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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] ;
-
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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Étiquetage
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4. Bouchage
Plusieurs types de boucheuses existent, adaptés aux divers types de bouchons. Le bouchage peut être effectué en ligne, les cadences sont alors limitées à 100 bouchages par minute, ou sur un carrousel, ce qui permet, avec un nombre élevé de têtes, d’atteindre 5 000 bouchages par minute (figure 19).
4.1 Bouchage par enfoncement
Le bouchon, en liège ou en plastique, est comprimé par une série de cylindres puis enfoncé par une presse (figure 20). Il est légèrement lubrifié par une cire afin d’en faciliter le glissement.
HAUT DE PAGE4.2 Bouchage à vis
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Sans filetage préexistant : une capsule en métal ductile est enfoncée sur le filetage de la bouteille par des molettes en acier (figure 21). Ce système convient aux bouteilles en plastique (PET en particulier).
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Avec filetage préexistant : des mandrins pneumatiques ou mécaniques sont utilisés. Les mandrins pneumatiques (figure 22a ) comportent un anneau flexible avec un trou central et une arrivée d’air comprimé. Lorsque la pression d’air est appliquée, l’anneau flexible gonfle ou se rigidifie, il enserre alors le bouchon fileté, le mandrin descend sur la bouteille et le visse automatiquement.
Le couple de vissage est contrôlé par un embrayage pneumatique (figure 22b ) : il comporte plusieurs disques qui sont comprimés lorsque la pression est appliquée, ce qui permet à l’axe motorisé d’entraîner le mandrin. Quand le bouchon est suffisamment vissé pour que le couple devienne égal à la force appliquée sur les disques, les disques commencent à glisser latéralement et cela déconnecte l’axe motorisé du mandrin.
Il existe aussi des mandrins mécaniques et des embrayages mécaniques à ressorts.
Ces systèmes conviennent pour toutes les bouteilles et tous les flacons, en verre en ou plastique.
Si les mandrins sont montés sur de grands carrousels, les cadences peuvent atteindre 100 à 1 000 bouchages par minute selon les machines et le nombre de...
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