IT201900010860A1

IT201900010860A1 - Process and apparatus for the fragmentation of frozen plasma fluid

Info

Publication number: IT201900010860A1
Application number: IT102019000010860A
Authority: IT
Inventors: Moreno Cerolini
Original assignee: C Matic S R L
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-01-04

Description

Processo ed apparato per la frammentazione di liquido plasmatico congelato Process and apparatus for the fragmentation of frozen plasma fluid

La presente invenzione riguarda un processo ed un apparato per la frammentazione di liquido plasmatico congelato. The present invention relates to a process and an apparatus for the fragmentation of frozen plasma liquid.

Stato della tecnica State of the art

Nel settore farmaceutico di trattamento di liquido plasmatico congelato, la frammentazione di un panetto di liquido plasmatico congelato avviene per mezzo di un processo di seguito descritto, con l’utilizzo di un frantumatore a martelli rotanti: In the pharmaceutical sector of frozen plasma liquid treatment, the fragmentation of a block of frozen plasma liquid occurs by means of a process described below, with the use of a rotary hammer crusher:

a) estrazione del panetto congelato dal contenitore di trasporto e versamento nella vasca del frantumatore; b) avviamento della rotazione dei martelli; a) extraction of the frozen dough from the transport container and pouring into the crusher tank; b) starting the rotation of the hammers;

c) frantumazione del panetto per azione meccanica; e d) a fine lavoro, svuotamento della vasca nel contenitore di trasporto. c) crushing of the dough by mechanical action; and d) at the end of the work, emptying the tank into the transport container.

Questo procedimento della tecnica anteriore presenta le seguenti criticità: This prior art process has the following critical issues:

- contatto del liquido plasmatico congelato con i materiali componenti la vasca del frantumatore ed i martelli rotanti; - contact of the frozen plasma liquid with the materials composing the crusher tank and the rotating hammers;

- frantumazione irregolare; - irregular crushing;

- riscaldamento del prodotto per impatto meccanico; - tempi di lavorazione medio-lunghi; - heating of the product by mechanical impact; - medium-long processing times;

- esposizione all’aria (ossidazione); - exposure to air (oxidation);

- tempi di inattività per le operazioni di carico e - downtime for loading operations e

scarico del prodotto; product discharge;

- ridotta produttività giornaliera; - reduced daily productivity;

- manipolazione dell’operatore; e - operator manipulation; And

- tempi lunghi di pulizia e sanificazione dei - long cleaning and sanitizing times

componenti. components.

Scopo e oggetto dell’invenzione Purpose and object of the invention

Scopo della presente invenzione è quello di fornire The purpose of the present invention is to provide

un processo ed un apparato per la frammentazione di un a process and an apparatus for the fragmentation of a

panetto di liquido plasmatico congelato, che almeno stick of frozen plasma fluid, that at least

parzialmente risolva i problemi e superi gli partially solve the problems and overcome them

inconvenienti della tecnica anteriore. drawbacks of the prior art.

E’ oggetto della presente invenzione un processo ed The subject of the present invention is a process and

un apparato secondo le allegate rivendicazioni. an apparatus according to the attached claims.

Descrizione dettagliata di esempi di realizzazione Detailed description of examples of implementation

dell’invenzione of the invention

Lista delle figure List of figures

L’invenzione verrà ora descritta a titolo The invention will now be described in title

illustrativo ma non limitativo, con particolare illustrative but not limiting, with particular

riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: reference to the drawings of the attached figures, in which:

- la figura 1 mostra il processo di frantumazione - figure 1 shows the crushing process

secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in according to an embodiment of the invention, in

un primo stato operativo in cui viene effettuato il a first operational state in which the

caricamento del prodotto in una vasca mobile; loading the product into a mobile tank;

- la figura 2 mostra il processo di frantumazione - figure 2 shows the crushing process

secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in un secondo stato operativo in cui viene effettuata la traslazione della vasca mobile; according to an embodiment of the invention, in a second operating state in which the translation of the mobile tank is carried out;

- la figura 3 mostra il processo di frantumazione secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in un terzo stato operativo in cui viene effettuata la pressatura del prodotto contemporaneamente al caricamento del prodotto; - Figure 3 shows the crushing process according to an embodiment of the invention, in a third operating state in which the product is pressed at the same time as the product is loaded;

- la figura 4 mostra il processo di frantumazione secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in un quarto stato operativo in cui viene effettuato il sollevamento della pressa che ha agito sul prodotto e la concomitante traslazione di una vasca mobile per preparare la pressatura del prodotto successivo; e - figure 4 shows the crushing process according to an embodiment of the invention, in a fourth operating state in which the lifting of the press which has acted on the product and the concomitant translation of a mobile tank to prepare the pressing of the following product are carried out ; And

- la figura 5 mostra il processo di frantumazione secondo una forma realizzativa dell’invenzione, in un quinto stato operativo in cui si effettua la pressatura del prodotto caricato in Fig. 3, lo scarico del prodotto precedentemente frantumato ed il caricamento di un nuovo prodotto. - Figure 5 shows the crushing process according to an embodiment of the invention, in a fifth operating state in which the loaded product is pressed in Fig. 3, the previously crushed product is unloaded and a new product is loaded.

Si specifica qui che elementi di forme di realizzazione differenti possono essere combinati insieme per fornire ulteriori forme di realizzazione senza limiti rispettando il concetto tecnico dell’invenzione, come il tecnico medio del ramo intende senza problemi da quanto descritto. It is specified here that elements of different embodiments can be combined together to provide further unlimited embodiments while respecting the technical concept of the invention, as the average person skilled in the art understands without problems from what has been described.

La presente descrizione inoltre fa riferimento alla tecnica nota per la sua implementazione, riguardo alle caratteristiche di dettaglio non descritte, come ad esempio elementi di minore importanza usualmente utilizzati nella tecnica nota in soluzioni dello stesso tipo. The present description also refers to the known art for its implementation, with regard to the detailed characteristics not described, such as for example less important elements usually used in the known art in solutions of the same type.

Quando si introduce un elemento si intende sempre che può essere “almeno uno” o “uno o più”. When an element is introduced, it always means that it can be “at least one” or “one or more”.

Quando si elenca una lista di elementi o di caratteristiche in questa descrizione si intende che il trovato secondo l’invenzione “comprende” oppure alternativamente “è composto di” tali elementi. When a list of elements or characteristics is listed in this description, it means that the invention according to the invention "includes" or alternatively "is composed of" such elements.

Forme di realizzazione Embodiments

Facendo riferimento alle Figg. 1-5, l’apparato 100 è realizzato per assolvere ad un processo intermedio della filiera farmaceutica del plasma, nello specifico il processo di frammentazione di liquido plasmatico congelato. Referring to Figs. 1-5, the apparatus 100 is designed to perform an intermediate process of the plasma pharmaceutical chain, specifically the fragmentation process of frozen plasma liquid.

Secondo un prototipo della presente invenzione, l’apparato 100 è stato realizzato in acciaio Aisi 316L adatto all’utilizzo in ambiente farmaceutico. Esso si compone di una struttura portante di base sulla quale sono alloggiate alcune vasche mobili e la testa di pressatura, oltre a tutti gli accessori utili al funzionamento, controllo e gestione del ciclo di lavoro. Tutte le strutture della macchina sono state disegnate e realizzate nelle forme geometriche più adatte a sostenere i processi di sanificazione, richiesti nei processi farmaceutici eliminando strutture, fessurazioni ed anfratti nei quali possano risiedere o essere trattenute particelle di sostanze che deteriorandosi risultino inquinanti per il prodotto in lavorazione. Le funzioni della macchina sono gestite da un PLC implementato nell’equipaggiamento elettrico che controlla tutte le funzione ed i movimenti oltre ai sistemi di sicurezza, secondo il processo della presente invenzione, di seguito descritto in una sua forma realizzativa. Tale processo consente una maggiore produttività senza penalizzare la qualità del prodotto né tantomeno intaccare i criteri di sicurezza per l’operatore. According to a prototype of the present invention, the apparatus 100 was made of Aisi 316L steel suitable for use in the pharmaceutical environment. It consists of a basic supporting structure on which some mobile tanks and the pressing head are housed, as well as all the accessories useful for the operation, control and management of the work cycle. All the machine structures have been designed and built in the most suitable geometric shapes to support the sanitization processes, required in pharmaceutical processes, eliminating structures, cracks and crevices in which particles of substances may reside or be retained which deteriorate and become polluting for the product. processing. The functions of the machine are managed by a PLC implemented in the electrical equipment that controls all the functions and movements in addition to the safety systems, according to the process of the present invention, described below in one of its embodiments. This process allows greater productivity without penalizing the quality of the product nor affecting the safety criteria for the operator.

Il prodotto da trattare è composto da blocchi o “panetti” 150 di plasma congelato. Il prodotto 150, conservato in stato di completo congelamento in panetti di circa 18-20 litri di volume deve essere ridotto in frammenti nel diametro di Feret richiesto nel minor tempo possibile senza alterare le caratteristiche tipiche della catena del freddo e senza introdurre contaminazioni ambientali (ossidazione o inserimento di elementi estranei per manipolazione o contatto accidentale con elementi e sostanze). The product to be treated is made up of blocks or “blocks” 150 of frozen plasma. The product 150, stored in a state of complete freezing in blocks of about 18-20 liters in volume, must be reduced into fragments in the Feret diameter required in the shortest possible time without altering the typical characteristics of the cold chain and without introducing environmental contamination (oxidation or insertion of foreign elements due to manipulation or accidental contact with elements and substances).

Per consentire una più agevole manipolazione e lavorazione, nella fase operativa preliminare, ciascun panetto 150 di liquido plasmatico congelato viene alloggiato in un involucro sintetico impermeabile (sacco) all’interno del quale giunge sulla macchina 100 per essere trattato. In maggiore dettaglio, il panetto 150 viene poggiato sul fondo di una vasca mobile 130. Nulla impedisce tuttavia che la vasca sia fissa. To allow easier handling and processing, in the preliminary operating phase, each block 150 of frozen plasma liquid is housed in a waterproof synthetic casing (bag) inside which it reaches the machine 100 to be treated. In greater detail, the block 150 is placed on the bottom of a movable tank 130. However, nothing prevents the tank from being fixed.

Il processo di lavorazione progettato per la macchina 100 si basa sul principio dell’applicazione di una forza costate ed uniforme sulla superficie del panetto congelato 150, tale da indurre una agitazione molecolare che contribuisce alla riduzione delle forze di coesione dei cristalli di ghiaccio e il conseguente collasso della struttura in parti omogenee. The working process designed for the machine 100 is based on the principle of applying a constant and uniform force on the surface of the frozen block 150, such as to induce a molecular agitation which contributes to the reduction of the cohesive forces of the ice crystals and the consequent collapse of the structure into homogeneous parts.

La testa di pressa 140 produce una tale spinta applicata alla superficie del “panetto” 150 di prodotto da trattare, attraverso una o più spinte (“colpi”). The press head 140 produces such a thrust applied to the surface of the "block" 150 of product to be treated, through one or more thrusts ("blows").

Grazie all’uso nei sacchi sintetici di cui sopra, tutto il processo avviene in condizioni di prodotto “protetto” al riparo da contaminazioni ambientali ed accidentali. Il fondo della vasca mobile 130 è preferibilmente non corrugato. Piccole corrugazioni, infatti, rischierebbero di rompere il sacco. Thanks to the use in the aforementioned synthetic bags, the whole process takes place in "protected" product conditions, protected from environmental and accidental contamination. The bottom of the movable tank 130 is preferably not corrugated. Small corrugations, in fact, would risk breaking the bag.

La metodologia progettata consente inoltre una notevole riduzione dei tempi di lavorazione rispetto alle soluzioni alternative attualmente utilizzate. The methodology designed also allows a considerable reduction in processing times compared to the alternative solutions currently used.

E’ qui da notare che, con il procedimento dell’invenzione, la pressa 140 può essere applicata solo ad un blocco di ghiaccio, perché con una pressa non si riesce a portare un pezzo di legno ad un diametro di Feret. Secondo la definizione nota, con una granulometria di 10 Feret si ha uno pseudo-diametro di 10cm in cui è inscritto il pezzo frantumato. It should be noted here that, with the process of the invention, the press 140 can only be applied to a block of ice, because with a press it is not possible to bring a piece of wood to a Feret diameter. According to the known definition, with a particle size of 10 Feret there is a pseudo-diameter of 10cm in which the crushed piece is inscribed.

La velocità della pressa 140 è preferibilmente tra 30 e 70 cm/s. Questa lentezza aiuta a non produrre calore. The speed of the press 140 is preferably between 30 and 70 cm / s. This slowness helps not to produce heat.

Riguardo al numero di colpi della pressa 140, è preferibile utilizzare tre colpi a partire da tre altezze diverse. Ogni risalita, ad esempio di 5cm, ha il vantaggio di lasciar assestare il panetto colpito 151, fino ad ottenere il panetto finale frantumato 152. Regarding the number of strokes of the press 140, it is preferable to use three strokes starting from three different heights. Each ascent, for example of 5cm, has the advantage of letting the hit block 151 settle, until the final crushed block 152 is obtained.

Con un solo colpo, infatti, si potrebbe rischiare di non avere la uniformità di frantumazione, quindi si avrebbe una soluzione sub-ottima. Si rischierebbe anche di rompere il sacco perché la spinta durerebbe per un tempo più lungo, e il materiale (plasma congelato) tenterebbe di trovare vie di fuga. In fact, with a single blow, you could risk not having the crushing uniformity, so you would have a sub-optimal solution. It would also risk breaking the bag because the thrust would last for a longer time, and the material (frozen plasma) would try to find escape routes.

In realtà, due colpi già potrebbero andare bene. Il numero di colpi dipende sempre dal materiale, dalla sua coesione interna. Il tecnico medio del ramo può determinare il numero di colpi necessari alla frantumazione omogenea e sicura una volta che abbia i dati necessari circa la coesione interna del materiale del panetto 150. In fact, two shots might already be fine. The number of blows always depends on the material, its internal cohesion. The average person skilled in the art can determine the number of strokes necessary for homogeneous and safe crushing once he has the necessary data about the internal cohesion of the material of the block 150.

Riguardo alla vasca mobile 130, è preferibile che questa sia connessa rigidamente alla vasca di carico/scarico 120. In tal modo, come illustrato nelle figure, vi sono due vasche connesse (o formate in un solo pezzo) 120,130, che di volta in volta svolgono il ruolo di vasca di pressatura o vasca di carico/scarico da un lato all’altro della macchina lungo una direzione lineare, lasciando di volta in volta una posizione 110 libera. In tal modo, mentre la pressa 140 agisce, si può caricare/scaricare il panetto intero/frantumato, in modo da fruttare al massimo i tempi di pressatura. With regard to the mobile tank 130, it is preferable that this is rigidly connected to the loading / unloading tank 120. In this way, as illustrated in the figures, there are two connected (or formed in one piece) tanks 120, 130, which each time they perform the role of pressing tank or loading / unloading tank from one side of the machine to the other along a linear direction, leaving each time a free position 110. In this way, while the press 140 is operating, the whole / crushed block can be loaded / unloaded, so as to make the most of the pressing times.

Vantaggi dell’invenzione Advantages of the invention

Il funzionamento della macchina secondo l’invenzione è tale da assolvere ad alcuni requisiti fondamentali che la differenziano dalle tecnologie e metodologie di processo utilizzate sino ad oggi. The operation of the machine according to the invention is such as to fulfill some fundamental requirements that differentiate it from the technologies and process methodologies used to date.

Le principali innovazioni introdotte sono: The main innovations introduced are:

a) la velocizzazione del processo di frammentazione del panetto congelato per preservare il più possibile la catena del freddo e mantenere le caratteristiche fisiologiche del prodotto; a) speeding up the fragmentation process of the frozen cake to preserve the cold chain as much as possible and maintain the physiological characteristics of the product;

b) migliore protezione dagli agenti inquinanti, manipolazione e frammentazione del prodotto direttamente all’interno del contenitore sintetico impermeabile (sacco) all’interno del quale il prodotto è alloggiato per consentire una più agevole manipolazione ed impedire l’ossidazione per il contatto con l’aria oltre che le possibili contaminazioni dovute al contatto con elementi del macchinario (vasche di contenimento, elementi preposti alla frantumazione, ecc.) o al contatto accidentale con l’operatore o con elementi e sostanze estranee; b) better protection from pollutants, handling and fragmentation of the product directly inside the waterproof synthetic container (bag) inside which the product is housed to allow easier handling and prevent oxidation due to contact with the air as well as possible contamination due to contact with elements of the machinery (containment tanks, elements responsible for crushing, etc.) or accidental contact with the operator or with foreign elements and substances;

c) eliminazione dei tempi di carico e scarico del prodotto in quanto queste operazioni avvengono, in assoluta sicurezza dell’operatore, in contemporanea all’operazione di pressatura grazie alla struttura della vasca di carico mobile che permette l’utilizzo dell’area di carico fuori dalla zona “pericolosa” di pressatura. Pertanto il risultato finale è di una maggiore produttività; c) elimination of product loading and unloading times as these operations take place, in absolute safety of the operator, simultaneously with the pressing operation thanks to the structure of the mobile loading tank that allows the use of the loading area outside from the “dangerous” pressing area. Therefore the final result is greater productivity;

d) migliore omogeneità della granulometria di frammentazione, l’azione della pressa su tutta la superficie del panetto contribuisce all’applicazione di una pressione costante in tutti i punti agevolando la rottura uniforme dei cristalli ghiacciati con conseguente omogeneità del “diametro di Feret” richiesto. d) better homogeneity of the fragmentation granulometry, the action of the press on the entire surface of the block contributes to the application of constant pressure in all points, facilitating the uniform breaking of the frozen crystals with consequent homogeneity of the required "Feret diameter".

Nella successiva tabella sono confrontati gli elementi salienti del processo ed i differenti risultati conseguiti nelle diverse tecnologie. The following table compares the salient elements of the process and the different results achieved in the various technologies.

Inoltre, la pressa nella tecnica anteriore è comunemente utilizzata per compattare e non per frantumare. Possono essere usati anche dei setacci, ma si tratterebbe sempre di una laminazione, non cambierebbe i legami molecolari. Also, the press in the prior art is commonly used for compacting and not crushing. Sieves can also be used, but it would always be a lamination, it would not change the molecular bonds.

Riguardo alle granulatrici della tecnica anteriore, esse sono usate nell'industria alimentare, e sono dotate di ganasce dentate rotanti. Con delle ganasce rotanti si avrebbe comunque una certa uniformità, ma si avrebbe attrito, e quindi inserimento termico. Inoltre, la plastica verrebbe frantumata, quindi non sarebbe possibile utilizzare alcun sacco per evitare la contaminazione, in quanto verrebbe frantumato anch’esso. With respect to prior art granulators, they are used in the food industry, and are equipped with rotating toothed jaws. With rotating jaws there would still be a certain uniformity, but there would be friction, and therefore thermal insertion. In addition, the plastic would be crushed, so it would not be possible to use any bag to avoid contamination, as it would also be crushed.

Al contrario, il procedimento della presente invenzione evita la sanificazione delle vasche e delle camere. On the contrary, the process of the present invention avoids the sanitization of the tubs and chambers.

Ancora, poiché il prodotto va frantumato rapidamente per la sua velocità di deterioramento, i martelli rotanti su tali tempi non possono garantire una frantumazione uniforme. Inoltre, il prodotto viene surriscaldato dai martelli, mentre la pressa riduce la temperatura aggiunta e velocizza il processo. Furthermore, since the product must be crushed rapidly due to its deterioration speed, the rotating hammers on such times cannot guarantee uniform crushing. Furthermore, the product is overheated by the hammers, while the press reduces the added temperature and speeds up the process.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. In the foregoing, the preferred embodiments have been described and variants of the present invention have been suggested, but it is to be understood that those skilled in the art will be able to make modifications and changes without thereby departing from the relative scope of protection, as defined by the claims attached.

Claims

CLAIMS 1) Process for the fragmentation of frozen plasma fluid, including the execution of the following steps: A. close a block (150) of frozen plasma liquid in a bag; B. positioning said block (150) in correspondence with a press (140); C. moving the press (140) so as to effect at least two blows on said block (150), obtaining a crushed block (152); And D. removing said crushed cake (152).

2) Process according to claim 1, in which in phase C the movement of the press towards the block (150) is carried out at a speed comprised between 40 and 70 cm / s.

3) Process according to claim 1 or 2, in which in phase B the block is placed on a plane without corrugations.

4) Process according to one or more of claims 1 to 3, in which said at least two strokes of phase C are carried out by positioning the press (140) at at least two respective heights different from said block (150,151).

5) Process according to one or more of claims 1 to 3, in which in phase C the press (140) is moved in such a way that the crushed cake (152) has a particle size of the order of the Feret diameter.

6) Process according to claim 5, wherein said particle size is less than 1 Feret.

7) Apparatus (100) for fragmentation of frozen plasma fluid, comprising: - a loading / unloading tank (120,130); - a crushing tank (130,120) configured and adapted to contain a block (150) of frozen plasma liquid, and rigidly connected to said loading / unloading tank (110,130); And - a press (140) with movement perpendicular to said crushing container (120); in which said crushing tank (120) has a support surface for said block (150) without corrugations.