IT201900010134A1

IT201900010134A1 - Impianto di trattamento di recipienti adatti a contenere un prodotto versabile

Info

Publication number: IT201900010134A1
Application number: IT102019000010134A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Fusaro; Lionel Lichnewsky
Original assignee: Sidel Participations Sas
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-12-26
Also published as: EP3757025B1; US20200407207A1; EP3757025A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“IMPIANTO DI TRATTAMENTO DI RECIPIENTI ADATTI A CONTENERE UN PRODOTTO VERSABILE”

SETTORE TECNICO

La presente invenzione è relativa ad un impianto di trattamento di recipienti, ad esempio bottiglie in plastica o simili, adatti ad essere riempiti con un prodotto versabile, preferibilmente di tipo alimentare, ancor più preferibilmente sterilizzato.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un impianto per produrre i suddetti recipienti a partire da preforme note, per riempire i recipienti con il prodotto versabile e per applicare chiusure ai recipienti (ovvero, tapparli).

STATO DELL’ARTE

Sono noti impianti di trattamento di recipienti adatti a contenere, in particolare ad essere riempiti con, un prodotto versabile, preferibilmente di tipo alimentare, ancor più preferibilmente sterilizzato.

Generalmente, i recipienti trattati nei suddetti impianti sono definiti da bottiglie, flaconi o simili.

Nella presente descrizione, con i termini “trattati”, “trattamento”, o simili si intende indicare, da soli o in combinazione, i processi di formatura, riempimento e tappatura dei suddetti recipienti.

Tipicamente, un impianto di trattamento del tipo suddetto comprende essenzialmente:

- un’unità di formatura dei recipienti a partire da preforme note, solitamente realizzate in materiale plastico, ciascuna delle quali è atta ad essere modellata per ottenere un rispettivo recipiente;

- un’unità di riempimento ricevente in ingresso i recipienti formati, preferibilmente sterilizzati, dall’unità di formatura e atta a riempire tali recipienti con il prodotto versabile; e

- un’unità di tappatura, ricevente in ingresso i recipienti pieni dall’unità di riempimento e atta ad applicare un tappo ad ogni singolo recipiente e ad alimentare i recipienti così riempiti e chiusi ad un dispositivo di convogliamento per le successive eventuali operazioni di etichettatura, confezionamento e stoccaggio.

È nota nel settore l’esigenza di assicurare un’adeguata asetticità dei recipienti durante il processo di trattamento, al fine di garantire gli standard qualitativi e di sicurezza previsti per i consumatori.

Di conseguenza, gli impianti del tipo suddetto comprendono, inoltre, una camera di isolamento alloggiante, almeno parzialmente, almeno l’unità di riempimento e l’unità di tappatura e atta a delimitare al suo interno un’atmosfera controllata, in modo che le unità di riempimento e tappatura possano operare in condizioni di sterilità e/o di asetticità.

La camera di isolamento definisce, dunque, un ambiente sterile e/o asettico dell’impianto di trattamento, necessario per garantire le suddette condizioni operative.

Allo scopo di creare tali condizioni di sterilità e/o asetticità, un tipico impianto di trattamento comprende inoltre una pluralità di unità di filtraggio, ciascuna delle quali è configurata per filtrare l’aria da introdurre nella camera di isolamento, solitamente aspirata dall’ambiente esterno mediante mezzi di suzione, quali ad esempio ventole, creando, in tal modo, l’atmosfera controllata all’interno della camera di isolamento stessa.

Com’è noto, le unità di filtraggio sono operativamente interposte tra l’ambiente esterno e la camera di isolamento, in particolare disposte in corrispondenza di una parete di delimitazione della camera di isolamento che separa l’ambiente esterno dall’atmosfera controllata.

In particolare, ciascuna unità di filtraggio può comprendere uno o più filtri di tipo noto (ad esempio, filtri HEPA o ULPA) e una o più ventole operativamente accoppiate ai relativi filtri. Le ventole convogliano, in uso, l’aria dall’ambiente esterno verso i relativi filtri; tale aria viene, quindi, filtrata (sterilizzata e/o resa asettica) e immessa all’interno della camera di isolamento.

La camera di isolamento è configurata, dunque, per operare in condizioni di sovrappressione rispetto all’ambiente esterno.

In alcuni casi, anche la suddetta unità di formatura è alloggiata nella stessa camera di isolamento o in una rispettiva ulteriore camera di isolamento del tipo suddetto, quest’ultima essendo tipicamente alimentata con aria filtrata ma non contenendo un’atmosfera controllata sterile e/o asettica.

È nota nel settore l’esigenza di controllare periodicamente le suddette unità di filtraggio, allo scopo di garantire i sopracitati standard qualitativi e di sicurezza (standard di asetticità solitamente imposti dalle autorità competenti del settore).

Risulta dunque necessario eseguire controlli periodici, tipicamente eseguiti manualmente da un operatore addetto, i quali comportano l’arresto dell’impianto di trattamento, lo svuotamento della camera di isolamento dal relativo lotto di produzione, l’apertura della camera di isolamento, con relativa interruzione dell’asetticità/sterilità, e il periodo transitorio successivo ai controlli necessario alla ricalibrazione delle condizioni operative ottimali per la ripresa del processo di trattamento.

Sebbene gli impianti del tipo suddetto rappresentino una valida soluzione per trattare -formare, riempire, tappare - recipienti adatti a contenere un prodotto versabile, la Richiedente ha osservato che essi sono suscettibili di ulteriori miglioramenti. In particolare, è sentita l’esigenza di ridurre gli arresti dell’impianto, evitare i tempi di ricalibrazione e migliorare la qualità dell’asetticità all’interno della camera di isolamento.

OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto di trattamento di recipienti il quale risulti di elevata affidabilità e di costo limitato, e consenta di soddisfare almeno alcune delle esigenze sopra specificate e connesse agli impianti di trattamento di tipo noto.

Secondo l’invenzione, questo scopo viene raggiunto da un impianto di trattamento come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta nel seguito una forma preferita di realizzazione non limitativa, a puro titolo esemplificativo e con l’ausilio dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1 è una vista in pianta schematica e con parti rimosse per chiarezza di un impianto di trattamento realizzato secondo la presente invenzione; e - la figura 2 è una vista laterale schematica, in scala ingrandita e con parti rimosse per chiarezza, dell’impianto di trattamento di figura 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle figure allegate, è indicato nel suo complesso con 1 un impianto di trattamento di recipienti 2 adatti a contenere un prodotto versabile, preferibilmente di tipo alimentare, ancor più preferibilmente sterilizzato, come bevande gassate (ad esempio acqua gassata, bevande gassate e birra) o bevande non gassate (ad esempio acqua, succhi di frutta, thè, sport drinks, vino, emulsioni, yogurt, ecc…).

In particolare, l’impianto 1 è atto a produrre recipienti 2, nell’esempio descritto bottiglie in plastica, a partire da preforme 3, a riempire i recipienti 2 con il prodotto versabile e a tappare i sequenzialmente i recipienti 2 riempiti con rispettive chiusure o tappi 4 (figura 2).

A tal proposito, l’impianto 1 comprende, almeno: - un’unità di formatura 5, in particolare una soffiatrice (“blower”), atta a produrre recipienti 2 dalle preforme 3 mediante un processo di formatura a soffiaggio o compressione, noto per sé e non descritto in dettaglio;

- un’unità di riempimento 6 che riceve, in uso, i recipienti 2 formati dall’unità di formatura 5, preferibilmente almeno internamente sterilizzati, e atta a riempire, in modo noto, tali recipienti 2 con il prodotto versabile; e

- un’unità di tappatura 7 che riceve, in uso, i recipienti 2 riempiti dall’unità di riempimento 6 e atta ad applicare un tappo 4 ad ogni singolo recipiente 2 e ad alimentare tali recipienti 2 riempiti e chiusi ad un convogliatore di uscita 8.

In una forma di realizzazione alternativa non illustrata, l’impianto 1 potrebbe comprendere solo una o una qualsiasi combinazione delle unità di formatura 5, unità di riempimento 6 e unità di tappatura 7.

Dunque, nella seguente descrizione si intende, con il termine “trattamento” il processo di formatura e/o riempimento e/o tappatura dei recipienti 2.

Com’è noto, l’unità di formatura 5 comprende un forno 10 per preriscaldare le preforme 3 e un dispositivo di formatura 11, disposto operativamente a valle del forno 10 e atto a modellare le preforme 3, precedentemente riscaldate, in modo da ottenere i recipienti 2 della forma desiderata.

Preferibilmente, la formatura avviene per mezzo di soffiaggio all’interno delle preforme 3 preriscaldate, le quali si espandono fino ad assumere la forma prestabilita impartita dal dispositivo di formatura 11.

L’unità di riempimento 6 è disposta operativamente a valle dell’unità di formatura 5 e comprende un convogliatore, nell’esempio descritto un carosello 12, configurato per ricevere i recipienti 2 formati, per avanzarli lungo un percorso di trasferimento conformato ad arco di cerchio e per riempirli, in modo noto e non descritto in dettaglio, con il prodotto versabile.

L’unità di tappatura 7 è disposta operativamente a valle dell’unità di riempimento 6 e comprende un convogliatore, nell’esempio descritto un carosello 13 configurato per ricevere i tappi 4 da un convogliatore di ingresso non descritto in dettaglio, per ricevere i recipienti 2 pieni dal carosello 12, per avanzarli lungo un corrispondente percorso di trasferimento conformato ad arco di cerchio, per supportarli in modo girevole e tapparli, in modo noto e non descritto in dettaglio, con i relativi tappi 4.

Dopo essere stati tappati, i recipienti 2 vengono alimentati al convogliatore di uscita 8 per eventuali successive operazioni di etichettatura, confezionamento e stoccaggio.

Allo scopo di garantire che il processo di trattamento venga effettuato secondo standard qualitativi e di sicurezza alimentari prestabiliti, l’impianto 1 comprende, inoltre, una camera di isolamento 14 (figura 2) alloggiante, almeno parzialmente e secondo questa preferita e non limitativa forma di realizzazione, l’unità di riempimento 6 e l’unità di tappatura 7.

In uso, la camera di isolamento 14 è atta a delimitare – ovvero contiene – al suo interno un’atmosfera controllata in condizioni sterili e/o asettiche. Dunque, la camera di isolamento 14 definisce un ambiente sterile e/o asettico dell’impianto 1. In tal modo, l’unità di riempimento 6 e l’unità di tappatura 7 possono operare in condizioni di sterilità e/o di asetticità, per garantire i sopracitati standard.

Opportunamente, la camera di isolamento 14 è delimitata da una parete 15 di delimitazione che separa e sigilla a tenuta di fluido l’ambiente interno alla camera di isolamento 14 dall’ambiente esterno.

Al fine di creare le suddette condizioni di sterilità e/o asetticità all’interno della camera di isolamento 14 e costituire così l’atmosfera controllata, l’impianto di trattamento 1 comprende almeno un’unità di filtraggio 16 atta a filtrare un gas, nell’esempio specifico aria, da introdurre all’interno della camera di isolamento 14.

In dettaglio, come visibile in figura 2, l’unità di filtraggio 16 comprende:

- un organo filtrante 18, ad esempio un filtro HEPA o ULPA, configurato per filtrare aria proveniente dall’ambiente esterno, sterilizzarla/renderla asettica ed alimentarla all’interno della camera di isolamento 14; e

- un organo di convezione dell’aria, preferibilmente una o più ventole 17, ciascuna atta a convogliare l’aria da filtrare dall’ambiente esterno verso l’organo filtrante 18.

In uso, l’aria, dopo essere stata convogliata dalla ventola 17 verso l’organo filtrante 18, viene filtrata/sterilizzata e successivamente immessa all’interno della camera di isolamento 14.

Essendo la camera di isolamento 14 sigillata, essa è configurata per operare in condizioni di sovrappressione rispetto all’ambiente esterno.

Convenientemente, l’unità di filtraggio 16 è disposta in corrispondenza della parete 15, in particolare è fissata alla parete 15, con la ventola 17 affacciata verso l’ambiente esterno e l’organo filtrante 18 affacciato verso l’ambiente interno alla camera di isolamento 14.

In maggior dettaglio, l’impianto di trattamento 1 comprende un condotto 19 che collega fluidicamente l’unità di filtraggio 16 con la camera di isolamento 14.

Più precisamente, il condotto 19 è atto a contenere, in uso, l’atmosfera controllata ed è considerabile, pertanto, un’estensione (e quindi parte integrante) della camera di isolamento 14. Di conseguenza, la parete 15 delimita esternamente il condotto 19.

In una forma di realizzazione alternativa non illustrata, l’impianto di trattamento 1 non comprende alcun condotto 19 e l’unità di filtraggio 16 è disposta direttamente sulla parete 15 delimitante la camera di isolamento 14.

Secondo l’invenzione, l’impianto di trattamento 1 comprende, inoltre, un dispositivo di test 20 alloggiato all’interno della camera di isolamento 14, immerso, in uso, nell’atmosfera controllata e atto a eseguire una o più operazioni di test sull’unità di filtraggio 16, in particolare sull’organo filtrante 18.

In dettaglio, le operazioni di test (o di verifica e/o controllo) comprendono:

- il rilevamento, mediante il dispositivo di test 20, di particelle di agenti contaminanti eventualmente presenti nell’atmosfera controllata, e dunque nella camera di isolamento 14, le quali potrebbero compromettere le condizioni di sterilità e/o asetticità, e/o la misurazione di una quantità delle stesse, ad esempio parti per milione (ppm); e/o

- il posizionamento all’interno della camera di isolamento 14 di un terreno di coltura (noto di per sé e non illustrato), inizialmente sterile e configurato per supportare ed ospitare una o più colture microbiologiche, e l’analisi del terreno di coltura dopo un certo periodo di tempo prefissato di immersione nell’atmosfera controllata.

Preferibilmente, il dispositivo di test 20 comprende un contatore di particelle.

Si precisa che con l’espressione “terreno di coltura” si indica nella presente descrizione un qualsiasi elemento adatto a supportare e/o ospitare una o più colture microbiologiche note.

In una forma di realizzazione, detto terreno di coltura potrebbe essere definito da una o più strisce (“strip”) di materiale di supporto contaminabili con una coltura microbiologica nota.

In una forma di realizzazione, il dispositivo di test 20 comprende mezzi per depositare il suddetto terreno di coltura, definito ad esempio da una (o più) delle sopracitate strisce, preferibilmente adesiva, e mezzi di analisi del terreno di coltura.

In pratica, la striscia, inizialmente sterile, è atta ad essere apposta all’interno del condotto 19, e dunque della camera di isolamento 14, in corrispondenza dell’unità di filtraggio 16. Preferibilmente, il dispositivo di test 20 è configurato per depositare la striscia a valle di un’unità sterilizzatrice dell’unità di filtraggio 16, disposta a monte dell’organo filtrante 18 e configurata per sterilizzare l’organo filtrante 18 stesso.

Dopo un certo periodo di tempo, il dispositivo di test 20 è configurato per analizzare la striscia e per rilevare (verificare) la presenza o meno di eventuali colture microbiologiche formatisi, durante il processo di trattamento, sulla striscia stessa.

In tal modo, può essere facilmente verificata l’efficacia dell’unità sterilizzatrice e, dunque, dell’unità di filtraggio 16, durante il processo di trattamento e senza interrompere il processo di trattamento stesso.

Alla luce di quanto sopra descritto, il dispositivo di test 20 è atto a eseguire:

- controlli di qualità dell’atmosfera controllata contenuta, in uso, all’interno della camera di isolamento 14 e, dunque, di corretto funzionamento dell’unità di filtraggio 16; e/o

- test di verifica sull’efficacia dell’unità di filtraggio 16 durante il processo di trattamento.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione, il dispositivo di test 20 è mobile all’interno della camera di isolamento 14 e, dunque, dell’atmosfera controllata contenuta in essa, in uso.

In dettaglio, il dispositivo di test 20 è portato da un braccio robotico 21, convenientemente disposto all’interno della camera di isolamento 14 e atto ad essere immerso, pertanto, nell’atmosfera controllata.

Preferibilmente, il braccio robotico 21 è disposto nel condotto 19 ed è opportunamente posizionato in modo tale da controllare il movimento del dispositivo di test 20 in corrispondenza dell’organo filtrante 18 dell’unità di filtraggio 16.

In uso, il braccio robotico 21 è controllabile, ad esempio mediante un’unità di controllo nota e non illustrata, per movimentare il dispositivo di test 20 in corrispondenza, ovvero in vicinanza, dell’organo filtrante 18 per rilevare e misurare una quantità delle particelle di agenti contaminanti eventualmente presenti a valle dell’elemento filtrante 18 e che, dunque, sono immesse nel condotto 19 e nella camera di isolamento 14.

Il sopracitato rilevamento può essere eseguito durante il processo di trattamento (riempimento e/o tappatura) dei recipienti 2, senza la necessità di arrestare l’impianto di trattamento 1.

Pertanto, le suddette operazioni di test sono eseguite automaticamente mediante il braccio robotico 21 e senza l’intervento manuale di alcun operatore, durante i processi di riempimento e tappatura.

Secondo questa preferita e non limitativa forma di realizzazione, il braccio robotico 21 è fissato ad una parete interna 22 del condotto 19, in particolare è flangiato alla parete interna 22, ed è accoppiato in modo mobile ad una base di supporto 23 fissa disposta al di fuori del condotto 19 e dunque al di fuori della camera di isolamento 14.

Opportunamente, il braccio robotico 21 è accoppiato alla base di supporto 23 mediante una flangia 24 di accoppiamento, schematicamente illustrata in figura 2 e comprendente un sistema di tenute di fluido atte a sigillare la zona di accoppiamento e atte a consentire il movimento del braccio robotico 21 rispetto alla base di supporto 23 pur garantendo la tenuta di fluido tra la flangia 24 e la parete 22, ovvero tra l’ambiente interno al condotto 19, e dunque alla camera di isolamento 14, e l’ambiente esterno.

Convenientemente, il dispositivo di test 20 è montato ad una porzione di estremità libera del braccio robotico 21, in modo da poter agilmente raggiungere la zona operativa prestabilita.

Opportunamente, il braccio robotico 21 è dotato di sei gradi di libertà.

Da un esame delle caratteristiche dell’impianto di trattamento 1 realizzato secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esso consente di ottenere.

In particolare, grazie alla presenza del dispositivo di test 20 disposto in modo mobile all’interno della camera di isolamento 14 e portato dal braccio robotico 21, anch’esso disposto all’interno della camera di isolamento 14, è possibile eseguire le operazioni di test durante e senza interrompere il processo di trattamento dei recipienti 2 (e dunque “on the fly”), in modo automatico. In tal modo, diminuiscono drasticamente gli arresti dell’impianto di trattamento 1 e vengono evitati i tempi transitori necessari alla ricalibrazione delle condizioni operative sterili e/o asettiche ottimali dell’atmosfera controllata.

Ciò risulta, inoltre, in una migliore asetticità e/o sterilità dell’atmosfera controllata, poiché l’asetticità e/o sterilità non viene di fatto interrotta ogni qual volta sia necessario eseguire le operazioni di test.

In aggiunta, grazie alla configurazione sopra descritta, si possono effettuare test sull’efficacia dell’unità di filtraggio 16 durante e senza interrompere il processo di trattamento, che altrimenti, in assenza della configurazione secondo la presente invenzione, richiederebbero la presenza di una struttura di separazione adeguata. L’architettura dell’impianto di trattamento 1 risulta, dunque, estremamente semplificata.

Risulta chiaro che all’impianto di trattamento 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

In particolare, l’impianto di trattamento 1 potrebbe comprendere, inoltre, un’ulteriore camera di isolamento alloggiante l’unità di formatura 5 e atta a contenere una rispettiva atmosfera controllata.

In tal caso, l’atmosfera controllata di tale camera di isolamento è preferibilmente costituita da aria filtrata ma non sterile e/o asettica.

Al fine di creare tale atmosfera controllata, l’impianto di trattamento 1 comprenderebbe un’ulteriore unità di filtraggio per filtrare l’aria da introdurre all’interno della camera di isolamento.

Convenientemente, l’impianto di trattamento 1 comprenderebbe un’ulteriore braccio robotico, sostanzialmente identico al braccio robotico 21 e portante un dispositivo di test 20 per eseguire operazioni di test sull’ulteriore unità di filtraggio.

In aggiunta, l’impianto di trattamento 1 potrebbe comprendere un’unica camera di isolamento alloggiante le unità di formatura 5, di riempimento 6 e di tappatura 7 e alimentata da un'unica unità di filtraggio.

Inoltre, l’impianto di trattamento 1 potrebbe comprendere due o più bracci robotici 21 portanti altrettanti dispositivi di test 20 e disposti all’interno della camera di isolamento 14.

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Impianto di trattamento (1) di recipienti (2) adatti a contenere un prodotto versabile comprendente: - almeno un’unità di trattamento (5, 6, 7) atta a eseguire un processo di trattamento su detti recipienti (2); - una camera di isolamento (14) alloggiante detta unità di trattamento (5, 6, 7) e contenente, in uso, un’atmosfera controllata in condizioni sterili e/o asettiche; e - un’unità di filtraggio (16) atta a filtrare un gas da introdurre in detta camera di isolamento (14) per costituire detta atmosfera controllata; in cui detto impianto di trattamento (1) comprende, inoltre, un dispositivo di test (20) alloggiato all’interno di detta camera di isolamento (14), immerso, in uso, in detta atmosfera controllata e atto a eseguire una o più operazioni di test su detta unità di filtraggio (16). 2.- Impianto di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui detto dispositivo di test (20) è mobile all’interno di detta camera di isolamento (14). 3.- Impianto di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 2, in cui detto dispositivo di test (20) è mobile all’interno di detta camera di isolamento (14) in corrispondenza di detta unità di filtraggio (16). 4.- Impianto di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 2 o 3, in cui detto dispositivo di test (20) è portato da un braccio robotico (21). 5.- Impianto di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui detto braccio robotico (21) è disposto all’interno di detta camera di isolamento (14). 6.- Impianto di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 4 o 5, comprendente inoltre un condotto (19) che collega fluidicamente detta unità di filtraggio (16) a detta camera di isolamento (14) e atto a contenere, in uso, detta atmosfera controllata; in cui detto braccio robotico (21) è disposto in detto condotto (19). 7.- Impianto di trattamento come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette operazioni di test comprendono il rilevamento, mediante detto dispositivo di test (20), di particelle di agenti contaminanti in detta atmosfera controllata e/o la misurazione di una quantità delle stesse. 8.- Impianto di trattamento come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette operazioni di test comprendono il posizionamento all’interno di detta camera di isolamento (14) di un terreno di coltura portante una o più colture microbiologiche e l’analisi di detto terreno di coltura dopo un certo periodo di tempo di immersione nell’atmosfera controllata. 9.- Impianto di trattamento come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di trattamento (5, 6, 7) è definita da: - un’unità di formatura (5) di detti recipienti (2) a partire da preforme (3); o - un’unità di riempimento (6) di detti recipienti (2) con detto prodotto versabile; o - un’unità di tappatura (7) di detti recipienti (2) contenenti detto prodotto versabile; o - una combinazione delle precedenti.