (41) de procesamiento de aire que comprenden primeros medios (45) de calentamiento, y primeros medios (55, 56) de suministro para introducir aire estéril en el interior de la citada cámara (25) aséptica;

caracterizada porque comprende segundos medios (54) de suministro para suministrar aire estéril procedente de dichos medios (41) de procesamiento de aire a dicha tobera (22); y segundos medios (69) de calentamiento asociados con dichos segundos medios (54) de suministro para controlar la temperatura del aire suministrado a dicha tobera (22).

2. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizada porque comprende primeros medios (50) de válvula para conectar de forma ajustable dichos primeros medios (55, 56) de suministro y dichos segundos medios (54) de suministro a los citados medios (41) de procesamiento de aire.

3. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 2, caracterizada porque dichos primeros medios de válvula comprenden un distribuidor (50) que tiene una entrada (51) conectada a dichos medios (41) de procesamiento de aire, dos salidas conectadas a los citados primeros medios (55, 56) de suministro y a los citados segundos medios (54) de suministro respectivamente, y un obturador primero (57) y segundo (58) para regular el flujo desde dicha entrada (51) hacia cada una de las citadas salidas (52, 53).

4. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 3, caracterizada porque dicho distribuidor (50) comprende una carcasa (60) que tiene una cavidad (61) cilíndrica que tiene a su vez un eje (B); estando definidas dicha entrada (51) y dichas salidas (52, 53) por orificios respectivos conformados en dicha carcasa (60), con ejes (D, C) perpendiculares a dicho eje (B) de dicha cavidad (61), y que se comunican con dicha cavidad.

5. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 4, caracterizada porque los citados obturadores (57, 58) tienen respectivas superficies (64) cilíndricas de sellado coaxiales con dicha cavidad (61), y las cuales se deslizan herméticamente con respecto a una superficie interna de la citada cavidad (61).

6. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 5, caracterizada porque los citados obturadores (57, 58) giran alrededor de dicho eje (B) de dicha cavidad (61).

7. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 6, caracterizada porque los citados obturadores (57, 58) están controlados por actuadores (65, 66) respectivos.

8. Una unidad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizada porque uno (57) de los citados obturadores comprende un orificio (68) que permite el flujo residual hacia dichos segundos medios (54) de suministro, incluso cuando la citada salida (52) está cerrada.

9. Una unidad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una cámara (6) de transición que se comunica con una entrada (11) del baño (7) y con los citados medios (40) de aspiración; y segundos medios (74, 75) de válvula interpuestos entre la citada cámara (8) de procesamiento y la citada cámara (6) de transición, y que se pueden mover entre una posición abierta en la cual la citada cámara (8) de procesamiento se comunica directamente con la citada cámara (6) de transición, y una posición cerrada en la que la citada cámara (8) de procesamiento se comunica con la citada cámara (6) de transición a través del mencionado baño (7).

10. Una unidad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una barrera (80) para producir una caída de presión localizada entre dicha cámara (25) aséptica y dicha cámara (8) de procesamiento; definiendo dicha barrera (80) la citada abertura (27), a través de la cual se hace pasar dicha banda (2) continua, entre dicha cámara (8) de procesamiento y dicha cámara (25) aséptica.

11. Una unidad como se reivindica en una de las reivindicaciones anteriores para procesar una banda (2) continua de material de envasado dotada de dispositivos (5) de apertura que sobresalen de una cara de dicha banda (2) continua; caracterizada porque dicha abertura (27) es asimétrica con respecto al plano de desplazamiento de la citada banda (2) continua, y porque es mayor en el lado que queda enfrente de la cara de dicha banda (2) continua de la cual sobresalen los citados dispositivos (5) de apertura.

12. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 11, caracterizada porque comprende un rodillo (31) para guiar dicha banda (2) continua y que está alojado dentro de dicha cámara (25) aséptica, inmediatamente aguas abajo de la citada abertura (27); comprendiendo la citada barrera una pared (80) que define dicha abertura (27) y que está conformada de forma que se acerque a dicho rodillo (31).

13. Una unidad como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque dicha cámara de transición se comunica con el ambiente exterior a través de un orificio (70) normalmente cerrado que se abre bajo poca presión.