MX2015003268A - Uso de material adsorbente para aliviar un vacio en un recipiente sellado causado por el enfriamiento de contenidos calentados. - Google Patents

Abstract

Se utiliza un elemento de material adsorbente para aliviar un vacío que resulta del enfriamiento de los contenidos calentados en un recipiente sellado. Un volumen interior de ese recipiente se puede llenar o llenar parcialmente con un material calentado. Después de que se sella el recipiente al menos parcialmente llenado, uno o más gases se pueden liberar de un material adsorbente y en el volumen interior del recipiente sellado. Conforme los contenidos del recipiente se enfrían, la liberación de gas(es) del material adsorbente alivia el vacío que de otra manera se desarrollaría.

Description

USO DE MATERIAL ADSORBENTE PARA ALIVIAR UN VACÍO EN UN RECIPIENTE SELLADO CAUSADO POR EL ENFRIAMIENTO DE CONTENIDOS CALENTADOS ANTECEDENTES En muchas aplicaciones, es deseable llenar un recipiente con un material calentado y después sellar el recipiente mientras que el material está aún en un estado calentado para esterilizar el producto y el envase y hacer seguro el producto para consumo. Por ejemplo, varios tipos de bebidas se envasan en recipientes "llenados en caliente" fabricados de polietilentereftalato (PET). Típicamente, tales recipientes se llenan y se tapan a temperaturas alrededor de 85°C (185°F). Un recipiente puede deformarse cuando se expone a un líquido que se ha calentado por arriba de la temperatura de transición vitrea (Tg) del material del cual se forma el recipiente. Por otra parte, el vapor y/u otro gas calentado en un espacio de cabeza del recipiente sellado se condensará conforme los contenidos del recipiente se enfrían. La condensación del espacio de cabeza produce un vacío en los recipientes llenados en caliente sellados.

La mayoría de recipientes de bebida llenados en caliente se diseñan para operar en o cerca de la presión atmosférica. Si tal recipiente tiene un vacío interno significativo después de que se sella, se deformará y puede colapsarse en el enfriamiento. Para evitar tal distorsión, cualquier presión interna que sea significativamente menor que la presión atmosférica externa se debe minimizar y/o el recipiente se debe proporcionar con un soporte estructural apropiado. Se han desarrollado varias téenicas en este aspecto. Por ejemplo, algunos diseños del recipiente de PET incluyen paneles movibles o bases movibles de vacio. Algunos recipientes de bebida de llenado en caliente tienen una construcción de pared más gruesa. Sin embargo, estas características dan por resultado recipientes de PET más pesados y costo de material incrementado. Otras técnicas también tienen varias desventajas. Por consiguiente, existe una necesidad por técnicas y dispositivos adicionales que puedan reducir y/o aliviar el vacío generado por el llenado en caliente de los recipientes deformables.

BREVE DESCRIPCIÓN Esta Breve Descripción se proporciona para introducir una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen adicionalmente a continuación en la Descripción Detallada. Esta Breve Descripción no se propone para identificar características claves o esenciales de la invención.

En al menos algunas modalidades, un elemento de material adsorbente se utiliza para aliviar un vacío que resulta del enfriamiento de contenidos calentados en un recipiente sellado. Un volumen interior de ese recipiente se puede llenar o llenar parcialmente con un material calentado. El material calentado puede ser o puede incluir un liquido. En algunas modalidades, el material calentado puede ser una bebida u otro producto alimenticio propuesto para el consumo por un humano o animal. El recipiente se puede formar de cualquiera de una variedad de materiales y puede tener cualquiera de una variedad de formas. En algunas modalidades, el recipiente se puede formar de polietilentereftalato (PET) u otro material deformadle. El recipiente se puede llenar al menos parcialmente con un liquido por arriba de 65.56°C (150°F) y sellar. Después del sellado, uno o más gases se pueden liberar de un material adsorbente y dentro del volumen interior del recipiente sellado. Conforme los contenidos del recipiente se enfrian, la liberación del gas(es) del material adsorbente alivia el vacio que de otra manera se desarrollaría. En al menos algunas modalidades, la liberación del gas es inicialmente gradual, con la liberación completa del gas que se presenta después de que los contenidos del recipiente se han enfriado por debajo de la Tg del material del recipiente.

En algunas modalidades, un inserto de material adsorbente se puede incorporar en un tapón del recipiente. Múltiples tapones se pueden almacenar en una cámara de pre carga para pre-cargar los insertos de tapón con uno o más gases. Conforme los recipientes se llenan con bebida calentada, los tapones se pueden dispensar de la cámara de pre-carga y utilizar para sellar los recipientes llenados.

Modalidades adicionales se describen en la presente. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Algunas modalidades se ilustran a manera de ejemplo, y no a manera de limitación, en las figuras de los dibujos acompañantes en los cuales números de referencia semejantes se refieren a elementos similares.

La FIG. 1A es una vista de área de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón del recipiente, de acuerdo con algunas modalidades, que incluye un inserto de material adsorbente.

La FIG. IB es una vista de área de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón del recipiente de acuerdo con algunas modalidades adicionales.

La FIG. 1C es una vista de área de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón del recipiente de acuerdo con algunas modalidades adicionales.

Las FIGS. 2A a 2E son dibujos parcialmente esquemáticos que muestran las etapas en un método, de acuerdo con algunas modalidades, que utiliza un tapón tal como se muestra en las FIGS.1A-1C.

La FIG. 3 es un diagrama de bloques que muestra las etapas de los métodos, de acuerdo con al menos algunas modalidades, para aliviar el vacio en los recipientes sellados provocados por el enfriamiento de los contenidos del recipiente.

Las FIGS. 4A y 4B son dibujos parcialmente esquemáticos que muestran el uso de un dispositivo de tapado presurizado durante el desempeño de acuerdo con algunas modalidades.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En al menos algunas modalidades, un elemento del material adsorbente se utiliza para aliviar un vacio que resulta del enfriamiento de los contenidos calentados en un recipiente sellado. Como se utiliza en la presente, un "vacio" se refiere a una presión dentro de un volumen interno de un recipiente sellado que es menor que una presión en un espacio externo que circunda el recipiente sellado. Como también se utiliza en la presente, "aliviar" un vacio incluye reducir un vacio, es decir, reducir la diferencia entre una presión dentro de un volumen interno del recipiente de sellado y una presión en el espacio externo que circunda el recipiente. "Aliviar" un vacio también puede incluir eliminar completamente un vacio, es decir, provocar que la presión del volumen interno del recipiente sea igual a o mayor que una presión de espacio externo. "Aliviar" un vacio también puede abarcar la prevención de la creación de un vacio, por ejemplo, liberar el gas de un material adsorbente en una velocidad que sea suficientemente rápida para prevenir que una presión del volumen interno del recipiente sea menor que una presión de espacio externo en el recipiente conforme se enfrian los contenidos del recipiente.

En algunas modalidades, un elemento del material adsorbente puede estar en la forma de un inserto. Ese inserto, que puede incluir uno o múltiples tipos de materiales adsorbentes, se puede alojar en un tapón utilizado para sellar el recipiente. Antes de la colocación de un tapón de inserto de alojamiento en un recipiente llenado con material calentado y sellar el recipiente, el material(s) adsorbente se puede pre cargar (también conocido como pre-cargado) con uno o más gases. Esos gases pueden incluir, sin limitación, nitrógeno (N2), metano (CH4), etano (C2H4), dióxido de carbono (CO2), y/u otros gases. Cuando el recipiente se llena y está listo para el tapado, el tapón (que incluye el material(es) adsorbente pre cargado) se coloca en el recipiente y el recipiente se sella. El gas se libera del material(es) adsorbente alojado en el inserto. La liberación del gas del material(es) adsorbente conforme los contenidos del recipiente se enfrian alivia el vacio asociado con el enfriamiento de sus contenidos y condensa el vapor y/o gases en el espacio de cabeza del recipiente. Los aspectos adicionales de los métodos y dispositivos de acuerdo con estas y otras modalidades se describen a continuación.

La FIG. 1A es una vista de área de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón del recipiente 100a, de acuerdo con algunas modalidades, que incluye un inserto de material adsorbente. El tapón 100a incluye un alojamiento 101a. La forma exterior del alojamiento 101a es similarmente cilindrica. El plano de sección de la FIG.1A pasa a través de la linea central vertical del tapón 100a.

El tapón 100a se configura para acoplarse a un acabado de cuello roscado de un recipiente de bebida de polietilen tereftalato (PET) en una manera convencional. En particular, una cavidad 102a en el lado inferior del alojamiento 101a se configura para recibir una porción acabada de un cuello del recipiente. Para propósitos de referencia, la FIG. 1A muestra un acabado de cuello NF de un recipiente C en lineas discontinuas. Una pared lateral interior 103a de la cavidad 102a incluye roscas helicoidales 104a formadas en la misma. Cuando el tapón 100a se coloca en un acabado de cuello del recipiente y se hace girar, las roscas 104a se acoplan con las roscas correspondientes (T) en el acabado de cuello para asegurar el tapón 100a al recipiente. El alojamiento 101a se puede moldear de varios materiales termoplásticos u otros utilizados convencionalmente para tapones del recipiente.

El extremo superior de la cavidad 102a termina en una perforación de revestimiento 105a. El tapón 100a incluye además un revestimiento en forma de disco 106a colocado en la perforación del revestimiento 105a. Similar a los revestimientos de los tapones del recipiente de bebidas convencionales, el revestimiento 106a actúa para sellar un recipiente cuando el tapón 100a se asegura a un acabado de cuello del recipiente. Específicamente, la superficie de fondo 107a del revestimiento 106a se presiona contra una superficie de sellado en el borde superior de un acabado del cuello cuando el tapón 100a se aprieta en el acabado del cuello.

Diferente a los revestimientos convencionales, sin embargo, el revestimiento 106a mantiene un inserto de material adsorbente 120a. El inserto 120a contiene uno o más materiales adsorbentes que se han seleccionado basados en una capacidad de adsorber un gas deseado bajo un conjunto de condiciones y después liberar el gas adsorbido bajo un conjunto diferentes de condiciones. Por ejemplo, el material(es) adsorbente, puede adsorber el gas (es) seleccionado bajo condiciones que comprenden una concentración relativamente alta del gas(es) seleccionado en una presión relativamente alta. F,1 material(es) adsorbente puede liberar el gas(es) adsorbente bajo condiciones que comprenden una menor presión y/o la presencia de humedad adicional.

Los gases que se pueden adsorber y después liberar en un recipiente de acuerdo con varias modalidades incluyen, sin limitación, uno o más de lo siguiente: nitrógeno (N2), metano (CH4), etano (C2H6) y dióxido de carbono (CO2). Los gases que son mínimamente solubles en líquido (u otros contenidos del recipiente) se pueden preferir en al menos algunas modalidades. En algunas modalidades, un inserto de material adsorbente u otro tipo de elemento de material adsorbente se puede pre- cargar solamente con un solo tipo de gas. Cuando el elemento del material adsorbente se expone después al interior del recipiente sellado, ese tipo individual de gas se libera. En otras modalidades, un elemento del material adsorbente o colección de elementos de material adsorbente se puede pre cargar con múltiples tipos de gases. Cuando el elemento del material adsorbente o colección de elementos se expone después al interior del contenedor del recipiente sellado, cada uno de esos múltiples tipos de gas se pueden liberar. En al menos en algunas modalidades, los elementos del material adsorbente de múltiples gases se pueden utilizar para controlar las características de velocidad y liberación del gas(es) adsorbente como una función de tiempo.

Numerosos tipos de materiales adsorbentes son conocidos en la téenica, incluyendo, sin limitación, zeolitas, carbono, nanotubos de carbono y estructuras orgánicas de metal (MOFs). Un ejemplo de una MOF que se puede utilizar en algunas modalidades y que se puede utilizar para adsorber CO2, CH4 y/o N2 es disponible bajo el nombre comercial BASOLITE C300 de Sigma-Aldrich Co. LLC of St. Louis, Missouri, US. Otros adsorbentes que se pueden utilizar incluyen, sin limitación, zeolita 13X, carbono activado y zeolita 5A. Estos materiales, que también se pueden utilizar para adsorber C02, CH4 y/o N2, son bien conocidos y comercialmente disponibles de numerosas fuentes.

En algunas modalidades, un inserto de material adsorbente u otro elemento del material adsorbente solo pueden incluir un solo tipo de material adsorbente. Por ejemplo, un inserto se puede configurar para adsorber un gas individual, por ejemplo, gas A. el material adsorbente X adsorbe el gas A, y de esta manera un inserto de material adsorbente configurado para adsorber (y subsecuentemente liberar) el gas A podría solo incluir el material adsorbente X. En otras modalidades, un elemento del material adsorbente puede estar comprendido de múltiples tipos diferentes de materiales adsorbentes. Co o otro ejemplo, un inserto de material adsorbente se puede configurar para adsorber dos tipos diferentes de gas, por ejemplo, gas B y gas C. el material adsorbente Y puede ser un buen adsorbente de gas B pero un deficiente adsorbente de gas C. Similarmente, el material adsorbente Z puede ser un buen adsorbente de gas C pero un deficiente adsorbente de gas B. De esta manera, un inserto adsorbente configurado para adsorber (y subsecuentemente liberar) los gaáes B y C podría contener una mezcla de materiales adsorbentes Y y Z. Alternativamente, múltiples insertos adsorbentes que contienen diferentes tipos de adsorbentes se podrían utilizar para liberar uno o más gases.

En algunas modalidades, el inserto 120a se forma como un disco sólido antes de ser incrustado en el revestimiento 116a. Además de uno o más materiales adsorbentes, el inserto II 120a puede incluir uno o más materiales de revestimiento (por ejemplo, arcilla, fibras, polímeros, ceras, cementos) para mantener la integridad del inserto 120a como un disco sólido. En algunas modalidades, el inserto 120a es sólido, pero puede tener una forma diferente para maximizar el área superficial expuesta. Por ejemplo, en lugar de un disco sólido, el inserto 120a podría estar en la forma de un puntal sólido con múltiples radios. En aún otras modalidades, el material(es) adsorbente del inserto 120a puede estar en forma granular. Por ejemplo, el inserto 120a podría estar en la forma de una bolsita formada por partículas de contención de membrana exterior del material (es) adsorbente. Ejemplos de tal modalidad se describen a continuación en relación con la FIG.1C.

El revestimiento 106a incluye una región semipermeable 108a situada directamente bajo el inserto 120a. la región semipermeable 108a permite que el gas se escapé del inserto 120a para que pasé a través del revestimiento 106a y alcancé un volumen interior de un recipiente sellado por el tapón 100a. La región 108a también permite que algo de humedad de ese volumen interior alcance el inserto 120a. Como se explica con detalle adicional a continuación, tal humedad puede en algunas modalidades accionar la liberación del gas del inserto 120a. En la modalidad del tapón 100a, el revestimiento 106a se forma de dos tipos de material. El primer tipo de material se utiliza para la región semipermeable 108a y el segundo tipo se utiliza para el resto del revestimiento 106a. El segundo tipo de material no es permeable al gas o húmeda. Ejemplos de materiales que se pueden utilizar para las porciones no permeables del revestimiento 106a incluyen, sin limitación, elementos laminados de lámina delgada de aluminio. Ejemplos de materiales de los cuales la región semipermeable 108a se puede formar incluyen, sin limitación, elastómeros termoplásticos (TPEs), terpolimeros de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS) y etilen-acetato de vinilo (EVA).

La FIG. IB es una vista de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón de recipiente 100b de acuerdo con algunas modalidades adicionales. Excepto como se describe a continuación, el tapón 100b es similar al tapón 100a. A menos que indiqué de otra manera, un elemento en la FIG. IB que tiene un número de referencia que termina con una "b" es similar a y opera en la misma manera como el elemento de la FIG. 1A que tiene un número de referencia similar que termina con una "a". Por ejemplo, el alojamiento 101b en la FIG. IB es similar a y opera de la misma manera como el alojamiento 101a de la FIG.1A.

El tapón 100b difiere del tapón 100a debido al revestimiento 106b. Diferente al revestimiento 106a, donde la región semipermeable 108a se forma de un material diferente de otras porciones del revestimiento 106a, la región semipermeable 108b del revestimiento 106b se forma del mismo material no permeable utilizado para formar otras porciones del revestimiento 106b. De modo que esa región 108b permitirá que el gas liberado del inserto 120b alcance un volumen interior del recipiente y permite que la humedad del interior del recipiente alcancé el inserto 120b, una pluralidad de poros pequeños 109b se forman en la región 108b.

La FIG. 1C es una vista de área de sección transversal parcialmente esquemática de un tapón de recipiente 100c de acuerdo con algunas modalidades adicionales. Excepto como se describe a continuación, el tapón 100c es similar al tapón 100a. A menos que ese indiqué de otra manera, un elemento en la FIG.1C que tiene un número de referencia que termina con una "c" es similar a y opera de la misma manera como el elemento de la FIG. 1A que tiene un número de referencia similar que termina con una "a". Por ejemplo, el alojamiento 101c en la FIG.1C es similar y opera de la misma manera como el alojamiento 101a de la FIG.1A.

El tapón 100c incluye un inserto adsorbente 120c que difiere de los insertos sólidos 120a y 120b de las FIGS.1A y IB. El inserto 120c comprende múltiples partículas 123c de uno o más tipos de materiales adsorbentes. Diferente a los insertos sólidos en las FIGS.1A y IB, las partículas 123c no se unen conjuntamente para formar un elemento de material adsorbente monolítico sólido. En cambio, las partículas 123c se mantienen juntas en una bolsita entre dos láminas 121c y 122c del material de membrana. Cada una de las láminas 121c y 122c puede ser generalmente circular en forma. Las partículas 123c se pueden colocar entre las láminas 121c y 122c. Las láminas 121c y 122c entonces se pueden unir alrededor de sus bordes periféricos 125c para formar una bolsita circular, aplanada que asegura las partículas 123c dentro de un perímetro formado por un sello alrededor de los sellos periféricos 125c. Al menos la membrana 121c se puede formar de un material semipermeable tal como SEBS.

La región semipermeable 108a del revestimiento 106a del tapón 100a también puede actuar para moderar la velocidad en la cual el gas se difunde del inserto 120a a un interior del recipiente. En una forma similar, la región 108b del revestimiento 106b (tapón 100b) y la membrana 121c (elemento 120c dentro del revestimiento 106c del tapón 100c) también puede actuar para moderar la velocidad en la cual el gas se difunde de un inserto adsorbente a un interior del recipiente.

Los tapones 100a-100c se pueden fabricar en una variedad de formas. Por ejemplo, el inserto 120a-120c primero se podría formar. En algunas modalidades, y dependiendo del material(es) adsorbente seleccionado, el inserto 120a o 120b se podría formar al moldear el material(es) adsorbente seleccionada en una matriz de uno o más materiales aglutinantes para formar un disco sólido. Como se indica en lo anterior, el inserto 120c se podría formar al sellar el material(es) adsorbente seleccionado entre las láminas del material de membrana. La porción no permeable del revestimiento 106a se puede moldear en su lugar alrededor del inserto 120a, después de lo cual la región semipermeable 108a se podría moldear en su lugar. Después que se complete el moldeo del revestimiento 106a, el revestimiento 106a se podría colocar en una perforación 105a del alojamiento 101a. El alojamiento 101a se podría moldear por inyección en una manera convencional. En otras modalidades, un inserto previamente formado 120a se podría colocar en una perforación del alojamiento 101a y el revestimiento 106a se podría moldear en su lugar alrededor del inserto 120a. Se podrían utilizar operaciones similares para fabricar los tapones 100b o 100c, con modificaciones para alojar diferencias en las diversas modalidades. Por ejemplo, los poros 109b en el tapón 100b se podría formar durante el proceso para el moldear el revestimiento 106b al utilizar pines pequeños u otros elementos de moldeo.

Las FIGS. 2A a 2E son dibujos parcialmente esquemáticos que ilustran las etapas en un método de acuerdo con algunas modalidades que utilizan los tapones tales como aquellos de las FIGS. 1A a 1C. Debido a que el método descrito en relación con las FIGS. 2A-2E se podría formar utilizando cualquiera de los tapones 100a-100c, o utilizando los tapones de acuerdo con otras modalidades, el tapón en las FIGS.2A-2E simplemente será referido como el tapón 100.

La FIG. 2D muestra una cámara de pre-carga 200 que mantiene un suministro de tapones 100. La cámara 200 se coloca cerca de una máquina de tapado que recibirá el tapón 100 de la cámara 200 y usará ese tapón recibido 100 para sellar un recipiente, como se describe con detalle adicional a continuación. La cámara 200 incluye una cámara principal 201 y una cámara dispensadora 202. La cámara principal 201 mantiene una atmosfera de gas G en una presión de hasta 6 bares. El suministro de tapones 100 permanece en la cámara principal 201 para pre-cargar cada uno de sus insertos adsorbentes 120 con gas G. El gas G podría ser N2, CH4, C2H6, CO2 y/u otro gas o combinación de múltiples gases. La cámara de dispensación 202 actúa para prevenir la despresurización de la cámara principal 201 cuando un tapón 100 se remueve de la cámara 200 y se utiliza para sellar el recipiente. La cámara de dispensación 202 incluye una puerta de entrada 203, una puerta de salida 204, una línea de suministro de gas G controlado por una válvula 205 y una línea de ventilación controlada por una válvula 206.

Para dispensar un tapón de la cámara de pre-carga 200 para el uso en el sellado de un recipiente, la puerta exterior 204, la puerta interior 203 y la válvula de ventilación 206 se cierran. La válvula de gas G 205 se abre y la cámara de dispensación 202 se presuriza a 6 bares (o a la misma presión como la cámara principal 201 si es diferente), y después la válvula 205 se cierra. La puerta interior 203 entonces se abre, un tapón 100 se mueve de la cámara principal 201 a la cámara de dispensación 202, y la puerta interior 203 se cierra. La válvula de ventilación 206 entonces se abre para liberar la presión y el exceso dentro de la cámara de dispensación 202, después de lo cual la puerta exterior 204 se abre y el tapón 100 se remueve de la cámara de dispensación 202 a la máquina de tapado. Para conveniencia, la FIG. 2A muestra un tapón 100 y colocado en la cámara de dispensación 202. La FIG. 2D asume adicionalmente que la cámara de dispensación 202 se presuriza, la válvula del gas G 205 se cierra y la válvula de ventilación 106 se cierra.

La FIG. 2D muestra además un recipiente 220 que se tapará y se sellará finalmente por uno de los tapones pre cargados 100 en la cámara 200. El recipiente 220 se sitúa cerca de una máquina de llenado, pero todavía no ha sido llenado. El recipiente 220 incluye un acabado de cuello 221 similar al acabado de cuello NF de las FIGS.1A-1C y en el cual un tapón 100 se acoplará. El acabado de cuello 221 circunda un orificio 222 que expone un volumen interior 223 del recipiente 220.

La FIG. 2B muestra el recipiente 220 inmediatamente después de que se ha llenado con un líquido calentado 224. En particular, la máquina de llenado ha dispensado una cantidad de líquido calentado 224 en el volumen interior 223 a través del orificio 222. El recipiente de llenado 220 entonces se mueve a la máquina de tapado inmediatamente después del llenado y mientras que el líquido 222 está aun caliente.

La FIG. 2C muestra el inicio de la etapa de tapado. En algunas modalidades, un recipiente se sella dentro de un segundo al ser llenado con caliente. Un tapón precargado 100 se dispensa de la cámara 200. En particular, una válvula de ventilación 206, se abre, la puerta 204, y un tapón 100 se dispensa de la cámara de dispensación 202 a la máquina de tapado. Después de dispensar un tapón 100 a la máquina de tapado, la puerta exterior 204 y la válvula de ventilación 206 se cierran y la cámara de dispensación 202 podría comenzar a cargar otro tapón precargado para el uso en el sellado de otro recipiente.

Inmediatamente al ser expuesto a una presión atmosférica, el inserto de material adsorbente precargado dentro del tapón dispensado 100 comienza a liberar el gas G. Por consiguiente, y como se muestra en la FIG.2D, la máquina de tapado asegura rápidamente el tapón 100 al acabado del cuello 211 del recipiente 220 y sella el recipiente 220. Una vez que el recipiente 220 se sella, cualquier gas G liberado del inserto del tapón 100 se liberará al volumen interior 223 del recipiente 220.

Esto se muestra esquemáticamente en la FIG. 2D. Específicamente, las flechas pequeñas que se mueven hacia abajo desde el tapón 100 indican que la liberación del gas que ha comenzado. Aunque no se muestra en la FIG.2D, los contenidos de recipiente 220 (liquido 224 y vapor en el espacio de cabeza 225) han comenzado a enfriarse. El gas G liberado del inserto 120 ayuda de esta manera aliviar la presión del vacio que de otra manera se formaría dentro del volumen interior 220 conforme el líquido 224 se enfríe.

Como se muestra adicionalmente en la FIG. 2D, las operaciones asociadas con la carga de otro tapón 100 en la cámara de dispensación 202 también continúa. La válvula 205 ya se ha abierto para presurizar la cámara 205 con gas G y después se cierra. La puerta interior 203 ahora se ha abierto y un tapón 100 se ha movido de la cámara 201 a la cámara 202. La puerta interior 203 se cerrará subsecuentemente y la cámara 201 entonces estará lista para dispensar el nuevo tapón recientemente cargado 100 para el uso en el sellado del siguiente recipiente llenado. Aunque no se muestra, el siguiente recipiente podría estar en una posición para el llenado en la máquina de llenado conforme el recipiente 220 está siendo tapado en la FIG.2D.

La FIG.2E muestra una etapa en la cual un recipiente sellado 220 se invierte. Esta etapa pone en contacto el líquido calentado 224 con el tapón 120 para limpiar el tapón 100. El tapó también provoca que la humedad de líquido 224 se filtre al inserto de material adsorbente del tapón 100. Como se indica en lo anterior con relación a las FIGS.1A-1C, esta humedad podría filtrarse a través de la región 108a en la modalidad de la FIG. 1A, a través de la región 108b en la modalidad de la FIG. IB, o a través de la membrana 121C en la modalidad de la FIG. 1C. Esta humedad actúa para accionar una liberación más rápida del gas del inserto, como se indica esquemáticamente por las flechas más grandes mostradas en la FIG.2E.

El recipiente sellado 220 entonces se puede hacer pasar a través de un túnel de enfriamiento (no mostrado). Conforme el recipiente 220 pasa a través el túnel de enfriamiento, se puede rociar con agua para reducir la temperatura del liquido 224 a aproximadamente 74°C (165°F.) conforme la temperatura de liquido 224 desciende, el gas G continúa siendo liberado de inserto. Esta liberación del gas G continúa para aliviar el vacio dentro de la región interior 220 La FIG.3 es un diagrama de bloques que muestran las tapas de los métodos, de acuerdo con al menos algunas modalidades, para aliviar e vacío en los recipientes sellados provocado por el enfriamiento de los contenidos del recipiente calentados. Las modalidades de los métodos mostrados en la FIG. 3 incluyen las modalidades descritas en lo anterior, así como modalidades adicionales como se expone a continuación.

La etapa 300 incluye al menos llenar parcialmente un volumen interior de un recipiente con un material calentado. En algunas modalidades el recipiente se llena, pero en otras modalidades el recipiente no se puede llenar completamente. El recipiente puede tener cualquiera de varias formas. En algunas modalidades, y como se muestra en las FIGS. 2A-2E, el recipiente puede estar en la forma de una botella que tiene una porción de cuello. La porción de cuello puede tener un orificio que expone un volumen interior de la botella. La porción de cuello también puede incluir un acabado que incluye roscas u otros elementos para asegurar un tapón para sellar el orificio. Los recipientes pueden tener otras formas y configuraciones en otras modalidades. Tales formas pueden incluir, sin limitación, frascos, recipientes de cartón, botes, etc.

El recipiente también se puede formar de varios materiales. En algunas modalidades, el recipiente se forma de un material deformadle tal como PET. En otras modalidades, el recipiente se forma de uno o más de otros tipos de materiales de plástico. Tales otros materiales de plástico pueden incluir, sin limitación, polietilentereftalato u otras resinas con una Tg mayor que 75°C. En aun otras modalidades, el recipiente se puede formar de uno o más de otros materiales deformables de plástico o no de plástico. En todavía otras modalidades, el recipiente puede incluir una o más porciones no deformables. Como se utiliza en la presente, un elemento es "no deformable" si no muestra ninguna deformación notable a simple vista cuando un recipiente que contiene el elemento se somete a una presión de vacío no aliviada provocada por el enfriamiento del contenido.

En algunas modalidades, el material calentado colocado en el recipiente durante la etapa 300 es, o incluye, un liquido. En al menos algunas modalidades, el material calentado es una bebida u otro producto alimenticio propuesto para consumo por un humano o animal. La bebida u otro producto alimenticio puede tener cualquiera de numerosas formulaciones, consistentes y/o texturas. La bebida u otro producto alimenticio puede ser viscoso, delgado o húmedo, puede o no puede tener inclusiones (por ejemplo, pulpa de fruta), etc. En algunas modalidades, la bebida u otro producto alimenticio puede ser gelatinoso o una suspensión. Ejemplos de líquidos calentados que pueden con lo cual un contenedor puede ser al menos parcialmente llenado en la etapa 300 incluyen, si limitación, jugos de fruta, bebidas deportivas y otras bebidas, así como productos lácteos. El material calentado colocado en el recipiente en la etapa 300 puede ser una mezcla de otros materiales.

La temperatura a la cual el material se calienta en el momento del llenado en la etapa 300 también puede variar por modalidad. La temperatura puede depender, al menos en parte, en el material que se coloca en el recipiente. Como se utiliza en la presente, "calentar" propone significativamente por arriba de temperatura ambiente. En al menos algunas modalidades, un material se calienta a al menos 65.56°C (150°F) durante al menos el llenado parcial de la etapa 300. En otras modalidades, el material se calienta a al menos 71.11°C (160°F), a al menos 73.83°C (165°F), a al menos 76.67°C (170°F), a al menos 79.44°C (1750F), a al menos 82.22°C (180°F), a al menos 85°C (185°F), o más alto, durante el al menos llenado parcial de la etapa 300.

La etapa 305 incluye el sellado del recipiente después del llenado (o llenado parcial) del recipiente con el material calentado. En algunas modalidades, y como se describe en relación con las FIGS. 2A-2E, el sellado puede incluir aplicar un tapón y apretar o de otra manera acoplar los componentes de sellado del tapón. En algunas modalidades, por ejemplo, un tapón puede carecer de roscas y puede utilizar un clip u otro tipo de mecanismo de acoplamiento para asegurar el tapón al recipiente.

Un tapón no necesita ser utilizado en todas las modalidades. En algunas modalidades, por ejemplo, las operaciones de sellado de la etapa 305 podrían incluir soldadura u cerrar de otra manera permanentemente un orificio en el recipiente. Por ejemplo, en algunas modalidades un inserto adsorbente similar al inserto 120a podría ser envuelto en un material semipermeable propuesto para soportar la inmersión a largo plazo en el material dentro de un recipiente sellado. Un suministro de ales insertos se podría precargar en una cámara en una manera similar a la manera en la cual los tapones 100 se precargan en la cámara 200 en la modalidad de las FIGS. 2A-2E. Después de llenar un recipiente de plástico con un material calentado (por ejemplo, una bebida), los insertos precargados se podrían hacer caer en el recipiente a través de un orificio de recipiente y el orificio del recipiente se podría soldar.

La etapa 310 incluye liberar un gas de un elemento de material adsorbente en un volumen interior del recipiente después de que el recipiente se ha sellado. Este elemento de material adsorbente se precarga con uno o más gases tales como aquellos de uno o más gases que se absorben en los poros sobre la superficie del material(es) adsorbente. Antes de sellar el recipiente en la etapa 305, el elemento de material adsorbente se coloca en una ubicación para que entre el gas(es) liberado del material adsorbente pueda fluir en el volumen interior de recipiente. En algunas modalidades, y como se describe en relación con las FIGS. 1-2E, el elemento del material adsorbente se incorpora en el revestimiento de sellado de un tapón. En otras modalidades, un elemento adsorbente se puede situar en cualquier lugar. Como se indica en lo anterior, un elemento de material adsorbente se podría formar como un inserto que se hace caer en un recipiente antes del sellado. Como otro ejemplo, un elemento de material adsorbente se puede incorporar en un cuerpo de recipiente. En tal modalidad, el recipiente mismo se podría precargar con uno o más gases en una manera similar a aquel en el cual los tapones 100 se precargan en la modalidad de las FIGS.2A-2E. Sin embargo, un recipiente en tal modalidad se podría remover de una cámara de precarga justo antes del llenado y después ser llenado y sellado inmediatamente.

CJna vez que el recipiente se sella, la exposición a las condiciones dentro del volumen interior del recipiente (por ejemplo, caída de presión, humedad) provoca que uno o más gases se liberen del elemento de material adsorbente. El gas(es) liberado fluye en el volumen interior del recipiente. Conforme el material calentado en el recipiente se enfría, la liberación en curso del gas(es) del elemento del material adsorbente alivia el vacío provocado por el enfriamiento de los contenidos de recipiente.

Diferentes gases y/o combinaciones de gases se puede liberar durante la etapa 310 en varias modalidades. Como se indica en lo anterior, esos gases incluyen, sin limitación, nitrógeno (N2), metano (CH4), etano (C2H4) y dióxido de carbono (CO2)· Otros gases pueden incluir, sin limitación, hidrógeno (H2) y helio (He). En algunas modalidades, los gases con baja solubilidad acuosa se seleccionan para reducir el volumen del gas que se debe liberar así como para aliviar el vacío. Numerosos materiales se pueden utilizar como un material adsorbente en un elemento de material adsorbente de acuerdo con varias modalidades. Esos materiales incluyen, sin limitación, los materiales previamente identificados. Un elemento de material adsorbente también puede incluir otros aglutinantes y otros compuestos para mantener el material(es) adsorbente como un elemento monolítico. Un elemento de material adsorbente puede incluir materiales adsorbentes en forma granular o de otra manera sueltas que son contenidos por una membrana u otra barrera. Un elemento de material adsorbente puede contener un solo tipo de material adsorbente (por ejemplo, para que absorba y libere un gas individual) o puede contener múltiples tipos de materiales adsorbentes (por ejemplo, para absorber y liberar múltiples gases).

En al menos algunas modalidades, es deseable evitar la deformación de un recipiente cuando un llenado de producto de ese recipiente está en una temperatura por abajo de la Tg del material de recipiente. Esto ayuda a evitar que se expanda permanentemente el material de recipiente para crear un volumen interno aun más grande. Como resultado, la forma o integridad del recipiente se puede mantener.

Para evitar deformar permanentemente el recipiente cuando los contenidos están por arriba de la Tg, del material de recipiente, un adsorbente, una matriz que contiene el adsorbente y/o una región de revestimientos semipermeable que circunda el adsorbente se puede seleccionar para dar por resultado una liberación cronometrada de gas absorbido. En particular, el adsorbente, matriz y/o región de revestimiento se puede seleccionar para que el recipiente no se sobrepresurice mientras que los contenidos de recipiente están por arriba de la Tg para el material de recipiente. Un cambio, el gas se libera gradualmente de modo que la mayoría del gas absorbido se libera después de que los contenidos del recipiente se enfrien por debajo de la Tg del material de recipiente. Por ejemplo, el adsorbente, matriz y/o región de revestimiento se pueden seleccionar para que menor que 50% del gas absorbido se liberan en el llenado del recipiente con el producto calentado, y de esta manera el resto se libera después de que el producto se ha enfriado por debajo de la Tg del material de recipiente. Un ejemplo no limitante de un adsorbente y matriz que cumplen estos criterios se describen a continuación.

En algunas modalidades adicionales de los métodos de acuerdo con la FIG.3, un elemento de material adsorbente no necesita ser precargado. En algunas modalidades, el gas(es) se agregan al recipiente en una etapa adicional llevada a cabo antes, durante o después del llenado en caliente de la etapa 300, pero antes de la etapa 305. En particular, una dosis de nitrógeno líquido y/u otro gas(es) licuado se puede agregar al recipiente justo antes del sellado con un tapón. El tapón puede ser similar al tapón 100, pero el elemento de material adsorbente no necesita ser precargado con gas. Después del sellado con el tapó, el volumen interior del tapón se presuriza conforme la dosis de gas(es) licuado se evapora. La presión elevada dentro del recipiente provocará que el gas(es) se absorba por el elemento de material adsorbente dentro del tapón. La absorción evitará que el contenedor se sobrepresurice mientras que los contenidos se calientan y el recipiente es susceptible a la deformación plástica. Conforme los contenidos del recipiente se enfrian y la presión dentro del recipiente sellado cae, el elemento de material adsorbente libera el gas (es) absorbido de nuevo en el recipiente para reducir la formación de vacio.

En modalidades adicionales, el gas(es) G se puede agregar al recipiente utilizando un dispositivo de tapado presurizado durante la etapa 305. Las FIGS.4A y 4B son dibujos parcialmente esquemáticos que muestran el uso de tal dispositivo. En algunas de tales modalidades adicionales, una máquina de tapado puede incluir un collarín 401 que encierra el cuello del recipiente 220. Un borde de fondo 402 puede incluir una junta para formar un sello contra la pared exterior del recipiente y emplear una cámara de presión 403. Una vez que el collarín 401 se baja sobre el cuello de un recipiente llenado en caliente 220 y un sello formado por el borde 402, el gas(es) presurizado G se puede liberar en la cámara de presión 403. Un mandril u otro componente (no mostrado) entonces puede bajar un tapón 100 y sellar con ese tapón el acabado de cuello del recipiente 220. El gas(es) presurizado G dentro de la cámara 403 comienza a absorberse en el elemento de material adsorbente del tapón 100 conforme el tapón 100 está siendo colocado en el acabado de cuello. Para un tiempo corto después de que el tapón 100 se asegura, el gas(es) G dentro del espacio de cabeza del recipiente 220 continuará absorbiéndose en el elemento de material adsorbente del tapón 100. Como con la modalidad previamente descrita, la absorción puede ayudar a prevenir que el contenedor se sobrepresurice mientras que los contenidos se calientan y el recipiente sea susceptible a la deformación plástica. Conforme los contenidos del recipiente se enfrian y la presión dentro del recipiente sellado cae, el elemento del material adsorbente libera el gas(es) absorbido G de nuevo en el recipiente para reducir la formación de vacío (FIG.4B). Ejemplo 1 Se formó un inserto adsorbente al combinar aproximadamente 2 gramos de zeolita 13X en EVA de modo que el EVA se cargó aproximadamente con 70% de zeolita. El inserto se cargó con N2 en 10 bar durante el día. El inserto después se colocó en un tapón utilizado para tapar un recipiente de PET de 20 onzas que se había llenado con agua caliente calentada a 85°C (185°F). El recipiente se dejó enfriar con aire a temperatura ambiente. La presión interna en el recipiente se incrementó de aproximadamente -0.8 psig a aproximadamente -0.7 psig en las primeras cinco horas después del llenado. La presión interna alcanzó de manera progresiva a aproximadamente -0.05 psig durante la noche. El recipiente no mostró colapso apreciable después de 24 horas y fue firme al agarre.

Conclusión La descripción anterior de las modalidades se ha presentado para propósitos de ilustración y descripción. La descripción anterior no se propone para ser exhaustiva o para limitar las modalidades a la forma precisa descrita o mencionada explícitamente en la presente. Las modificaciones y variaciones son posibles en vista de las enseñanzas anteriores o se pueden adquirir de la práctica de varias modalidades. Las modalidades discutidas en la presente se eligieron y describieron a fin de explicar los principios y la naturaleza de varias modalidades y su aplicación práctica para permitir que una persona experta en la téenica haga y use estas y otras modalidades con varias modificaciones como sea adecuado al uso particular contemplado. Cualquiera y todas las permutaciones de características de las modalidades descritas en lo anterior están dentro del alcance de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un método, caracterizado porque comprende: al menos llenar parcialmente un volumen interior de un recipiente con un material de llenado calentado; sellar el recipiente después del llenado al menos parcial; y liberar un gas de un material adsorbente en el volumen interior del recipiente después del sellado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la liberación de un gas comprende liberar un gas en una primera velocidad cuando el material de llenado tiene una temperatura por arriba de una temperatura de transición vitrea de un material del cual el recipiente se forma y en una segunda velocidad después de que el material de llenado tiene una temperatura por debajo de la temperatura de transición vitrea, y en donde la segunda velocidad es mayor que la primera velocidad.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior de un recipiente deformable.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior de un recipiente de polietilentereftalato.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la liberación de un gas de un material adsorbente comprende liberar un gas de un material adsorbente mientras que el material de llenado en caliente se enfria dentro del recipiente sellado.

6 El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior de un recipiente deformable.

7. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior de un recipiente de polietilentereftalato.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior del recipiente de polietilentereftalato con una bebida consumible por humanos.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen de un recipiente con una bebida consumible por humanos calentada a al menos 65.56°C (150°F).

10. El método de conformidad con la reivindicación I, caracterizado porque el sellado del recipiente comprende aplicar un tapón a un orificio del recipiente, y el tapón comprende el material adsorbente.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el llenado al menos parcialmente de un volumen interior de un recipiente comprende llenar al menos parcialmente el volumen interior de un recipiente con una bebida consumible por humanos calentada a al menos 65.56°C (150°F).

12. El método de conformidad con la reivindicación II, caracterizado porque la liberación de un gas de un material adsorbente comprende liberar un gas de un material adsorbente mientras que el material de llenado en caliente se enfria dentro del recipiente sellado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la liberación de un gas de un material adsorbente comprende liberar múltiples gases del material adsorbente en el volumen interior del recipiente después del sellado.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la liberación de un gas de un material adsorbente comprende liberar gas de un inserto de material adsorbente que comprende múltiples tipos de materiales adsorbentes.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: almacenar una pluralidad de tapones en una cámara, en donde cada uno de los tapones incluye un elemento de material adsorbente, y en donde la cámara se llena con el gas en una presión elevada suficiente para precargar los elementos de material adsorbente con el gas; y dispensar un tapón de la pluralidad de la cámara inmediatamente antes del sellado, y en donde el sellado del recipiente comprende aplicar el tapón dispensado a un orificio del recipiente.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: antes de sellar el recipiente, dosificar el recipiente con el gas en forma licuada.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sellado del recipiente comprende sellar el recipiente con un tapón en una cámara presurizada con el gas.

18. Un aparato, caracterizado porque comprende: un recipiente, el recipiente que incluye un inserto de material adsorbente colocado para liberación de al menos un gas en un volumen interior del recipiente cuando el recipiente se sella, el inserto que comprende al menos un material adsorbente configurado para absorber y liberar subsecuentemente el al menos un gas, y en donde el al menos un gas es generalmente insoluble en agua.

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el al menos un gas es al menos uno de nitrógeno, metano o etano.

20. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el aparato es un tapón y el inserto está contenido en el tapón.

21. Un aparato, caracterizado porque comprende: un tapón de recipiente, el tapón que incluye un inserto de material adsorbente colocado para la liberación de al menos un gas en un volumen interior de un recipiente cuando el recipiente se sella por el tapón, el inserto que comprende al menos un material adsorbente configurado para adsorber y liberar subsecuentemente el al menos un gas, y en donde el al menos un gas es generalmente insoluble en agua.

22. El aparato de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque al menos un gas es al menos uno de nitrógeno, metano o etano.