ES2289376T3

ES2289376T3 - Maquina para llenado en condiciones asepticas.

Info

Publication number: ES2289376T3
Application number: ES04005910T
Authority: ES
Inventors: Franco Tomba
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2008-02-01
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: ATE289278T1; DE60222588D1; ES2233737T3; EP1357081A1; EP1468959A2; EP1468959B1; DE60222588T2; EP1357081B1; EP1468959A3; DE60202995T2; ATE373621T1; DE60202995D1

Abstract

Máquina aséptica de llenado, especialmente para botellas de material plástico, que comprende toberas de dosificación y/o cabezales de cerrado (D), un carrusel, un recinto envolvente apropiado para proteger la dosificación de producto y/o cierre de las botellas, y comprendiendo como mínimo un primer recinto (C1) y un recinto de entrada (C3), comprendiendo cada uno de los recintos (C1, C3) una parte estacionaria (B), una parte rotativa (A) y accesorios que hacen posible mantener condiciones asépticas en el recinto envolvente, de manera que el recinto de entrada (C3) está dispuesto para el objetivo de entrada del flujo de aire estéril que sale del primer recinto (C1), caracterizada porque, la superficie superior del primer recinto (C1) consiste en una placa que soporta las toberas de dosificación y/o cabezales de cierre (D).

Description

Máquina para llenado en condiciones asépticas.

La presente invención introduce una nueva tecnología de llenado aséptico para botellas de material plástica realizadas en PET, PE, PEHD, polipropileno u otros materiales plásticos compatibles desde el punto de vista higiénico, que se aplica a máquinas de envasado de productos asépticos con una estructura funcional rotativa o de carrusel.

El envasado de productos asépticos en botellas de material plástico es una tecnología relativamente reciente. Ha sido desarrollada en los últimos años especialmente para productos tales como zumos de frutas, té, bebidas carbónicas, leche y sus subproductos, en asociación con empresas que ofrecían sus nuevas soluciones técnicas en este sector y, desde luego, con interés del mercado en su aplicación.

Este tipo de envasado es una tecnología compleja, que implica varias etapas y depende del tipo, forma y estado de la botella original, y también del propio producto. Requiere que las intervenciones por parte de los operarios de la máquina se reduzcan al grado más reducido posible y que sean llevadas a cabo en condiciones de máxima seguridad a efectos de impedir la posibilidad de contaminación de la máquina, en particular de su microambiente interno y como consecuencia, del producto.

Se conoce una máquina para llenado en condiciones asépticas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 por la Patente JP 11115902.

Existen básicamente dos tipos o familias principales de botellas que pueden servir para este objetivo de envasado:

a): botellas producidas por medio del proceso de extrusión por soplado a partir de resinas virgen (familia de polietileno-polipropileno);

b): botellas producidas por medio de proceso de soplado a partir de una preforma producida por inyección (familia PET).

Las botellas que corresponden al primer grupo pueden ser fabricadas de forma aséptica (es decir, completamente cerrada) o bien de forma no hermética (parte interna abierta al aire circundante). Las botellas de PET son fabricadas a partir de preformas abiertas al aire ambiente y, por lo tanto, son fabricadas siempre por soplado en condiciones no estériles. En ambos casos, las botellas se pueden producir en la fábrica de envasado del producto o pueden ser adquiridas de un fabricante especializado, que suministrará las botellas dispuestas en plataformas o a granel dentro de contenedores apropiados. No obstante, con independencia de su formato de suministro, todas las botellas destinadas a envasado aséptico son sometidas a uno de dos procesos distintos, dependiendo de su producción:

Procedimiento nº 1: botellas producidas de forma no aséptica (todas las botellas descritas en el punto "b") y botellas no herméticas (descritas en el punto "a"):

1.: Las botellas son alimentadas a la máquina de envasado sobre un sistema de transporte neumático o por cadena.

2.: Las botellas entran en la primera sección en la que sus superficies interior y exterior son sometidas a esterilización química por utilización de agentes químicos tales como peróxido de hidrógeno (peróxido), combinaciones de productos basados en ácido peracético y peróxido (oxonia) o productos similares.

3.: Las botellas son introducidas en la sección de secado de la botella: en ésta se eliminan las trazas de agentes químicos mediante una corriente de agua estéril (o aire estéril solamente, si la esterilización ha sido llevada a cabo utilizando solamente peróxido).

4.: Después de su tratamiento y esterilización, las botellas entran en la sección aséptica de llenado: en ésta son llenadas con una cantidad predeterminada de producto mediante toberas de dosificación especiales. A efectos de controlar este proceso, se utiliza un sistema volumétrico o de medición del peso, por ejemplo, mediante medidores de flujo, cámaras precalibradas o celdas de pesada.

5.: Las botellas entran en la sección de cierre y son cerradas con caperuzas de plástico preesterilizadas o elementos laminares de aluminio precortados y esterilizados.

6.: A continuación las botellas abandonan la máquina de envasado de producto aséptico y entran en las secciones de embalaje y posteriores al embalaje sobre transportadores, en las que tiene lugar el etiquetado y embalaje final siendo luego colocadas en plataformas, es decir, paletizadas.

El procedimiento nº 2) produce botellas asépticamente (descrito en el punto "a") por medio del siguiente proceso de extrusión en condiciones asépticas:

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En este caso no hay necesidad de esterilización. El proceso de extrusión garantiza que las superficies internas de las botellas se encuentran ya estériles. Como consecuencia, el ciclo es distinto.

1.: Las botellas son alimentadas en una sección en la que solamente su superficie exterior es lavada y esterilizada.

2.: Las botellas entran en una sección de corte. En esta sección se corta la parte de material plástico que mantenía su estado cerrado (y al mismo tiempo su esterilidad anteriormente mencionada).

3.: Las botellas entran en la sección de llenado aséptico: en este caso son llenadas con una cantidad predeterminada de producto a través de toberas de dosificaciones especiales. Para controlar este proceso, se utiliza un sistema volumétrico o de medición de pesada, es decir, mediante medidores de flujo, cámaras precalibradas o células de pesada.

4.: Las botellas entran en una sección de cerrado y son cerradas con caperuzas de material plástico preesterilizadas o elementos laminares de aluminio precortados y esterilizados.

5.: A continuación las botellas abandonan la máquina de envasado de producto en condiciones asépticas y entran en las secciones de embalaje y posteriores al embalaje sobre transportadores: cuando se han terminado los procesos de etiquetado y de embalaje final las botellas son colocadas en plataformas, es decir, son paletizadas.

En ambos casos es necesario mantener las condiciones asépticas en la totalidad de la parte interna de la máquina de envasado del producto: si el microambiente no es perfectamente estéril, la botella y/o su contenido se pueden contaminar. Se debe considerar también que una máquina no trabajará en todo momento de forma óptima y que las botellas no siempre cumplen con normas perfectas. Como consecuencia, ocurre en algunos casos que una botella atascada bloquea el ciclo operativo de la máquina. Por lo tanto, resulta necesario que el operador de la máquina intervenga retirando la botella atascada y/o el bloque de la máquina: para proceder de este modo, el operador de la máquina tiene que trabajar dentro del microambiente propio de la máquina y, como consecuencia, existe riesgo de contaminación desde el ambiente externo.

Cuando se necesita alguna intervención, la tecnología tradicional ofrece dos soluciones, una de las cuales se deriva de la otra.

Primera solución.- El conjunto de la máquina es dispuesto en el interior de un recinto limpio, en el que entra aire estéril (filtrado en Clase 1000 o Clase 100); se produce una ligera sobrepresión en este medioambiente. El operador de la máquina equipado de un mono esterilizado, máscara facial, guantes y todos los accesorios preesterilizados controla el funcionamiento de toda la máquina desde el interior del recinto limpio e interviene directamente para solucionar el problema. El operador de la máquina forma parte del microambiente e integra el ciclo operativo de la
máquina.

Segunda solución.- Se generan flujos laminares apropiados a efectos de proteger cada una de las secciones de la máquina (mini recintos limpios en cada sección) encerrada por una pared superior (construida a propósito para soportar los filtros), una pared inferior (base de la máquina) y una pared lateral rígida (chapa de acero y/o cristal) o de manera alternativa una pared lateral flexible (material plástico transparente para la industria alimenticia). En este caso, el operario de la máquina puede intervenir desde el exterior, trabajando sobre la máquina a través de aberturas dispuestas en posiciones estratégicas óptimas en las paredes laterales, con los brazos cubiertos por largos guantes flexibles ("manguitos"): éstos están fijados a las aberturas y, por lo tanto, se encuentran siempre dentro del ambiente aséptico, por lo tanto, forman parte del medioambiente interno. Si bien no se pueden contaminar desde el exterior, restringen las posibilidades de intervención para el operador de la máquina.

En ambas soluciones, se supone, por lo tanto, que se mantienen las condiciones de flujo laminar y de esterilidad del aire dentro de la máquina en su conjunto, también en el caso de una interrupción o parada del proceso de producción. Tanto la esterilidad como el microambiente tienen que ser conservados de manera continuada durante todo el tiempo, sin interrupción alguna, de otro modo, será necesario esterilizar el medio ambiente completo nuevamente, lo cual es un proceso complejo que requiere un largo tiempo de tratamiento (incluso 48-60 horas) antes de que todas las superficies y filtros recuperen sus condiciones de seguridad iniciales.

Situaciones de este tipo tienen lugar, de todos modos, en el caso de trabajos de mantenimiento importantes en la máquina, cuando la utilización de "manguitos" no es suficiente para llevar a cabo la operación, en el caso de una rotura brusca con salida de producto y/o aceite u otros fluidos debido a un error del operador.

Se debe hacer notar que las secciones más críticas de la máquina son las secciones de dosificación y de aplicación de la caperuza, en las que tanto la botella como el producto están más expuestos a posible contaminación ambiental. Por el contrario, en la sección de esterilización, los vapores de agente químico protegen el microambiente contra bacterias que puedan proceder del exterior. Las dos primeras secciones son asimismo más frecuentemente objeto de intervención por parte del operador de la máquina, por ejemplo, en el caso de medición equivocada de un producto, pérdida de cierres o caperuzas de aluminio, atasco de botellas y caperuzas, y otros. Una intervención equivocada en esta área determina varios problemas y puede hacer necesario llevar a cabo un nuevo ciclo de higienización del conjunto de la máquina.

La presente invención está destinada a conseguir un procedimiento más fácil y seguro para el llenado aséptico de botellas de material plástico, con independencia de su material específico, sin utilizar los recintos limpios o asépticos normales tradicionalmente utilizados o flujos laminares, pero utilizando un recinto que encierra la zona crítica y que consiste en dos secciones; estando desarrolladas ambas secciones expresamente para servir mejor su objetivo funcional, minimizando el volumen del recinto estéril, es decir, reduciéndolo al área crítica que comprende el cuello de la botella y la parte inferior de las toberas y del dispositivo de cierre.

Además, la invención está destinada a crear una habitación o recinto de protección para el dosificado y aplicación de la caperuza que facilita intervenciones por parte del operador de la máquina, asegurando la mayor esterilidad y condiciones asépticas al mismo tiempo, y reduciendo la necesidad de intervención desde el exterior, pero sobretodo haciendo también posible limpiar y esterilizar la máquina en sus secciones de dosificación y aplicación de la caperuza con soluciones de limpieza química y esterilización cada vez que la máquina se tiene que preparar para la
producción.

En otras palabras, el recinto de llenado y cierre es esterilizado regularmente por medio de métodos tradicionales cada vez que se inician las fases de limpieza y esterilización de la unidad principal de dosificación y de las toberas de dosificación. Esto asegura que la zona ambiental más crítica se higieniza por completo cada vez que se inicia la producción.

Como segunda ventaja, la presente invención posibilita que el operario tenga que ser directo a las botellas atascadas mediante pasos planificados expresamente en el recinto: llevando solamente guantes de protección, el operario será capaz de extraer la botella/caperuza sin contaminar el medioambiente.

Una tercera ventaja conseguida por la presente invención consiste en la parte estacionaria del recinto, que hace posible crear una conexión segura y rígida entre el recinto y el sistema de generación de aire estéril, así como la entrada de solución de limpieza y sistemas de recuperación. Este concepto permite hacer el recinto independiente de las otras secciones de la máquina en su conjunto.

Descripción de la invención

Una máquina de llenado aséptica según la invención se define en la reivindicación 1.

La invención consiste en la configuración especial del recinto de cierre que contiene las secciones de dosificación y de aplicación de la caperuza, que se pueden aplicar a cualquier máquina con disposición de tipo rotativo o carrusel para el embotellado de productos destinados a la industria alimenticia y/o a la industria química y farmacéutica. Está constituida por dos secciones y una serie de accesorios: el recinto contiene otros dos recintos más pequeños, protegiendo el primer recinto la zona de llenado y de aplicación de la caperuza, y encerrando el segundo recinto el cuerpo de la botella. Este concepto puede comprender dos recintos adicionales para posibilitar la admisión de aire estéril.

Se hace referencia al dibujo.

Explicación de las partes principales del recinto

A) Parte rotativa del recinto (soportando la botella, dispositivos de dosificación y dispositivos de cierre)

B) Parte estacionaria del recinto (soporta la entrada de los elementos)

C) Eje de rotación

D) Dispositivo de dosificación de producto o dispositivo de cierre (dependiendo de la sección en la que está dispuesto)

E) Entrada de aire estéril a presión en el recinto

F) Extracción de aire estéril del recinto

G) Bolas de pulverización y entrada de higienizador

H) Botella PE o PET con manipulación por el cuello

S) Superficies de estanqueización deslizantes y/o laberintos de sellado

Secciones del recinto

(C1): Área de envasado y cierre/primer recinto principal

(C2): Área de cierre del cuerpo de la botella/segundo recinto principal

(C3): Área de entrada de aire estéril/recinto de entrada

Descripción de las secciones

(C1): primer recinto principal, que consiste en:

1. una sección (construida sobre la parte rotativa) obtenida sobre la parte móvil del dispositivo de llenado y que consiste en:

\bullet: cara superior, es decir, una placa suficientemente gruesa para soportar el sistema de dosificación, comprendiendo un determinado número de toberas de dosificación y los cabezales de estanqueización/cierre;

\bullet: cara vertical como cierre del recinto y su microambiente;

\bullet: lado inferior en el que se encuentran los dispositivos de mordazas de manipulación por los cuellos. El espacio que queda entre cada dispositivo de sujeción se puede cerrar utilizando una chapa de acero o de material plástico.

2. una sección estacionaria de cierre del recinto por medio de superficies deslizantes apropiadas (S), y una segunda superficie de estanqueización horizontal fija que cierra el recinto al mismo nivel con los dispositivos de sujeción que soportan las botellas, a efectos de garantizar el mantenimiento de una sobrepresión interna; el volumen interno se mantiene en un mínimo, que permite solamente el paso de la parte superior del cuello de la botella.

(C2): segundo recinto (recinto inferior), que consiste en:

\bullet: una cara superior, que comprende los dispositivos de sujeción (rotativos) que soportan las botellas y la placa de superficie fija al mismo nivel (fija);

\bullet: cara vertical (rotativa, obtenida en la parte móvil del dispositivo de cierre) como cierre del recinto y su microambiente;

\bullet: cara inferior que consiste en una superficie rotativa y una superficie estacionaria construida a efectos de soportar una superficie deslizante o una superficie laberíntica para contener aire estéril;

y dotado de aberturas adecuadas (cerradas por puertas o dispositivos de cierre similares) para hacer posible alcanzar botellas atascadas y/o cierres y caperuzas mal colocados.

(C3): recintos de entrada (recintos de compensación):

Recintos para la entrada de aire estéril que consisten en un recinto creado entre la parte estacionaria y la parte rotativa por medio de dos superficies deslizantes; éstas posibilitan la entrada de aire estéril desde dichos primero y segundo recintos principales (C1) y (C2) y un mejor control de nivel de presión en las secciones.

Si bien el primer recinto (C1) es absolutamente esencial, el segundo recinto (C2) y los recintos de entrada (C3) son útiles pero no estrictamente necesarios, igual que el microclima interno se mantiene por el primer recinto principal con una sobrepresión adecuada.

Los accesorios del primer y segundo recintos (C1) y (C2) consisten en circuitos de tuberías, válvulas e instrumentos (letras E, F y G) utilizados para la alimentación de las soluciones de limpieza y de esterilización durante las etapas de preparación de la máquina y para alimentar y mantener los recintos en condiciones de sobrepresión de aire estéril durante todas las fases de producción. Por razones de simplicidad funcional y estructural, estos circuitos están conectados a la parte estacionaria.

Además de las ventajas conseguidas por lo anteriormente descrito, la presente invención hace también posible intervenir de manera directa en todas las partes mecánicas de la máquina sin alterar el microambiente del área de llenado; gracias a esta solución cualquier intervención resulta más simple y más segura. Otras ventajas se consiguen por la nueva distribución de aire estéril: el aire estéril no circula ya desde arriba hacia abajo, sino a través de los filtros, pero en este caso es alimentado a través de tubos y circuitos opuestos resultando en una mejor distribución de flujo y un control más preciso de la presión positiva y ofreciendo mejor garantía en términos de funcionalidad.

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En una realización, la máquina de llenado aséptico, especialmente para botellas de plástico, comprende un carrusel y un recinto envolvente apropiado para proteger la dosificación del producto y/o cierre de botellas, consistiendo como mínimo en un primer recinto (C1) y un recinto de entrada (C3), comprendiendo cada uno de los recintos (C1), (C3) una parte estacionaria, una parte rotativa y accesorios que hacen posible mantener el estado aséptico del recinto envolvente, de manera que, como mínimo, el recinto de entrada (C3) está dispuesto para el objetivo de admitir el flujo de aire estéril que procede del primer recinto (C1). La superficie superior del primer recinto (C1) consiste en una placa que soporta las toberas de dosificación/cabezales de cierre.

En una segunda realización, el volumen del primer recinto (superior) (C1) es mantenido en un mínimo, es decir, al volumen existente entre las toberas de dosificación/cabezales de cierre y la posición del cuello de la botella.

En una tercera realización, el cierre entre las partes rotativa y estacionaria está garantizado por superficies deslizantes adecuadas y/o superficies laberínticas para utilización estéril, a efectos de envolver o encerrar el microclima interno.

En una cuarta realización, la superficie inferior del primer recinto (C1) consiste en una placa fija de soporte de los dispositivos de sujeción para la manipulación del cuello de la botella.

En una quinta realización, la superficie superior de un segundo recinto (C2) consiste en la placa que soporta los dispositivos de sujeción para la manipulación del cuello de la botella y la superficie fija, y en la que la superficie inferior consiste en una placa estacionaria y una placa rotativa.

En una sexta realización, como mínimo un segundo recinto de admisión o entrada (C3) es dispuesto para el objetivo de entrada del flujo de aire estéril que sale del segundo recinto (C2).

En una séptima realización, se suministra aire estéril al recinto envolvente a través de conducciones apropiadas.

En una octava realización, el primer recinto puede ser limpiado y esterilizado con intermedio de unas primeras conducciones apropiadas, independientemente de la máquina y sin intervención humana alguna, utilizando agentes químicos tradicionales.

En una novena realización, se pueden instalar toberas apropiadas para dosificación/vaporización de agentes químicos en la superficie del primer recinto en el interior, sin perjuicio alguno para las condiciones estériles del primer recinto.

En una décima realización, la parte estacionaria está realizada en un material plástico rígido o, de manera alternativa, en un material plástico flexible.

En una realización undécima, el recinto envolvente es utilizado también en las fases de esterilización y lavado de las botellas.

En una realización duodécima, el primer y segundo recintos (recintos principales) (C1), (C2) comprenden accesorios para su higienización utilizando agentes esterilizantes cuando la máquina es sometida a sus fases de preparación.

Claims

1. Máquina aséptica de llenado, especialmente para botellas de material plástico, que comprende toberas de dosificación y/o cabezales de cerrado (D), un carrusel, un recinto envolvente apropiado para proteger la dosificación de producto y/o cierre de las botellas, y comprendiendo como mínimo un primer recinto (C1) y un recinto de entrada (C3), comprendiendo cada uno de los recintos (C1, C3) una parte estacionaria (B), una parte rotativa (A) y accesorios que hacen posible mantener condiciones asépticas en el recinto envolvente, de manera que el recinto de entrada (C3) está dispuesto para el objetivo de entrada del flujo de aire estéril que sale del primer recinto (C1),

caracterizada porque,

la superficie superior del primer recinto (C1) consiste en una placa que soporta las toberas de dosificación y/o cabezales de cierre (D).

2. Máquina aséptica de llenado, según la reivindicación 1, en la que el volumen del primer recinto (C1) se mantiene en el volumen existente entre las toberas de dosificación y/o los cabezales de cierre (D) y la posición del cuello de la botella.

3. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el sellado entre superficies de la parte estacionaria (B) y la parte rotativa (A) está garantizado por superficies deslizantes adecuadas (S) de la parte estacionaria y la parte rotativa y/o superficies laberínticas de la parte estacionaria y de la parte rotativa para utilización estéril.

4. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la superficie inferior del primer recinto (C1) consiste en una placa que soporta los dispositivos de sujeción para la manipulación del cuello de la botella y una superficie fija con puntos de deslizamiento adecuados para garantizar estanqueidad para el mantenimiento de la presión interna.

5. Máquina aséptica de llenado, según la reivindicación 4, en la que una superficie superior del segundo recinto (C2) consiste en la placa que soporta los dispositivos de sujeción para la manipulación del cuello de la botella y la superficie fija, y en la que la superficie inferior del segundo recinto (C2) consiste en una placa estacionaria y en una placa rotativa con puntos adecuados para garantizar la estanqueidad para el mantenimiento de la presión interna.

6. Máquina aséptica de llenado, según la reivindicación 5, en la que como mínimo un segundo recinto de entrada (C3) queda dispuesto con un objetivo de introducción del flujo de aire estéril que procede del segundo recinto (C2).

7. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 a 6, en la que se disponen conducciones apropiadas para alimentar aire estéril al recinto envolvente.

8. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 a 7, en la que el primer recinto (C1) puede ser limpiado y esterilizado con intermedio de conducciones apropiadas, independientemente de la máquina y sin intervención humana, utilizando agentes químicos tradicionales.

9. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 a 8, en la que se pueden instalar toberas adecuadas para dosificar/vaporizar agentes químicos en las superficies del primer recinto (C1) en el interior, sin perjuicio para las condiciones estériles del primer recinto (C1).

10. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 a 9, en la que la parte estacionaria (B) está realizada en un material plástico rígido o, alternativamente, en un material plástico flexible.

11. Máquina aséptica de llenado, según cualquiera las reivindicaciones 1 a 10, en la que el recinto envolvente es utilizado también en las fases de esterilización y limpieza de las botellas.

12. Máquina aséptica de llenado, según las reivindicaciones 1 a 11, en la que el primer y segundo recintos (C1, C2) comprenden accesorios para su higienización utilizando agentes esterilizantes cuando la máquina es sometida a las fases de preparación.