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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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Lire l’articleAuteur(s)
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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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Bouchage
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3. Soutirage et remplissage
Il existe de nombreux systèmes de dosage et de remplissage pour les liquides et produits pâteux (tableau 1) :
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dans les systèmes étanches, le dispositif de remplissage est en contact hermétique avec le récipient à remplir ;
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dans les systèmes non étanches, le récipient à remplir est laissé ouvert à l’air libre pendant le remplissage.
On distingue également les systèmes isobares, où la pression est la même dans le réservoir principal et dans les bouteilles ou récipients, et les systèmes avec différentiel de pression.
3.1 Systèmes étanches
3.1.1 Systèmes par gravité pour boissons non carbonatées
Le liquide s’écoule du réservoir de stockage dans le récipient à remplir, situé plus bas, par une vanne. L’air se trouvant dans le récipient s’échappe par la même vanne (figure 4). Le remplissage commence lorsque le récipient est détecté sous la vanne de remplissage. Il se poursuit jusqu’au niveau déterminé par la position d’un évent. Tout liquide en excès au-dessus de ce niveau retourne au réservoir de stockage. Un tel système est dit isobare car la pression est la même dans le réservoir et dans les bouteilles.
Le remplissage par gravité sous vide (figure 5) est également employé : un léger vide (75 à 125 mmHg, soit 100 à 167 Pa) est maintenu au-dessus du réservoir de stockage. Lorsque le récipient à remplir vient en contact étanche avec la vanne de remplissage, la vanne est ouverte et la pression de l’air dans le récipient pousse tout liquide se trouvant dans l’évent vers le réservoir, ce qui initie le remplissage par gravité, les deux pressions s’équilibrant. Le processus s’arrête comme précédemment. Ce système permet de prévenir toute perte de produit qui pourrait se produire, avec un récipient légèrement ébréché par exemple.
La figure 6 montre...
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