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RÉSUMÉ
Les machines d’emballage et de conditionnement ont connu ces dernières décennies de grandes évolutions, tant sur leur cadence que sur le niveau de sophistication. Cet article répertorie les différentes machines d’embouteillage utilisées pour le conditionnement de liquides et produits visqueux alimentaires dans des récipients en verre ou plastique. Sont passés en revue pour chacun d’eux leur principe et cadence de fonctionnement. Les critères qui définissent la machine sont la cadence attendue, la taille de l’emballage, et la viscosité et le type de liquide à conditionner.
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Philippe COGNARD : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie de la Ville de Paris - Ancien directeur, société Ato Findley - Expert près les tribunaux
INTRODUCTION
L ’emballage et le conditionnement font appel à des machines très sophistiquées qui permettent des cadences élevées de dosage-pesage, remplissage, étiquetage, groupage, etc., surtout dans les industries agroalimentaires. Chaque consommateur de produits alimentaires utilise en effet quotidiennement plusieurs emballages. De plus, du fait de la concentration des sociétés, les usines importantes de boissons, biscuits, bonbons, riz, etc., produisent des centaines de milliers d’unités chaque jour.
Les machines à cadence moyenne et élevée ont connu des progrès considérables depuis les années 1980. Elles emploient des techniques modernes d’automatisation, bien que l’ensemble du processus soit encore très largement basé sur des systèmes mécaniques.
Le conditionnement de liquides et produits visqueux ou particuliers, alimentaires ou non, peut être effectué dans des emballages en différents matériaux : verre (neuf ou récupéré/consigné), PVC, PET, polyéthylène, complexes à base de carton et plastique.
Selon la cadence désirée, la taille des emballages, la viscosité et le type de liquide (avec ou sans CO2 dissous, alimentaire ou non), il existe une très large offre de machines sur le marché européen. Cette étude abondamment illustrée présente chaque type de machine d’embouteillage de liquides essentiellement alimentaires avec son principe de fonctionnement, les cadences moyennes ou élevées et les travaux qu’il permet.
Les liquides alimentaires sont principalement : eaux, vins et spiritueux, vins mousseux, bières, boissons carbonatées, huiles. Ils sont conditionnés dans des bouteilles en verre neuf ou recyclé, PVC, PET neuf ou recyclé et des briques en complexes à base de carton. Ce conditionnement est en général réalisé de façon aseptique afin de garantir la conservation des aliments.
Pour les liquides non alimentaires, citons simplement le cas des produits d’entretien (solvants en bouteilles en plastique, produits chimiques liquides, éventuellement corrosifs, voire nocifs), pour lesquels on utilise le même type de soutireuse et de boucheuse que pour les liquides alimentaires, en s’assurant que tous les matériaux utilisés pour la construction des machines sont en acier inoxydable, et que les joints en élastomère résistent aux produits chimiques (silicones) ou bien qu’il s’agit de systèmes sans joint souple. De plus, les bouchons doivent être des bouchons de sécurité.
Cet article est le premier d’un ensemble qui traite des machines d’emballage à cadence moyenne ou élevée :
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conditionnement de liquides (ou semi-liquides) alimentaires dans des récipients en verre ou plastique [AG 6 600] ;
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emballage et conditionnement de produits secs, solides, poudres, petits objets, dans des sacs, sachets, étuis en carton, barquettes sous sachet, plateaux Machines d’emballage- Produits secs et petits objets ;
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machines de fin de ligne : convoyeurs, groupage de divers emballages, suremballage, encaisseuses, robots, palettiseurs, « wrapping », marquage, rubans adhésifs, etc., et emballage en métal de produits liquides, pâteux ou solides [AG 6 602] ;
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emballage et conditionnement de produits pharmaceutiques, cosmétiques, d’entretien, etc., et techniques spéciales [AG 6 603].
Les fabricants des machines à plus faible cadence et des machines à cadence moyenne et élevée présentées sont listés dans .
Les matériaux d’emballage sont étudiés par ailleurs : verre Emballages en verre, métal Emballages métalliques, plastiques Emballages plastiques.
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Soufflage des bouteilles en PET
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6. Autres conditionnements
6.1 Briques de carton, complexes
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Brique scellée en forme de toit : c’est le plus ancien système, utilisé dès 1935 aux États-Unis pour le conditionnement du lait. Il s’agit de cartons enduits de cire pour l’imperméabilisation (système Ex-Cell-O), pliés et collés (figure 32a ). Le développement le plus important a été l’utilisation de complexes d’emballage à six couches à partir de 1965, dans lesquels aucune cire ni adhésif n’est nécessaire puisque les deux couches de polyéthylène sont soudées ensemble à chaud aux deux extrémités.
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Système Tetra Pak® : le système Tetra Pak® permet de conditionner les liquides à partir de bobines de complexes, par la technique form, fill and seal. Le conditionnement est aseptisé par stérilisation du complexe d’emballage par l’action conjuguée de l’eau oxygénée (H2O2) et de la chaleur.
Le complexe d’emballage à six couches (figure 32b ) est constitué de carton revêtu des deux côtés d’un film de polyéthylène (PE) qui rend l’emballage étanche et constitue une barrière contre les bactéries. Pour les produits très sensibles ou de longue conservation (produits lactés, jus de fruits ), la feuille d’aluminium prise en sandwich entre deux couches de PE, assure l’étanchéité à l’air, aux odeurs, etc.
Le complexe d’emballage livré en bobines est stérilisé dans la machine de remplissage, puis scellé (PE/PE) dans sa longueur et en bas par des mâchoires chauffantes (figures 33 et 34). Ce tube est rempli, en général, par débordement.
Enfin, les briques sont soudées en haut, éventuellement sous le niveau du liquide pour empêcher toute pénétration d’air susceptible de détériorer le produit.
Tetra Pak proposait initialement des systèmes d’ouverture qui ne permettaient pas de refermer les emballages : découpe ou paille. Depuis quelques années, des bouchons à vis en plastique sont posés et scellés sur les emballages au moment du formage des briques.
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