Unidad y método para esterilizar una cinta continua de material de envasado para una máquina de envasado de productos alimenticios vertibles.

Una unidad (1, 1') para esterilizar una cinta continua (2) de material de envase para una maquina para el envasado de productos alimenticios vertibles,

comprendiendo dicha unidad (1, 1'):

una camara (3) de esterilización que contiene un agente esterilizante lfquido a una primera temperatura (T1);

medios de transporte (91, 9b, 9c) para hacer pasar dicha cinta continua (2) a traves de dicha camara (3) de esterilización antes de que la cinta continua (2) sea conformada para formar una sucesión de envases sellados de productos alimenticios vertibles;

un tanque (11) de depósito para dicho agente esterilizante;

medios (13, 15, 16, 12) de alimentación que se pueden activar de manera selectiva para hacer pasar dicho agente esterilizante desde el citado tanque (11) hasta dicha camara (3) de esterilización;

y medios (12, 17, 18) de vaciado que se pueden activar de manera selectiva para hacer pasar dicho agente esterilizante desde dicha camara (3) de esterilización al interior de dicho tanque (11) en el caso de parada de la maquina de envasado;

y que esta caracterizado porque tambien comprende medios (55, 55') de refrigeración que se pueden activar de manera selectiva, al final del ciclo de producción del envase, para refrigerar dicho agente esterilizante del citado tanque (11) hasta una segunda temperatura (T2) menor que dicha primera temperatura (T1)

Unidad y metodo para esterilizar una cinta continua de material de envasado para una maquina de envasado de productos alimenticios vertibles.

El presente invento se refiere a una unidad y un metodo para esterilizar una cinta continua de material de envasado para una maquina para el envasado de productos alimenticios vertibles.

Como se sabe, muchos productos alimenticios, como por ejemplo el zumo de frutas, la leche UHT, el vino, la salsa de tomate, etc., se venden en envases fabricados de material de envasado esterilizado en forma de lamina.

Un ejemplo típico de este tipo de envase es el envase con forma de paralelepfpedo para productos alimenticios lfquidos o vertible conocido como Tetra Brik Aseptic (marca registrada) , el cual se fabrica doblando y sellando material de envasado laminado en tiras.

El material de envasado tiene una estructura multicapa que comprende substancialmente una capa base que proporciona rigidez y resistencia, la cual puede estar definida por una capa de material fibroso, por ejemplo papel; y varias capas de material plastico termosoldable, por ejemplo, pelfcula de polietileno, que cubre ambos lados de la capa base.

En el caso de los envases asepticos para productos de largo almacenamiento, como por ejemplo la leche UHT, el material de envasado tambien comprende una capa de material impermeable a gases y a lfquidos, por ejemplo lamina de aluminio o pelfcula de etil vinil alcohol (EVOH) , la cual se superpone sobre una capa de material plastico termosoldable, y esta cubierta a su vez por otra capa de material plastico termosoldable que conforma la cara interior del envase que esta en contacto eventualmente con el producto alimenticio.

Como es sabido, los envases de este tipo se fabrican en maquinas de envasado totalmente automaticas, en las cuales se conforma un tubo continuo a partir del material de envasado alimentado en forma de cinta continua. La cinta continua de material de envasado se desenrolla de una bobina y se hace pasar a traves de una unidad de esterilización, donde es esterilizada, por ejemplo por inmersión en una camara de agente esterilizante lfquido, como por ejemplo una solución concentrada de peróxido de hidr6geno y agua.

La cinta continua se introduce entonces en el interior de una camara aseptica en la que el agente esterilizante se evapora mediante calentamiento. A continuación, la cinta continua se dobla hasta formar un cilindro y se sella longitudinalmente para conformar de manera conocida un tubo vertical continuo, el cual en realidad forma una extensión de la camara aseptica. El tubo de material de envasado se llena de manera continua con el producto alimenticio vertible y se hace pasar a continuación a una unidad de conformado y sellado, donde es agarrado entre parejas de mordazas que sellan transversalmente dicho tubo para formar bolsas tipo almohada. Las bolsas tipo almohada se separan a continuación unas de otras cortando el sello que une cada dos paquetes contiguos, y se transportan hasta una estación de doblado final en la que se doblan mecanicamente para que adopten la forma terminada.

Mas concretamente, la unidad de esterilización comprende una camara que contiene al agente esterilizante, y en el interior de la cual se introduce continuamente la cinta continua. Convenientemente, la camara de esterilización comprende dos ramales verticales paralelos conectados en su parte inferior para definir una trayectoria en forma de U suficientemente larga con respecto a la velocidad de desplazamiento de la cinta continua para dar tiempo suficiente para que se trate el material de envasado.

Para un tratamiento eficaz, relativamente rapido, por ejemplo, en aproximadamente 7 segundos, para reducir el tamafo de la camara de esterilización, el agente esterilizante se debe mantener a una alta temperatura, por ejemplo de aproximadamente 73º C. En las unidades de esterilización conocidas, esto se puede hacer, por ejemplo, colocando calentadores electricos en las paredes de los ramales verticales de la camara de esterilización.

Al estar cubiertas por una capa de material plastico termosoldable, normalmente polietileno, las caras de la cinta continua de material de envasado son completamente impermeables al agente esterilizante. Sin embargo, a lo largo de los bordes de la cinta continua la capa de material fibroso queda expuesta, y tiende a absorber el agente esterilizante. Esto se conoce en el sector como "efecto de mecha en borde", y permanece dentro de límites aceptables si la cinta continua se mantiene en el interior de la camara de esterilización durante sólo un breve espacio de tiempo, como ocurre durante el funcionamiento normal de la maquina.

Sin embargo, si por cualquier razón la maquina se detiene, la camara de esterilización debe ser vaciada de inmediato. Si no, los bordes de la capa de material fibroso absorben el agente esterilizante, y un efecto de mecha en borde de unos pocos milímetros de ancho perjudica inevitablemente el posterior sellado longitudinal de la cinta continua para formar el tubo de material de envasado que se ha descrito anteriormente.

En otras palabras, en el caso de que la maquina se detenga, el agente esterilizante se hace pasar rapidamente al interior de un tanque de depósito normalmente de doble pared. Las paredes interiores definen una cuba interior del tanque que contiene al agente esterilizante; y las paredes exteriores forman una cuba exterior del tanque que define, con la cuba interior, un espacio normalmente lleno de aire que proporciona aislamiento termico al agente esterilizante.

En las maquinas conocidas, en el caso de una parada breve, normalmente de no mas de 15-20 minutos, y en concreto cuando se arranca de nuevo la maquina, el efecto de mecha en borde tiende a producirse de todas formas, a pesar de que se vacfe la camara de esterilización.

El estudio cuidadoso del fenómeno ha identificado varias causas, de las cuales las mas importantes son:

- la porosidad del material fibroso, la cual, sin embargo, sólo se puede reducir hasta cierto punto por razones de coste de fabricación del papel;

- la presión hidrostatica, la cual tambien es diffcil de reducir, debido a que la altura de la camara de esterilización con forma de U depende del tiempo de proceso necesario, y a que esta altura sólo se puede reducir modificando la arquitectura de la unidad de esterilización, complicando así el sistema en su totalidad; y

- la temperatura de la camara de esterilización durante la parada, y la del agente esterilizante cuando se vuelve a introducir en el interior de la camara.

En particular, con respecto a esto ultimo, se ha observado que una diferencia de sólo unos pocos grados entre la temperatura de la camara durante la parada y la temperatura del agente esterilizante devuelto al interior de la camara produce un gran efecto de mecha en borde. En las maquinas convencionales, esta diferencia de temperatura es provocada por la tendencia de la camara de esterilización vaciada a aumentar de temperatura, debido al inevitable retardo en la respuesta del control termostatico a la reducción de la absorción de calor provocada por el vaciado de la camara: por lo tanto, normalmente la temperatura dentro de la camara es de aproximadamente al menos 80 º C. Como resultado de esto, el agente esterilizante residual que queda en las paredes de la camara y en el material de envasado tiende a evaporarse, produciendo así una condición de saturación de vapor en la camara, de manera que los poros de la capa de material fibroso contienen una mezcla de aire saturado/vapor.

Cuando se introduce agente esterilizante lfquido en el interior de la camara, a una temperatura inevitablemente menor que la existente dentro de la camara de esterilización, la temperatura de la cinta continua y, por lo tanto, de la mezcla de aire/vapor en los poros, se reduce. Esta reducción tiene un efecto practicamente despreciable en el aire, el cual sufre una contracción de volumen de sólo un pequefo porcentaje, pero tiene un efecto muy importante en el vapor, el cual se vuelve a condensar y por lo tanto asume un volumen mucho menor en el estado lfquido. Esta drastica reducción de volumen tiene el efecto de "absorber" el agente esterilizante hacia el interior de los poros de la capa de material fibroso, lo cual es la causa principal del efecto de mecha en borde.

A modo de solución para el problema, se han disefado unidades de esterilización en las que el agente esterilizante se calienta antes de ser introducido en el interior de la camara de esterilización.

En caso de... [Seguir leyendo]

1. Una unidad (1, 1') para esterilizar una cinta continua (2) de material de envase para una maquina para el envasado de productos alimenticios vertibles, comprendiendo dicha unidad (1, 1') :

una camara (3) de esterilización que contiene un agente esterilizante lfquido a una primera temperatura (T1) ;

medios de transporte (91, 9b, 9c) para hacer pasar dicha cinta continua (2) a traves de dicha camara (3) de esterilización antes de que la cinta continua (2) sea conformada para formar una sucesión de envases sellados de productos alimenticios vertibles;

un tanque (11) de depósito para dicho agente esterilizante;

medios (13, 15, 16, 12) de alimentación que se pueden activar de manera selectiva para hacer pasar dicho agente esterilizante desde el citado tanque (11) hasta dicha camara (3) de esterilización; y medios (12, 17, 18) de vaciado que se pueden activar de manera selectiva para hacer pasar dicho agente esterilizante desde dicha camara (3) de esterilización al interior de dicho tanque (11) en el caso de parada de la maquina de envasado;

y que esta caracterizado porque tambien comprende medios (55, 55') de refrigeración que se pueden activar de manera selectiva, al final del ciclo de producción del envase, para refrigerar dicho agente esterilizante del citado tanque (11) hasta una segunda temperatura (T2) menor que dicha primera temperatura (T1) .

2. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 1, en la cual dicha segunda temperatura (T2) es de 60º C o inferior.

3. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 1 6 2, en la cual dicho tanque (11) esta limitado por paredes (43, 44) dobles que forman un espacio (5) entre ellas; y en la cual dichos medios (55, 55') de refrigeración comprenden medios (56, 57, 58; 40, 56', 65) de suministro que se pueden activar de manera selectiva para introducir refrigerante en el interior de dicho espacio (50) del citado tanque (11) al final del ciclo de producción del envase.

4. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 3, en la cual dicho refrigerante es agua.

5. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 3 6 4, en la cual dichos medios de suministro comprenden medios (56, 57, 58) de suministro de agua que se pueden conectar de manera selectiva a la red de distribución de agua.

6. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 3 6 4, y que tambien comprende un sistema (40) de ventilación que se puede activar de manera selectiva al final del ciclo de producción del envase para soplar un chorro de aire lavado con agua al interior de al menos dicha camara (3) de esterilización; y en la cual dichos medios de suministro comprenden medios (56', 65) de conexión fluida que se pueden activar de manera selectiva para conectar un conducto (49) de salida de agua de dicho sistema (40) de ventilación a dicho espacio (50) del citado tanque (11) .

7. Una unidad como se reivindica en la reivindicación 6, y que comprende medios (42) de separación para separar la parte de agua del chorro de aire-agua que procede de la maquina de envasado; y en el cual dichos medios de conexión fluida comprenden un primer conducto (49) que conecta dichos medios (42) de separación al desague, un segundo conducto (56') que conecta dicho espacio (50) de dicho tanque (11) con el desague, y medios

(65) de valvula que se pueden poner de manera selectiva en una posición de funcionamiento que conecta entre sí dichos primer y segundo conductos (49, 56') , de tal manera que la parte de agua separada por dichos medios (42) de separación fluye a traves de dicho espacio (50) de dicho tanque (11) antes de ser expulsada.

8. Un metodo para esterilizar una cinta continua (2) de material de envasado para una maquina para envasar productos alimenticios vertibles, comprendiendo dicho metodo los pasos de:

- introducir un agente esterilizante lfquido a una primera temperatura (T1) en el interior de una camara (3) de esterilización;

- hacer pasar dicha cinta continua (2) a traves de dicha camara (3) de esterilización antes de conformarla en una sucesión de envases sellados de productos alimenticios vertibles;

- hacer pasar dicho agente esterilizante desde dicha camara (3) de esterilización a un tanque (11) auxiliar en el caso de parada de la maquina de envasado;

y estando caracterizado porque comprende, al final del ciclo de producción de envases, el paso de refrigerar dicho agente esterilizante de dicho tanque (11) hasta una segunda temperatura (T2) menor que dicha primera temperatura (T1) .

9. Un metodo como se reivindica en la reivindicación 8, en el cual dicha segunda temperatura (T2) es de 60º C o menor.

10. Un metodo como se reivindica en la reivindicación 8 6 9, en el cual dicho paso de refrigerar comprende el paso de introducir refrigerante en el interior de un espacio (50) conformado entre paredes (43, 33) dobles que definen el citado tanque (11) .

11. Un metodo como se reivindica en la reivindicación 10, en el cual el citado refrigerante es agua.

12. Un metodo como se reivindica en la reivindicación 10 u 11, en el cual dicho paso de alimentación comprende el paso de conectar dicho espacio (50) del citado tanque (11) a la red de distribución de agua.

13. Un metodo como se reivindica en la reivindicación 10 u 11, y que comprende, al final del ciclo de producción del envase, un paso de ventilación, en el cual se sopla un chorro de aire al interior de al menos dicha camara (3) de esterilización, y a continuación es lavado con agua; comprendiendo dicho paso de alimentación el paso de separar la parte de agua del chorro de aire-agua que sale de la maquina de envasado, y el paso de introducir dicha parte de agua en el interior de dicho espacio (50) del citado tanque (11) antes de que se expulse.