IT201800003695A1 - Macchina per trattamento termico di prodotti sfusi, termolabili, in particolare alimentari - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

MACCHINA PER TRATTAMENTO TERMICO DI PRODOTTI SFUSI, TERMOLABILI, IN PARTICOLARE ALIMENTARI

Il presente trovato si riferisce alle tecnologie di trattamento termico di prodotti sfusi, termolabili, ovvero di sostanze alterabili per effetto del calore.

In particolare il trovato concerne una macchina per sottoporre a trattamento termico - per le più varie finalità- detti prodotti, allo stato solido, ovvero liquido o fluido, e più in particolare destinati all'uso alimentare.

La tecnica nota conosce già una macchina del tipo sopra indicato, descritta nel documento EP 2103892. Detta macchina essenzialmente comprende una vasca di contenimento dei prodotti in trattamento, avente contraffacciate coppie di pareti laterali; uno scambiatore termico, alloggiato nella vasca, supportato da dette pareti laterali, e dotato di una superficie di scambio termico destinataria di contatto diretto con detti prodotti; e mezzi raschiatori, mobili, associati con la superficie di scambio termico, nonché con le superfici che contornano la vasca.

La superficie di scambio termico, in particolare, presenta una geometria complessa che definisce una successione di canali circolari delimitati da pareti sostanzialmente discoidali, circolari, riscaldate o raffreddate, dall’interno per intervento di idonei mezzi termovettori a fluido. Durante il trattamento termico la massa di prodotto sfuso da trattare trova alloggio all'interno di detta successione di canali circolari.

I canali circolari alloggiano anche dei raschiatori che presentano piani di giacitura trasversali alla direzione circolare di sviluppo dei canali e che hanno contorni profilati complementarmente al disegno del profilo di contorno dei canali.

I raschiatori vengono mossi in modo da percorrere sistematicamente i rispettivi canali e da muovere sistematicamente le particelle del prodotto in trattamento onde evitare che lo stesso abbia a degradarsi a seguito di un contatto eccessivamente prolungato con la superficie di scambio termico.

In questo tipo di macchine, la superficie di scambio termico presenta una geometria piuttosto complessa con masse e dimensioni peraltro molto preponderanti rispetto alle masse e alle dimensioni dei raschiatori.

Ne consegue che nell'uso della macchina, per effetto delle forti escursioni termiche cui la medesima è soggetta durante il funzionamento, si generano tra raschiatori e superfici di scambio termico raschiate dai medesimi, delle dilatazioni termiche differenziali che impediscono di mantenere l’esatta congruenza geometrica inizialmente prevista tra i profili posseduti dalla macchina in condizione inoperativa. Se, poi i mezzi termovettori sono attuati da un fluido in pressione, come ad esempio, del vapore, tale effetto viene ulteriormente aggravato dalla imprevedibile accentuazione delle deformazioni subite dalle pareti discoidali per effetto della pressione stessa del fluido riscaldante.

A causa delle differenze tra i profili termicamente dilatati di raschiatori e di superfici di scambio termico coniugate, non è infrequente che particelle di prodotto abbiano a sfuggire all'azione di raschiamento e a permanere troppo a lungo a contatto, soprattutto, con le superfici calde restandone così danneggiate nelle proprie caratteristiche fisico-chimiche, ovvero nelle proprietà organolettiche, quando il prodotto in trattamento abbia ad esempio natura alimentare.

Dal momento che il prodotto degradato anche presente - in ipotesi - in piccole quantità si disperde nell'intera massa del prodotto contenuto nella macchina senza possibilità di essere fisicamente separabile dalla massa del prodotto integro, un tale inconveniente implica da un lato un disservizio di produzione e da un lato un danno economico piuttosto rilevante, in quanto, quando ciò abbia ad accadere, l'intera massa del prodotto già trattato diviene inutilizzabile e, in quanto tale, destinato ad essere unicamente smaltito come rifiuto.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di risolvere tale problema proponendo una macchina per trattamento termico nella quale sia possibile ottenere un raschiamento regolare e geometricamente corretto, altamente efficace in tutte le condizioni termiche in cui la macchina si trovi ad operare effettivamente.

In accordo con il trovato tale risultato viene raggiunto da una macchina come definita dalle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche ed i vantaggi del trovato saranno resi evidenti con riferimento ad un esempio di realizzazione illustrato nelle allegate figure, in cui:

- la figura 1 è una vista in alzato di una macchina conforme al trovato;

- la figura 2 è una vista in pianta dall'alto della macchina di figura 1;

- la figura 3 è una vista laterale della macchina di cui alle precedenti figure;

- la figura 4 è una vista della macchina sezionata secondo un piano di traccia IV-IV di figura 1;

- la figura 5 è una vista in prospettiva della macchina di figura 1 rappresentata con alcune parti asportate per meglio evidenziarne delle altre;

- la figura 6 è una vista in scala di ingrandimento di un particolare della macchina di cui alle Figure da 1 a 5;

- la figura 7 è una vista in scala di ingrandimento di una ulteriore forma di realizzazione del particolare di figura 6;

- la figura 8 è una vista in sezione, corrispondente a quella di figura 2, attuata con il particolare di cui alla figura 7;

- la figura 9 è una vista prospettica d'insieme, parzialmente sezionata, di una ulteriore forma di realizzazione del trovato;

- le figure 10, 11 e 12 sono viste di un particolare componente di figura 9 prese da diversi punti di osservazione.

Con riferimento alle figure degli uniti disegni, nelle Figure 1 e 2 con 1 è rappresentata nel suo insieme una macchina per trattamento termico di prodotti sfusi, termolabili, in particolare di prodotti alimentari.

La macchina (1) essenzialmente comprende una vasca (2) di contenimento dei prodotti, uno scambiatore (4) termico associato alla vasca (2), e dei mezzi (6) raschiatori operativamente associati allo scambiatore (4) e/o alle pareti interne della vasca (2).

Più in particolare, (Figure 4 e 5) la vasca (2) presenta una cavità (21) di contenimento dei prodotti avente conformazione sostanzialmente cilindrica, toroidale, con asse (2a) orizzontale, delimitata da due superfici (5,22) cilindriche concentriche; da due pareti (3) laterali, piane, di fondo; nonché sormontata da una bocca (18) tronco-piramidale, attraverso la quale si ha l'introduzione-estrazione dei prodotti destinatari del trattamento termico.

Lo scambiatore (4) termico è alloggiato nella vasca (2) in posizione sostanzialmente coassiale con l'asse (2a) e all'interno della superficie (5) cilindrica di diametro minore della vasca (2) medesima. Detto scambiatore (4) è inoltre supportato dalle pareti (3) laterali della vasca (2) ed è dotato di una superficie (5) di scambio termico almeno coincidente con la superficie cilindrica, più interna della vasca (2), destinataria di contatto diretto con i prodotti.

La superficie (5) di scambio termico presenta (Figura 6) in corrispondenza di una propria faccia (5e) convessa, rivolta verso il prodotto da trattare, una superficie metallica liscia. In corrispondenza di una faccia (5i) concava interna della superficie metallica, lo scambiatore (4) prevede la presenza dei mezzi (15) termovettori che includono resistenze (16) elettriche, riscaldanti, alloggiate in vani (16v) ricavati nello spessore di un corpo (19) tubolare alloggiato a sua volta all'interno della superficie (5) di scambio ed addossato alla medesima.

Preferibilmente i mezzi (15) termovettori sono associati anche alla superficie (22) cilindrica di maggior diametro della vasca (2), essendo distribuiti lungo lo sviluppo circonferenziale della cavità (21) di contenimento dei prodotti ed attuati, anche in questo caso, da resistenze (16) elettriche, riscaldanti, poste all'esterno della superficie (22) metallica ed addossate alla medesima. I mezzi (6) raschiatori, (Figure 1 e 6) sono associati alle superfici (5 e 22) di scambio termico trovando attuazione in una forma sostanzialmente planare, dotata di due bordi (8) raschianti, rettilinei, associabili contemporaneamente almeno con le contrapposte superfici cilindriche (5 e 22) della cavità (21) toroidale di contenimento del prodotto.

La macchina (1) ulteriormente comprende mezzi (7) di molleggio dei mezzi (6) raschiatori che consentono ai bordi (8) raschianti di disporsi in condizioni ottimali di costante contatto molleggiato con le superfici (5,22) raschiate, in qualunque condizione termica nella quale la macchina (1) si trovi ad operare.

Preferibilmente, i mezzi (7) di molleggio dei mezzi (6) raschiatori sono integrati nella struttura planare dei medesimi, che a tale scopo è realizzata in modo da presentare almeno una feritoia (9), passante, di forma oblunga, preferibilmente a forma di parallelogramma posta a ridosso dei bordi (8) raschianti.

Adottando per i mezzi (6) raschiatori un materiale costitutivo metallico e/o plastico adatti ad operare alle temperature di esercizio della macchina (1), la conformazione geometrica propria dei mezzi (6) raschiatori consente ai medesimi, ovvero ai relativi bordi (8) raschianti, di coniugarsi perfettamente con le superfici (5,22) raschiate, qualunque sia il profilo termicamente deformato da esse posseduto.

Come mostrato dalle figure 1 e 3, i mezzi (6) raschiatori sono preferibilmente complanari tra loro e sono sfalsati longitudinalmente alla direzione dell'asse (2a) in modo da interessare, ciascuno una metà delle superfici (5,22) di scambio dello scambiatore (4) termico che contornano in combinazione tra loro la cavità (21) di contenimento. Come osservabile dalle Figure 4 e 5, i mezzi (6) raschiatori sono supportati da barre (10) orientate parallelamente all'asse (2a) della vasca, le quali sono incluse in un telaio (14) strutturale motorizzato che è girevole intorno all'asse (2a) longitudinale, di simmetria della cavità (21) toroidale di contenimento.

Per effetto del movimento rotatorio del telaio (14), le barre (10) conferiscono ai mezzi (6) raschiatori un moto di rivoluzione che porta i mezzi raschiatori (6) medesimi a raschiare sistematicamente, con frequenza adeguatamente comandata, le superfici (5 e 22) delimitanti la cavità (21).

Dal confronto delle figure 5 e 6 è possibile notare inoltre che le barre (10) rotanti prevedono delle cave (11) passanti dotate di facce (12) sostanzialmente piane, contrapposte, contro le quali i mezzi (6) raschiatori, planari, sono addossati e supportati a riscontro.

Dei mezzi (13) di vincolo a scatto elastico sono previsti alle estremità dei mezzi (6) raschiatori essendo ricavati in corpo unico con gli stessi e conformati per vincolare, rimovibilmente e rapidamente, i mezzi (6) raschiatori a bordi (23) complementari delle cave (11).

In figura 7 è illustrata una variante esecutiva di mezzi (6) raschiatori integranti i mezzi (7) di molleggio.

Nel presente esempio di realizzazione del trovato i mezzi (6) raschiatori trovano attuazione in una diversa forma delle feritoie (7), che qui appaiono più numerose e realizzate sotto forma di intagli polilateri, obliqui. Nella Figura 8 che mostra una sezione assiale di una diversa forma di macchina, qui indicata con riferimento (20), i mezzi (6) raschiatori utilizzati sono conformati come mostrato in Figura 7.

Dal raffronto di questa alternativa di realizzazione della macchina (20) si evince che, a seconda del diverso disegno conferito ai mezzi (7) di molleggio, è possibile modulare costruttivamente l'elasticità dei mezzi raschiatori (6) in modo da fornire le condizioni di raschiamento ottimale necessarie per i vari tipi di prodotto sottoposto al trattamento termico e per tutte le temperature di esercizio della macchina (1,20).

Inoltre, vantaggiosamente, è possibile anche equipaggiare una stessa macchina con mezzi (6) raschiatori di forme diverse, ovvero di elasticità diverse, da scegliere e da impiegare ogni volta, anche con sostituzione rapida, senza necessità di attrezzi speciali, come esemplificato in figura 6, per specializzare la macchina (1,20) in funzione del trattamento termico specifico e/o di ogni specifico prodotto da trattare. I mezzi (13) di vincolo rapido a scatto elastico peraltro agevolano notevolmente non solo il ricambio rapido dei diversi tipi di mezzi (6) raschiatori, ma anche la semplice rimozione dei mezzi (6) raschiatori in uso allo scopo di favorire e velocizzare le operazioni di manutenzione, lavaggio ed igienizzazione della macchina (1,20) stessa.

In Figura 9 è illustrata una ulteriore forma di realizzazione di una macchina qui contraddistinta con il riferimento (30) nella quale lo scambiatore (4) è interamente confinato all'interno della superficie (5) cilindrica di minore diametro della vasca (2) ivi trovando attuazione con impiego di mezzi (15) termovettori a fluido, attuati in particolare da un flusso di vapore acqueo proveniente ad esempio da una caldaia esterna. E’ evidente che nel caso in cui si volesse utilizzare la macchina (30) in funzione refrigerante per il prodotto in trattamento, il fluido termovettore potrebbe essere identificato ad esempio da una miscela di glicol etilenico liquido.

I mezzi (15) termovettori comprendono un corpo (19) tubolare cavo che è sostenuto da un asse (24) centrale supportato alle proprie opposte estremità e che è percorso internamente da rami (25,26) di alimentazione e scarico di un circuito (17) lungo il quale il fluido termovettore viene condotto all'interno del corpo (19) tubolare e successivamente evacuato verso l’esterno del medesimo (19).

Anche in questo caso la superficie (5) di scambio dello scambiatore (4) ha una conformazione cilindrica liscia che può essere agevolmente raschiata dai mezzi (6) raschiatori integranti i mezzi (7) di molleggio.

Più in particolare, i mezzi (6) raschiatori trovano preferibile - attuazione in questa forma di realizzazione della macchina (30) - sotto forma planare di lamelle flessibili, di piccolo spessore, di acciaio armonico. Le lamelle sono portate di sbalzo dalle barre (10) rotanti dalle quali si proiettano in modo da contattare con un certo grado di inflessione elastica, forzata, in primo luogo la superficie (5) di scambio termico più interna della vasca (2) e, insieme a queste preferibilmente anche le restanti pareti (3,22) che contornano la cavità (21) di contenimento dei prodotti da trattare (come evidenziato dalle figure 10-12).

Quanto al supporto delle lamelle elastiche da parte delle barre (10) rotanti, ovvero degli elementi del telaio (14) che integrano le barre (10) rotanti, le figure mostrano che anche in tal caso le lamelle possono essere trattenute a sbalzo da idonee cave (11) nelle quale sono serrate e trattenute ad opera di mezzi a vite.

Il trovato raggiunge pienamente lo scopo di realizzare condizioni di raschiamento ottimali e tali impedire il degrado termico anche delle particelle più minute del prodotto in trattamento, qualificandosi inoltre anche per un’alta flessibilità operativa e per una notevole semplificazione costruttiva le quali contribuiscono ad innalzare l’efficienza della macchina, riducendone anche i costi di costruzione e manutenzione.

Il trovato così concepito è suscettibile di evidente applicazione industriale; può essere altresì oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per trattamento termico di prodotti sfusi, in particolare alimentari, comprendente una vasca (2) di contenimento dei prodotti, avente pareti (3;5,22) laterali; uno scambiatore (4) termico, associato alla vasca (2), supportato da dette pareti (3;5,22) laterali, e dotato di almeno una superficie (3;5,22) di scambio termico destinataria di contatto con detti prodotti; mezzi (6) raschiatori, associati con, e mobili rispetto a, almeno detta superficie (3;5,22) di scambio termico; caratterizzata dal fatto che almeno una detta superficie (3;5,22) di scambio termico ha forma essenzialmente cilindrica; detti mezzi (6) raschiatori comprendendo mezzi (7) di molleggio ed essendo dotati di almeno un bordo (8) raschiante rettilineo il quale è associabile a contatto elasticamente contrastato con detta almeno una superficie (3;5,22) di scambio termico.
2. 2. Macchina, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta almeno una superficie (3;5,22) di scambio ha forma cilindrica liscia.
3. 3. Macchina, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (6) raschiatori hanno forma sostanzialmente planare che integra i detti mezzi (7) di molleggio.
4. 4. Macchina, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (6) raschiatori sono conformati con spessore sottile e sono realizzati in acciaio armonico.
5. 5. Macchina, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta forma sostanzialmente planare è attraversata da almeno una feritoia (9) passante.
6. 6. Macchina, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta una o ciascuna feritoia (9) passante ha una forma oblunga.
7. 7. Macchina, secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (6) raschiatori sono supportati da barre (10), rotanti con moto di rivoluzione rispetto ad almeno una detta superficie (3;5,22) di scambio termico.
8. 8. Macchina, secondo le rivendicazioni 4 e 6, caratterizzata dal fatto che dette barre (10) rotanti sono provviste di cave (11) di impegno e supporto a sbalzo di detti mezzi (6) raschiatori portati in proiezione verso detta almeno una superficie (3;5,22) di scambio termico.
9. 9. Macchina, secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che dette barre (10) rotanti sono dotate di almeno una faccia (12) piana, detti mezzi (6) raschiatori essendo supportati a riscontro con detta faccia (12) piana.
10. 10. Macchina, secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi (13) di vincolo a scatto elastico vincolanti rimovibilmente detti mezzi (6) raschiatori a dette barre (10) rotanti.
11. 11. Macchina, secondo una delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzata dal fatto che dette barre (10) rotanti sono incluse in un telaio (14) strutturale motorizzato e girevole intorno ad un asse (2a) longitudinale, di simmetria di almeno detta superficie (5;22) di scambio, cilindrica.
12. 12. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi (15) termovettori portati almeno da detta almeno una superficie (3;5,22) di scambio cilindrica.
13. 13. Macchina secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (15) termovettori includono resistenze (16) elettriche alloggiate almeno in un vano (16v) interno a detta almeno una superficie (3;5,22) di scambio, cilindrica.
14. 14. Macchina, secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (15) termovettori includono un circuito (17) percorso da un fluido termovettore.
15. 15. Macchina, secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che detto fluido termovettore è vapore acqueo.