IT201800006618A1

IT201800006618A1 - Apparato per la produzione automatizzata di compresse di prodotti alimentari per l'estrazione a caldo di bevande

Info

Publication number: IT201800006618A1
Application number: IT102018000006618A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2019-12-25
Also published as: EP3809864A1; US11937616B2; WO2020003099A1; CA3104250A1; JP7467363B2; CN112437610A; US20210259271A1; KR20210025066A; AU2019293380A1; JP2022535466A

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

[0001] La presente invenzione è generalmente applicabile al settore tecnico della preparazione di prodotti alimentari ed ha particolarmente per oggetto un apparato per la produzione automatizzata di compresse per l’estrazione a caldo di bevande.

Stato della tecnica

[0002] E’ noto che alcune bevande sono ottenute mediante infusione o estrazione istantanea di aromi e principi attivi contenuti in prodotti alimentari quali caffè, orzo, malto, ginseng, tisane ed altri similari.

[0003] Generalmente l’infusione o l’estrazione delle bevande è ottenuta mediante acqua calda o bollente a pressione ambiente o preferibilmente superiore a quella atmosferica.

[0004] Una classe particolare di prodotti base è quella che prevede la macinatura in modo da ottenere polveri di varia granulometria.

[0005] Un primo esempio tipico di tale classe di prodotti è costituito dal caffè che viene preliminarmente miscelato, tostato e quindi macinato a freddo ottenendo la classica polvere di caffè venduta anche in confezioni ermeticamente chiuse e sottovuoto per uso domestico ed in locali pubblici.

[0006] Un altro esempio tipico è costituito da porzioni di caffè macinato in polvere preconfezionate sotto forma di cialde in carta filtro o capsule di plastica o alluminio di varie forme e dimensioni.

[0007] Queste cialde vengono inserite in macchine relativamente economiche ed alla portata di consumatori privati o di piccole imprese e comunità per ottenere caffè espresso di ottima qualità.

[0008] Un inconveniente di tali noti metodi e articoli per ottenere caffè espresso ed altre bevande risiede nei costi relativamente elevati di produzione e confezionamento delle capsule o cialde, con conseguente elevato prezzo di vendita per il consumatore finale.

[0009] Un altro inconveniente consiste nel fatto che questo noto tipo di confezionamento richiede la presenza di involucri di plastica, carta, alluminio o di altri materiali per contenere il prodotto da filtrare, determinando una maggiore complessità e criticità del processo produttivo.

[0010] Un altro inconveniente ancora è costituito dalla difficoltà di smaltimento ecologico e di riduzione dell’impatto ambientale a causa della presenza dei suddetti involucri dopo l’erogazione del caffè.

[0011] Per superare tali inconvenienti, è stato studiato un nuovo processo di produzione di compresse o pastiglie di caffè che non richiede involucri esterni di alcun tipo ma richiede l’umidificazione della compressa e l’applicazione alla stessa di energia sotto forma di vibrazioni, in particolare vibrazioni ultrasoniche ad alta frequenza.

[0012] Processi di questo tipo sono descritti e rivendicati ad esempio in EP1956921. Sebbene questo metodo di preparazione abbia portato numerosi vantaggi rispetto ai prodotti del passato, quale ad esempio l’eliminazione della capsula esterna in plastica della polvere di caffè, riducendo notevolmente l’impatto ambientale, esso presenta lo svantaggio che le vibrazioni devono essere trasmesse per contatto o mediante un mezzo interposto, con conseguente maggiore complessità e costo del processo produttivo.

[0013] Inoltre la compattazione della compressa non è uniforme perché le onde ultrasoniche si attenuano progressivamente attraversando la compressa, tanto che oltre un certo limite di spessore non si riesce più a compattare uniformemente la compressa.

[0014] Per ovviare almeno parzialmente tale inconveniente è stato sviluppato un metodo di produzione di compresse per l’estrazione a caldo di bevande che utilizza una fase di somministrazione di onde elettromagnetiche alla compressa per conferire alla stessa una relativa compattezza ed autoportanza senza alcun involucro di contenimento esterno, come descritto e rivendicato in EP2793597, concesso alla stessa Richiedente.

[0015] Questa soluzione, benché sia più flessibile ed energeticamente vantaggiosa rispetto aH’utilizzo di onde ultrasoniche per la produzione di compresse, non è esente da inconvenienti.

[0016] Un primo inconveniente è rappresentato dal fatto che la somministrazione di onde elettromagnetiche viene ottenuta mediante l'utilizzo di un generatore di onde elettromagnetiche a micro-onde con frequenza fissa e non regolabile.

[0017] Tenendo conto che per produrre compresse di dimensioni e proprietà organolettiche differenti sarebbe necessario variare la frequenza delle onde elettromagnetiche al fine di mantenere elevata la qualità del prodotto finito, è evidente il limite imposto da un generatore di micro-onde a frequenza costante, a meno di variare la configurazione del generatore a gradino.

[0018] Un ulteriore inconveniente di questa nota soluzione è rappresentato dal fatto che la fase di omogeneizzazione e umidificazione della polvere di caffè deve essere fatta manualmente e richiede mezzi particolarmente complessi, con conseguente aumento dei tempi di realizzazione della compressa.

Problema tecnico

[0019] Alla luce dello stato della tecnica noto il problema tecnico che la presente invenzione si propone di risolvere è quello di fornire un apparato per la produzione automatica di compresse per l’estrazione a caldo di bevande prive di involucro con grado di compattazione variabile, con elevata produttività ed efficienza energetica.

Presentazione dell'invenzione

[0020] Scopo del presente trovato è quello di risolvere il problema sopra citato mettendo a disposizione un apparato per la produzione completamente automatizzata di compresse autoportanti che presenti caratteristiche di elevata efficienza e relativa economicità.

[0021] Uno scopo particolare del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che permetta di ridurre i tempi di produzione delle compresse.

[0022] Un altro scopo particolare del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che consenta una produzione delle compresse con un elevato rendimento energetico.

[0023] Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che consenta di calibrare in modo preciso e su richiesta l’entità di aggregazione del macinato e quindi il grado di permeabilità all’acqua.

[0024] Un altro scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che consenta di produrre compresse autoportanti, prive di materiale di supporto e/o di sostanze collanti additive.

[0025] Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che permetta la produzione di compresse in cui il macinato sia aggregato esclusivamente con le sostanze presenti naturalmente in esso ed una piccola dose di acqua.

[0026] Un altro scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra descritto che possa regolare la finezza e la quantità del macinato, la quantità di acqua aggiunta, le tempistiche di produzione e la spinta di formatura sul macinato.

[0027] Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un apparato del tipo sopra indicato che consenta di ridurre notevolmente i costi di gestione dell’apparato e di produzione delle compresse.

[0028] Gli scopi sopra accennati, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un apparato per la produzione di compresse di prodotti alimentari per l’estrazione a caldo di bevande, in accordo con la rivendicazione 1, il quale apparato comprende un serbatoio di alimentazione di prodotti alimentari sfusi suscettibili d’infusione, mezzi di macinatura dei prodotti alimentari sfusi per ottenere un macinato con granulometria predeterminata, mezzi di umidificazione del macinato per conferirgli un grado di umidità predeterminato e mezzi di miscelazione ed omogeneizzazione del macinato umidificato per ottenere una miscela omogenea.

[0029] L’apparato inoltre comprende mezzi di pesatura della miscela umidificata ed omogeneizzata per ottenere una dose di peso predeterminato, mezzi di formatura della dose di miscela per realizzare una compressa di volume predeterminato e mezzi di irraggiamento della compressa con un fascio di onde elettromagnetiche per surriscaldare e portare ad una parziale cottura e/o sinterizzazione le particelle della miscela umidificata ed omogeneizzata e conferire alla stessa una relativa compattezza ed auroportanza senza alcun involucro di contenimento.

[0030] L’apparato comprende mezzi di controllo agenti sui mezzi di macinatura, umidificazione, omogeneizzazione, pesatura, formatura ed irraggiamento per controllare i parametri di granulometria, grado di umidità, omogeneità, peso, volume e compattezza della compressa in modo da variare la permeabilità all’acqua della compressa finita in funzione dei suddetti parametri.

[0031] Grazie a tale combinazione di caratteristiche, è possibile produrre compresse autoportanti in tempi rapidi e con un’efficienza energetica elevata.

[0032] Inoltre, la quantità di acqua aggiunta viene omogeneizzata con la dose di macinato e viene poi dispersa in ambiente per evaporazione a processo ultimato.

[0033] Ancora, con l’apparato secondo l’invenzione è possibile calibrare su di esse l'entità di aggregazione della polvere, e regolare i vari parametri di funzionamento mediante un computer o PLC controllato da un software dedicato, è possibile ottenere sulla compressa diverse permeabilità all'acqua su richiesta. Tale diverso grado di permeabilità consente di sfruttare a pieno il caffè o altro prodotto macinato, che come sappiamo, reagisce in modi sempre diversi al variare della tipologia di prodotto, del suo trattamento, macinatura, tostatura, pressatura.

[0034] Forme vantaggiose di realizzazione del trovato sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

[0035] Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un apparato per la produzione automatizzata di compresse autoportanti per l’estrazione a caldo di bevande illustrato a titolo di esempio non limitativo con l’aiuto delle seguenti tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 è una vista prospettica dell’apparato secondo l’invenzione; la FIG. 2 è una vista sezionata dell’apparato di Fig. 1 ;

la FIG. 3 è una vista sezionata di un primo particolare dell’apparato di Fig. 1 ;

le FIGG. 4A e 4B sono rispettivamente una vista prospettica e sezionata di un secondo particolare dell’apparato di Fig. 1 ;

le FIGG. 5 e 6 sono una vista prospettica esplosa ed un rispettivo ingrandimento del primo particolare dell’apparato di Fig.3;

le FIGG. 7A e 7B sono due viste sezionate del primo particolare dell’apparato di Fig.3;

le FIGG. 8 e 9 sono rispettivamente una vista prospettica ed una vista sezionata di un terzo particolare dell’apparato di Fig.1 ;

le FIGG. 10 e 11 sono rispettivamente una vista prospettica ed una vista sezionata di un quarto particolare dell’apparato di Fig.1 .

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito [0036] Con particolare riferimento alle figure citate, è illustrato un apparato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1 , per la produzione automatizzata di compresse di prodotti alimentari per l’estrazione a caldo di bevande.

[0037] L’apparato 1 , può essere vantaggiosamente utilizzato su prodotti di vario tipo purché suscettibili di infusione, il cui elenco non esaustivo comprende caffè, orzo, malto, ginseng, thè, carcadè, tisane ed altri prodotti similari.

[0038] Nel seguito verrà descritto l’apparato con riferimento ad una compressa di caffè, sebbene l’apparato possa essere utilizzato per uno qualsiasi dei prodotti sopra indicati.

[0039] Come illustrato nelle FIGG. dalla 1 alla 4, l’apparato 1 comprende un serbatoio 2 di carico di caffè in chicchi posto superiormente a mezzi di macinatura 3 dei prodotti sfusi per ottenere un prodotto macinato con granulometria predeterminata.

[0040] Il serbatoio 2 superiore potrà comprendere un contenitore 4 di qualsiasi forma, con una capacità predeterminata sufficiente ad alimentare l’apparato 1 per la produzione di un lotto ed avrà una bocca superiore di carico 5 preferibilmente provvista di sportello 6 per l’introduzione e la protezione del prodotto sciolto ed una bocca inferiore di alimentazione 7 operativamente accoppiata ai mezzi di macinatura 3.

[0041] Vantaggiosamente, il serbatoio 2 potrà essere provvisto di un sensore di livello, non illustrato nelle figure, atto a rilevare la quantità del prodotto caricato in modo continuo. Il prodotto sfuso potrà avanzare per gravità verso i mezzi di macinatura 3 attraversando un canale di collegamento tubolare 8 posto nella bocca inferiore 7 del serbatoio 2.

[0042] A valle dei mezzi di macinatura 3 sono previsti mezzi di umidificazione 9 del macinato per conferire al prodotto macinato un grado di umidità predeterminato e mezzi di miscelazione ed omogeneizzazione 10 del macinato umidificato per ottenere una miscela omogenea.

[0043] Nella forma di realizzazione mostrata nelle figura, i mezzi di macinatura 3, umidificazione 9 ed omogeneizzazione 10 sono raccolti in un primo gruppo operativo 11 avente un’apertura di ingresso 11A del prodotto alimentare ed un’apertura di scarico 11B della miscela umidificata ed omogeneizzata, come meglio illustrato in FIG. 3.

[0044] I mezzi di macinatura 3 e di miscelazione ed omogeneizzazione 10 potranno comprendere una serie di elementi discoidali rotanti 12A,12B reciprocamente sovrapposti e montati su un albero motorizzato verticale 13 azionato da un primo motore elettrico 14 con velocità di rotazione variabile ed opportunamente controllata.

[0045] Gli elementi discoidali 12A, 12B sono opportunamente sagomati per effettuare le rispettive fasi di macinatura, miscelazione e omogeneizzazione e per consentire il passaggio e l’avanzamento del prodotto da trattare dall’apertura di ingresso 11A all’apertura di scarico 11B.

[0046] Come meglio illustrato nelle FIGG. 3 e 5, gli elementi discoidali di macinatura 12A comprendono una coppia di macine 15 con profilo sostanzialmente conico, una esterna fissa 15’ ed una interna rotante 15” calettata sull’albero motore 13 e sostanzialmente concentrica rispetto alla macina fissa 15’ e poste ad una distanza reciproca assiale prestabilita.

[0047] Opportunamente, tale distanza tra le macine 15 potrà essere opportunamente regolata mediante un primo attuatore 16 per modificare la granulometria del macinato in funzione del tipo di compressa da ottenere.

[0048] Preferibilmente, superiormente alle macine coniche 15 sono disposte palette convogliatrici 17 con profilo parzialmente elicoidale o semplicemente inclinate per agitare e comprimere in modo costante il prodotto sfuso verso le macine 15.

[0049] Come meglio illustrato nelle FIGG. dalla 5 alla 8, gli elementi discoidali di miscelazione e di omogeneizzazione 12B potranno essere sostanzialmente simili e comprendere pale 18 separate da uno spazio lobato 19 di sezione predeterminata.

[0050] Opportunamente, gli elementi discoidali palettati di miscelazione ed omogeneizzazione 12B potranno essere separati tra loro da anelli separatori 20 orizzontali fissi provvisti di almeno una fessura 21 di ampiezza predeterminata per il passaggio del macinato da un elemento palettato 12B all’altro.

[0051] Secondo una forma di realizzazione preferita del trovato, le pale 18 di un elemento discoidale palettato 12B potranno essere sfalsate rispetto alle pale 18 dell’elemento discoidale palettato 12B successivo e la fessura 21 di un separatore 20 potrà essere sfalsata rispetto alla fessura 21 dell’anello separatore 12B successivo, come meglio illustrato nelle FIGG 7 e 8.

[0052] Inoltre, il primo gruppo operativo 11 potrà comprendere tre elementi discoidali di miscelazione ed omogeneizzazione 12B ciascuno con tre pale radiali 18 profilate in modo tra loro simmetrico ed ogni elemento discoidale palettato 12B potrà comprendere un profilo differente rispetto a quello degli altri elementi palettati 12B.

[0053] Sperimentalmente si è dimostrato che questa particolare disposizione consente al primo gruppo operativo 11 di miscelare ed omogeneizzare il macinato in modo uniforme.

[0054] I mezzi di umidificazione 9 potranno comprendere almeno un ugello 22 interposto tra gli elementi discoidali di macinatura 12A ed un primo elemento discoidale di miscelazione ed omogeneizzazione 12B.

[0055] Questo ugello 22 potrà essere fluidicamente collegato ad un condotto assiale 23 ricavato internamente all’albero motorizzato 13 e potrà essere conformato per nebulizzare l’acqua contenuta in un apposito recipiente 24.

[0056] L’acqua da nebulizzare potrà essere prelevata dal recipiente 24 mediante una pompa peristaltica a portata variabile, non illustrata nelle figure, per consentire la regolazione della quantità di acqua prelevata e di conseguenza il grado di umidità del macinato all’interno del primo gruppo operativo 11.

[0057] Preferibilmente, l’ugello 22 potrà essere affacciato ad uno degli spazi lobati 19 presenti tra le pale 18 del primo elemento discoidale palettato 12B per consentire al prodotto macinato di essere immediatamente umidificato e contemporaneamente spinto verso gli elementi discoidali palettati 12B inferiori per essere successivamente omogeneizzato.

[0058] Come illustrato nelle FIGG. 3 e 5 e nelle FIGG. dalla 7 alla 11, l’apparato 1 comprende mezzi di pesatura 25 della miscela umidificata ed omogeneizzata per ottenere una dose di peso predeterminato, seguiti da mezzi di formatura 26 della dose di miscela per realizzare una compressa di volume predeterminato.

[0059] A valle dei mezzi di formatura 26 sono previsti mezzi di irraggiamento 27 della compressa con un fascio di onde elettromagnetiche per surriscaldare e portare ad una parziale cottura e/o sinterizzazione le particelle della miscela umidificata ed omogeneizzata e conferire alla stessa una relativa compattezza ed auto-portanza senza alcun involucro di contenimento.

[0060] Per convogliare la miscela umidificata ed omogeneizzata verso i mezzi di pesatura 25, l’elemento discoidale 12 posto più a valle rispetto aN’ugello 22 potrà essere posizionato in prossimità dell’apertura di scarico 11B del primo gruppo operativo 11 e potrà essere affacciato ad uno scivolo chiuso 28 e sostanzialmente inclinato con un angolo di inclinazione predeterminato.

[0061] Vantaggiosamente, potranno essere previsti mezzi vibranti 29 associati allo scivolo 28 per favorire l’avanzamento della miscela umidificata ed omogeneizzata verso i mezzi di pesatura 25 ed evitare adesioni locali della miscela alle superfici interne dello scivolo 28.

[0062] I mezzi di pesatura 25 potranno comprendere un contenitore 30 posto alla base dello scivolo 28 per raccogliere la miscela, il quale è provvisto di una parete di fondo a ghigliottina 31 munita di un primo sensore di pressione 32 per attivare e rispettivamente disattivare l’albero motorizzato 13 ed interrompere la macinazione e l’avanzamento del prodotto al raggiungimento del peso della dose di miscela raccolta.

[0063] La parete di fondo a ghigliottina 31 potrà essere movimentata alternativamente mediante un opportuno attuatore, non visibile nelle figure, per aprire il fondo del contenitore 30 e consentire la caduta periodica per gravità della dose verso i mezzi di formatura 26.

[0064] Questi ultimi potranno comprendere almeno un alveolo 33 posizionabile inferiormente ai mezzi di pesatura 25 per raccogliere temporaneamente la dose pesata.

[0065] Come meglio illustrato nelle FIGG 8 e 9, ogni alveolo 33 potrà essere montato su un supporto di movimentazione 34 atto a portare la dose pesata tra una posizione iniziale di allineamento Pi alla parete a ghigliottina 31 ad una posizione finale di allineamento P2 ad una zona di irraggiamento della compressa.

[0066] Secondo una forma di realizzazione preferita del trovato, il supporto di movimentazione 34 potrà comprendere una pluralità di alveoli 33 e potrà essere mobile con moto rotatorio, rispettivamente traslatorio per portare ognuno degli alveoli 33 tra la posizione iniziale P1 alla posizione finale P2.

[0067] Preferibilmente, il supporto di movimentazione 34 potrà comprendere due alveoli 33A, 33B posizionati alle estremità 35A, 35B di un braccio orizzontale 35 imperniato su un albero rotante 36 calettato ad un secondo motore elettrico 37.

[0068] In questo modo, il braccio orizzontale 35 potrà ruotare consentendo ad ogni alveolo 33A, 33B di muoversi dalla posizione iniziale Pi alla posizione finale di allineamento P2.

[0069] Secondo un ulteriore aspetto particolare del trovato, i mezzi di formatura 26 e di irraggiamento 27 sono raccolti in un secondo gruppo operativo 38 comprendente un applicatore 39 avente una porzione superiore fissa 39A definente una cavità interna 0 camera di irraggiamento 40 ed una porzione inferiore mobile 39B definita dall’alveolo 33, come illustrato in FIG.

11.

[0070] I mezzi di formatura 26 potranno comprendere un pressore 41 posto superiormente all’alveolo 33 quando quest’ultimo sarà allineato alla posizione finale P2 e sarà azionato alternativamente per muoversi verticalmente verso l’alveolo 33 per comprimere la dose di miscela umidificata ed omogeneizzata raccolta dai mezzi di pesatura 25.

[0071] Vantaggiosamente, il pressore 41 sarà mobile mediante mezzi pneumatici 42, idraulici o tecnicamente equivalenti e sarà associato ad un secondo sensore di pressione 43 per rilevare il grado di compressione della dose atta a formare la compressa e ad un sensore lineare 44 atto a verificare lo spessore della stessa.

[0072] Preferibilmente, la pressione esercitata dal pressore 41 sulla dose sarà costante durante tutta la fase di irraggiamento delle onde elettromagnetiche e potrà essere compresa tra 1 e 5 bar e preferibilmente prossima a 2,5 bar.

[0073] Come illustrato in FIG. 11, i mezzi di irraggiamento 27 potranno comprendere un generatore di onde elettromagnetiche 45 collegato ad una antenna 46 posizionata all'interno della cavità o camera di irraggiamento 40 dell’applicatore 39 mediante un cavo coassiale 47 opportunamente schermato.

[0074] Preferibilmente, l’antenna 46 potrà essere posizionata nella porzione superiore fissa 39A dell’applicatore 39.

[0075] Il generatore 45 potrà essere atto a generare un campo elettromagnetico alternato con frequenza di emissione oscillante nel campo delle microonde e compreso tra 0,5 e 3 GHz, preferibilmente compreso tra 2,40 e 2, 50Hz e ancora più preferibilmente prossimo a 2,45GHz.

[0076] In modo in sé noto, il generatore 45 del campo elettromagnetico oscillante potrà essere scelto nel gruppo che comprende i triodi di potenza, triodi di potenza controllati da inverter, gli amplificatori con tecnologia a magnetron, amplificatori con tecnologia allo stato solido o una combinazione degli stessi. Preferibilmente, nella forma di realizzazione illustrata nei disegni, il generatore è del tipo a tecnologia allo stato solido.

[0077] Opportunamente, i mezzi di irraggiamento 27 potranno attivarsi al termine della fase di compressione ed il pressore 41 potrà essere provvisto di almeno un’apertura di sfiato 48 per consentire al vapore generato durante la fase di irraggiamento dall’acqua presente nella compressa di essere scaricato all’esterno.

[0078] In modo in sé noto, il pressore 41 potrà essere realizzato in un materiale trasparente alle microonde mentre l’applicatore 39 potrà essere conformato per evitare sia la fuoriuscita delle onde elettromagnetiche verso l’esterno che la distribuzione delle stesse in modo uniforme su tutto il volume della dose di macinato.

[0079] Secondo un altro aspetto particolare del trovato, l’applicatore 39 potrà essere provvisto di un elemento regolatore 49 atto a variare e calibrare la frequenza di risonanza della cavità o camera di irraggiamento 40 in modo da adattarla alla frequenza di emissione del generatore 45.

[0080] Infatti, è noto che quando la frequenza di risonanza della cavità 40 è prossima alla frequenza di emissione del generatore 45, e quindi dell’antenna 46, l’apparato 1 risulta più efficiente e consuma meno energia per dissipazione nociva sotto forma di calore. In questo modo tutto il campo elettromagnetico generato viene convogliato sulla dose di macinato riducendo al minimo il campo riflesso il quale potrebbe essere deleterio per i mezzi esterni alla cavità 39 e che compongono l’apparato 1.

[0081] Tuttavia, durante il tempo di applicazione del campo elettromagnetico a micro-onde la quantità d’acqua presente nella dose di macinato si trasforma progressivamente in vapore uscendo dalla cavità 40 dell’applicatore 39, con conseguente aumento del campo riflesso nella stessa.

[0082] Per evitare questo fenomeno, i mezzi di irraggiamento 27 potranno comprendere un sensore elettromagnetico 50 atto a rilevare la frequenza del campo elettromagnetico riflesso nella cavità 40 e generare un segnale di retroazione per consentire una variazione della frequenza di emissione del campo elettromagnetico del generatore 45.

[0083] Appare evidente che i mezzi di irraggiamento 27 provvisti del sensore elettromagnetico 50 permettono una auto-regolazione in frequenza in funzione della variazione del grado di umidità della dose da trattare ed in particolare, la frequenza di risonanza avrà un valore maggiore all’inizio della fase di irraggiamento ed un valore inferiore alla fine.

[0084] Sperimentalmente si è dimostrato che per ottenere una compressa con un accettabile grado di compattezza ed auto-portanza, partendo da una dose di macinato umidificato con una quantità di acqua compresa tra 5% e 10% della sua massa, la frequenza di risonanza dell’applicatore 39 è compresa tra 2,42GHz, nell’istante iniziale con la dose di macinato ancora umida, e 2,48GHz nell’istante precedente aN’ottenimento di una compressa finita e sinterizzata.

[0085] Secondo un aspetto peculiare del trovato, sono previsti mezzi di controllo 51 agenti sui mezzi di macinatura 3, di umidificazione 9, di miscelazione e omogeneizzazione 10, di pesatura 25, di formatura 26 e di irraggiamento 27 per controllare i parametri di granulometria, grado di umidità, omogeneità, peso, volume e compattezza della compressa in modo da variare la permeabilità all’acqua della compressa finita in funzione dei suddetti parametri.

[0086] Ad esempio, i mezzi di controllo 51 potranno essere atti a ricevere il segnale di retroazione generato dal sensore elettromagnetico 50 per controllare la frequenza di emissione del generatore 45 ed il tempo di irraggiamento dell’antenna 46 in funzione della quantità di umidità residua presente nella compressa in modo da migliorare l’efficienza dei mezzi di irraggiamento 27.

[0087] Inoltre, i mezzi di controllo 51 potranno comprendere un computer o in generale un’unità a microprocessore operativamente connessa al primo attuatore 16 di regolazione dei mezzi di macinatura 3, alla pompa peristaltica dei mezzi di umidificazione 9, al primo motore elettrico 14 dei mezzi di macinatura 3 e di miscelazione ed omogeneizzazione 10, al primo sensore di pressione 32 dei mezzi di pesatura 25, al secondo sensore di pressione 43 ed al sensore lineare 44 dei mezzi di formatura 26 ed al sensore elettromagnetico 50 dei mezzi di irraggiamento 27.

[0088] L’unità a microprocessore potrà comprendere un’unità di memoria sulla quale è caricato un software operativo atto a controllare il funzionamento dei mezzi di macinazione 3, umidificazione 9, macinatura e omogeneizzazione 10, dosatura e formatura 26 della compressa ed a variare automaticamente la frequenza di emissione del generatore 45.

[0089] Come meglio illustrato nelle FIGG. 8 e 10, l’apparato 1 potrà comprende mezzi di raccolta e convogliamento 52 delle compresse finite posti a valle dei mezzi di irraggiamento 27 per il trasporto delle stesse ad una stazione di confezionamento atta a confezionare una pluralità di compresse sciolte in una confezione predeterminata, non illustrata nelle figure.

[0090] I mezzi di raccolta e convogliamento 52 potranno comprendere un estrattore 53 posto inferiormente all’alveolo 33 ed atto ad espellere verso l’alto la compressa finita al termine della fase di formatura e di irraggiamento, come illustrato in FIG. 9.

[0091] L’estrattore 53 potrà essere selettivamente azionato durante la movimentazione del braccio orizzontale 35 sul quale è montato l’alveolo 33 e potrà comprendere un’estremità inferiore 53B atta ad interagire con una camma 54 opportunamente sagomata per traslare l’estrattore 53 verso l’alto ed espellere la compressa dall’alveolo 33.

[0092] Inoltre, i mezzi di raccolta e convogliamento 52 potranno comprendere un secondo attuatore 55 di tipo pneumatico atto a spostare la compressa finita dall’estrattore 53 in posizione sollevata ad una zona di verifica 56 sulla quale è presente un terzo sensore di pressione 57 del tipo in sé noto il quale sarà atto a verificare il peso della compressa finita prima del suo trasporto alla stazione di confezionamento.

[0093] Come illustrato nelle FIGG. 8 e 10, la zona di verifica 56 potrà comprendere una lama mobile 58 opportunamente sagomata atta a spingere la compressa finita oltre la zona di verifica 56 dopo che quest’ultima ne ha verificato il peso.

[0094] Inoltre, i mezzi di raccolta e convogliamento 52 potranno comprendere una rampa 59 atta a permettere lo scorrimento della pastiglia finita e spinta dalla lama mobile 58 verso la stazione di confezionamento.

[0095] Vantaggiosamente, la zona di verifica 56 potrà essere opportunamente collegata ad uno sportello deviatore 60 posizionato lungo la rampa 59 per deviare lo scorrimento della compressa finita e non conforme al peso desiderato verso una zona di scarto, non illustrata nelle figure.

[0096] L’apparato 1, inoltre, potrà comprendere una pluralità di mezzi di macinatura 3, umidificazione 9, pesatura 25, formatura 26 ed irraggiamento 27 ed una pluralità di supporti di movimentazione 34 con una pluralità di alveoli 33 per la produzione in linea delle compresse auto-portanti senza alcun involucro di contenimento, senza per questo uscire daH’ambito di tutela del trovato.

[0097] Da quanto precede, appare evidente che l’apparato raggiunge gli scopi prefissati ed in particolare consente la riduzione delle tempistiche di produzione della compressa e presenta un’elevata efficienza energetica.

[0098] Anche se l’apparato è stato descritto con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Applicabilità Industriale

[0099] La presente invenzione è industrialmente applicabile in quanto può essere realizzata su scala industriale da parte di industrie appartenenti al settore tecnico dei prodotti alimentari.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un apparato (1) per la produzione di compresse di prodotti alimentari per l’estrazione a caldo di bevande, il quale apparato (1) comprende: - un serbatoio (2) di alimentazione di prodotti alimentari sfusi suscettibili d’infusione; - mezzi di macinatura (3) dei prodotti alimentari sfusi per ottenere un macinato con granulometria predeterminata; - mezzi di umidificazione (9) del macinato per conferirgli un grado di umidità predeterminato; - mezzi di miscelazione ed omogeneizzazione (10) del macinato umidificato per ottenere una miscela omogenea; - mezzi di pesatura (25) della miscela umidificata ed omogeneizzata per ottenere una dose di peso predeterminato; - mezzi di formatura (26) della dose di miscela per realizzare una compressa di volume predeterminato; - mezzi di irraggiamento (27) della compressa con un fascio di onde elettromagnetiche per surriscaldare e portare ad una parziale cottura e/o sinterizzazione le particelle della miscela umidificata ed omogeneizzata e conferire alla stessa una relativa compattezza ed auro-portanza senza alcun involucro di contenimento; in cui sono previsti mezzi di controllo (51) agenti su detti mezzi di macinatura (3), umidificazione (9), omogeneizzazione (10), pesatura (25), formatura (26) ed irraggiamento (27) per controllare i parametri di granulometria, grado di umidità, omogeneità, peso, volume e compattezza della compressa in modo da variare la permeabilità all’acqua della compressa finita in funzione dei suddetti parametri.
2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di macinatura (3), umidificazione (9) ed omogeneizzazione (10) sono raccolti in un primo gruppo operativo (11) avente un’apertura di ingresso (11 A) del prodotto alimentare sfuso ed un’apertura di scarico (11B) della miscela umidificata ed omogeneizzata.
3. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di macinatura (3) e di miscelazione ed omogeneizzazione (10) comprendono una pluralità di elementi discoidali rotanti (12), reciprocamente sovrapposti e montati su un albero motorizzato (13), detti elementi (12) essendo opportunamente sagomati per effettuare le rispettive fasi di macinatura, miscelazione ed omogeneizzazione e spingere il prodotto da detta apertura di ingresso (11 A) a detta apertura di scarico (11B).
4. Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi discoidali di macinatura (12A) comprendono una coppia di macine (15) reciprocamente affacciate e montate inferiormente ad una pluralità di palette convogliatrici (17).
5. Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi discoidali di miscelazione ed omogeneizzazione (12B) comprendono pale (18) separate da uno spazio lobato (19) di sezione predeterminata, detti elementi discoidali di miscelazione ed omogeneizzazione (12B) essendo separati tra loro da anelli separatori fissi (20) provvisti di almeno una fessura (21) per il passaggio del macinato da un elemento palettata (12B) all’altro.
6. Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di umidificazione (9) comprendono almeno un ugello (22) interposto tra detti elementi discoidali di macinatura (12A) ed un primo elemento discoidale di miscelazione ed omogeneizzazione (12B), detto ugello (22) essendo fluidicamente collegato ad un condotto assiale (23) ricavato internamente a detto albero motorizzato (13).
7. Apparato secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’elemento discoidale (12) a valle di detto primo gruppo operativo (11) è adiacente a detta apertura di scarico (11B) ed affacciato ad uno scivolo (28) sostanzialmente inclinato per convogliare la miscela umidificata ed omogeneizzata verso detti mezzi di pesatura (25).
8. Apparato secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi vibranti (29) associati a detto scivolo (28) per favorire l’avanzamento della miscela umidificata ed omogeneizzata verso detti mezzi di pesatura (25) ed evitare adesioni locali della miscela alle superfici interne di detto scivolo (28).
9. Apparato secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di pesatura (25) comprendono un contenitore (30) posto alla base di detto scivolo (28) per raccogliere la miscela ed avente una parete di fondo a ghigliottina (31) munita di un primo sensore di pressione (32) operativamente connesso a detti mezzi di controllo (51 ) per attivare, rispettivamente disattivare detto albero motorizzato (13) ed interrompere la macinazione e l’avanzamento del prodotto al raggiungimento del peso della dose di miscela raccolta, detta parete di fondo (31) essendo mobile alternativamente per consentire la caduta per gravità della dose verso detti mezzi di formatura (26).
10. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di formatura (26) comprendono almeno un alveolo (33) posizionabile inferiormente a detti mezzi di pesatura (25) per raccogliere la dose pesata, detto alveolo (33) essendo montato su un supporto di movimentazione (34) atto a portare la dose pesata tra una posizione iniziale di allineamento (Pi) a detta parete a ghigliottina (31) ad una posizione finale di allineamento (P2) ad una zona di irraggiamento.
11. Apparato secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di alveoli (33) associati a detto supporto di movimentazione (34), detto supporto (34) essendo mobile con moto rotatorio, rispettivamente traslatorio per portare ognuno di detti alveoli (33) tra detta posizione iniziale (P1) a detta posizione finale (P2).
12. Apparato secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di formatura (26) comprendono un pressore (41) posto superiormente a detto alveolo (33) in detta posizione finale (P2), detto pressore (41 ) essendo azionato alternativamente per comprimere la dose di prodotto ed essendo associato ad un secondo sensore di pressione (43) per rilevare il grado di compressione della dose per formare la compressa, detto pressore (41) essendo provvisto di almeno un’apertura di sfiato (48) per consentire al vapore generato durante la fase di irraggiamento di essere scaricato all’esterno.
13. Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di irraggiamento (27) comprendono un generatore di onde elettromagnetiche (45) collegato ad un antenna (46) inserita in un applicatore (39) mediante un cavo coassiale (47), detto generatore (45) essendo atto a generare un campo elettromagnetico alternato con frequenza di oscillazione nel campo delle microonde e compreso tra 0,5 e 3 GHz, preferibilmente compreso tra 2,40 e 2,50 GHz e ancora più preferibilmente prossimo a 2,45 GHz.
14. Apparato secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto generatore di campo elettromagnetico (45) è scelto nel gruppo che comprende i triodi di potenza, triodi di potenza controllati da inverter, gli amplificatori con tecnologia a magnetron, amplificatori con tecnologia allo stato solido o una combinazione degli stessi.
15. Apparato secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto applicatore (39) comprende una porzione superiore fissa (39A) definente una cavità interna o camera di irraggiamento (40) ed una porzione inferiore mobile (39B) definita da detto almeno un alveolo (33), detta antenna (46) essendo posizionata in detta cavità (40).
16. Apparato secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che detto applicatore (39) è provvisto di un elemento regolatore (49) atto a variare e calibrare la frequenza di risonanza di detta cavità (40) in modo da adattarla alla frequenza di emissione di detto generatore (45).
17. Apparato secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di irraggiamento (27) comprendono un sensore elettromagnetico (50) atto a rilevare la frequenza del campo elettromagnetico riflesso in detta cavità (40) e generare un segnale di retroazione per detti mezzi di controllo (51), detti mezzi di controllo (51) essendo atti a variare la frequenza di emissione di detto generatore (45) ed il tempo di irraggiamento di detta antenna (46) in funzione della quantità di umidità residua della compressa in modo da migliorare l’efficienza di detti mezzi di irraggiamento (27).
18. Apparato secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo (51) comprendono una unità a microprocessore operativamente connessa a detto primo (32) e detto secondo sensore (43) e a detto sensore elettromagnetico (50) ed avente una unità di memoria sulla quale è caricato un software operativo atto a controllare il funzionamento di detti mezzi di macinazione (3), umidificazione (9), omogeneizzazione (10), dosatura e formatura (26) della compressa ed a variare automaticamente la frequenza di emissione di detto generatore (45).
19. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di raccolta e convogliamento (52) delle compresse finite posti a valle di detti mezzi di irraggiamento (27) per il trasporto delle stesse ad una stazione di confezionamento atta a confezionare una pluralità di compresse sciolte in una confezione predeterminata.
20. Apparato secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di formatura (26) comprendono un estrattore (53) posto inferiormente a detto alveolo (33) ed atto ad espellere verso l’alto la compressa finita al termine della fase di formatura e irraggiamento, detti mezzi di raccolta e convogliamento (52) comprendendo un secondo attuatore (55) atto a spostare la compressa finita da detto estrattore (53) verso una zona di verifica (56) della compressa prima del suo trasporto a detta stazione di confezionamento.
21. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di mezzi di macinatura (3), umidificazione (9), pesatura (25), formatura (26) ed irraggiamento (27) ed una pluralità di supporti di movimentazione (34) con una pluralità di alveoli (33).